基于网络模式的天线伺服直流电机状态监测系统

船载测控天线伺服电机是天线传动链的重要组成部分,伺服电机位于天线座内,而其控制系统一般安装在室内,控制系统远离测控天线,不便于实时监测伺服电机的运行状态。为了解决多部测控天线伺服电机运行状态的实时监测问题,研究了伺服电机的数据采集和故障诊断技术,从硬件设计、软件及数据库设计、提出了基于网络模式故障诊断3个方面设计了伺服电机状态监测系统。这样既可实时监测在传动链中在线电机运行状态,又可测量检测机下备份伺服电机的工作性能。实际应用表明该系统可系统能及时反应伺服电机的工作状态,并达到了远程测试与诊断的效果。     

用于超高频局部放电监测的智能传感器研制

为适应超高频(UHF)局部放电在线监测需要,设计了一种基于层叠式多臂Hilbert分形天线与电平扫描式采集系统的局部放电超高频监测智能传感器。通过在传统Hilbert分形辐射臂上增加寄生臂条以及引入层叠式贴片结构,设计了小尺寸、宽频带、高增益的层叠式多臂Hilbert分形天线作为智能传感器天线;并根据电平扫描式法开发了电平扫描式数据采集模块作为智能传感器数据采集单元。在实验室内进行空气中的针–板放电实验,并同时采用智能传感器和全波形采集法采集信号。结果表明,该传感器实现了超高频局部放电信号的高速处理,直接输出局部放电谱图,其输出数据量小,硬件简单成本低,设备体积小。2种采集方法得到的放电谱图相似程度高,验证了智能传感器能够准确地获取并处理局部放电信号。     

检测气体绝缘组合电器局部放电的四频段微带单极子特高频天线设计

针对用于气体绝缘组合电器(GIS)局部放电特高频(UHF)在线监测的天线传感器应具有宽频带、高增益和小尺寸等性能要求,设计了一种外置小型四频段微带单极子特高频天线传感器。采用多个辐射单元技术,展宽了特高频天线的检测频段,实现了传感器的多频信号传感特性,运用HFSS仿真软件对天线结构尺寸进行优化设计,选取一组最优参数进行特高频天线实物制作。理论计算和实验室天线特性实测表明,研制的外置四频段微带单极子特高频天线性能优异,在实验室GIS装置上,用已有的微带贴片特高频天线与所设计的特高频天线传感器对模拟缺陷产生的局放信号进行了对比检测,进一步证明了微带单极子特高频天线具有良好的检测灵敏度。     

用于变压器状态监测的RFID传感器设计

油浸式变压器发生故障时会导致铁芯和绕组振动异常、温升过大并传递到箱体,为了能够同时对变压器运行时的振动和温度状态进行在线监测,设计了一种基于双天线的RFID传感器,集成温度和加速度传感器芯片,并增加一块“L”型金属反射板以增强辐射效率。在实验室对RFID传感器准确度进行测试,结果表明振动和温度的测试误差仅为0.7%和1.6%,并以OFPSZ-150000/220变压器为实验对象进行了现场监测实验。结果表明：RFID传感器监测到的变压器箱体振动信号主要集中在以100 Hz为基频,100～500 Hz之间;而箱体的温度在越靠近中间位置越高,越接近边缘越低。实验结果表明所测数据与现场数据非常接近,加速度和温度测量误差仅为6.25%和1.9%,证明了RFID传感器的可靠性。     

超高频法提取方波脉冲下的局部放电信号

设计了一种用于检测局部放电信号的套筒单极子天线传感器,并对其结构和性能进行了分析。通过天线参数的优化设计,改变输入阻抗,得到满足检测要求的驻波比(VSWA<2)和带宽特性(400~1 100 MHz)。同时研制了一套方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统,并用该系统对纳米耐电晕聚酰亚胺薄膜进行局部放电测试。结果表明:该套筒单极子天线传感器适用于局部放电信号的提取,该方波陡脉冲电压下的局部放电测试系统具有较好的信噪比和灵敏性,能够达到检测绝缘状况的要求。     

