基于电磁波取能的GIS声纹传感系统设计与实现

本文主要探讨了一种创新的GIS（Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关设备）声学指纹无源传感系统，该系统的核心特征是基于电磁波取能技术。GIS作为电力设备的重要组成部分，其可靠性和安全性对于电力系统的运行至关重要。传统的监测方法可能需要电源支持，而这种新方案旨在解决在线监测时的供电问题，同时满足设备的高安全标准。 文章首先从实际需求出发，提出了一个整体设计方案，该方案针对GIS操动机构的特殊环境和振动特性，设计了一种利用超高频（UHF）电磁波获取能量的声学指纹传感器。这种传感器具有精确的指标参数，包括采样率高达160千萨普尔/秒（kSa/s），带宽为20千赫兹（kHz），并能在175毫秒内完成一次完整的信号采集。 在设计过程中，论文深入解析了UHF电磁波取能的理论基础，结合GIS操作过程中的信号特征，构建了高效的取能和低功耗处理通信电路架构。这使得传感器能够在3米远的距离上稳定工作，接收并处理来自GIS内部的微弱振动信号，实现数据的无线传输。 此外，文中详细介绍了数据采集设备与取能低功耗处理电路之间的协同工作流程，确保了整个系统的高效运行和稳定性。通过实际硬件实现和严格的测试，系统成功达到了预期的设计目标，即在远距离下实现无源工作，且能有效捕捉和分析GIS内部的声学指纹信息。 这项研究不仅提升了GIS设备的在线监测能力，还降低了对外部电源的依赖，从而降低了潜在的安全风险。论文的研究成果对于推动电力行业的智能化和绿色化发展具有重要意义，也为其他需要远程监测和无线供电的设备提供了新的解决方案。关键词集中在GIS、声学指纹识别、电磁波取能技术和UHF频段应用，为相关领域的科研人员和技术开发者提供了有价值的研究参考。