船载测控天线面精度测试及调整方法

介绍了船载测控天线面精度的测量原理,进行了误差指标分析,以某船载测控天线主反射面的更换为例,阐述了天线的安装方法和主反射面精度的测量方法,对测量中的难点提出了解决方案,最后进行了面精度测量和数据处理。结果表明,此方法可操作性高,反射面精度测量结果符合指标要求。     

变压器局部放电超高频在线监测天线研究

针对传统局部放电超高频检测天线频带窄、尺寸大的缺点,设计了一种用于在线监测变压器局部放电的多频带、尺寸小的超高频天线。通过研究了分形理论和天线测量原理,在现有四阶Hilbert分形曲线的技术基础上,利用Ansoft Designer电磁场仿真软件建立天线模型,并通过仿真计算,优化配置了天线的几何参数,设计制造了平板结构的四阶Hilbert分形局放超高频监测天线。利用设计的四阶Hilbert分形天线对四种典型油纸绝缘缺陷进行局部放电超高频信号监测,并采用文中设计的天线与现有技术的三阶Penao分形天线、三阶Hilbert分形天线在实验室进行局部放电对比测量,分析了天线实测效果,实验结果表明该天线能够有效应用于变压器局部放电超高频在线监测。     

变压器局部放电在线监测超高频Hilbert分形天线研究

论述了Hilbert分形天线基本原理,并根据分形天线电磁场理论,提出了应用于变压器局部放电超高频在线监测的Hilbert分形天线优化设计方法。通过仿真计算,研究了几何参数对Hilbert分形天线性能的影响,设计出用于变压器局部放电监测的3阶Hilbert分形天线。通过气隙放电、沿面放电、电晕放电3种典型变压器绝缘缺陷局部放电实验,采用分形天线和脉冲电流传感器对这3种局部放电进行了测量,并分析了分形天线的局部放电测量信号功率谱。实验结果证明该天线能够有效应用于变压器局部放电超高频在线监测。     

高精度光纤光栅振动解调系统研究与应用

为实现工程系统中对振动信号的检测,提出了一种基于衍射光栅的光纤布拉格光栅(FBG)振动解调系统。解调系统通过色散成像原理获取传感器反射光谱,由所设计的嵌入式单元进行信号处理,并通过专用的上位机解调软件完成数据处理与分析。将系统封装为解调仪器,能实际应用于振动信号的探测。所设计的系统波长解调范围为1 525～1 570 nm,波长重复性可达±1 pm,分辨率为0.5 pm,可实现8通道复用测量,最高光谱解调速度可达10 kHz。实验结果表明,该FBG振动解调系统能够高精度测量不同频率与幅度的振动信号,最小可探测应变约为0.319με/Hz^1/2,在结构安全监测等领域具有重要的应用前景。     

射孔起爆的振动特征监测系统

针对石油行业对射孔起爆实时监测的需求,设计了一种基于油管振动加速度特征的射孔起爆监测系统。在射孔枪起爆后,采用高灵敏度加速度传感器采集油管振动信号,搭配后级调理电路对振动信号进行处理,使用高速采集模块对处理后的信号进行采集,通过分析信号的时频特性,射孔信号提取模块在预处理后提取信号的短时能量特性,判断射孔枪的起爆情况。在不同射孔枪起爆情况的油管振动实验中,此监测系统可在无先验性的情况下,实现射孔深度为1100~3200m的射孔枪起爆监测,该系统安装简单,处理速度快,后续可集成于嵌入式系统中进行使用,为射孔起爆实时监测奠定基础。     

柔性机械臂振动控制中的压电传感器故障诊断

压电传感器常被应用于结构的振动控制中,为了解决压电传感器故障给控制系统的带来的不稳定问题,根据压电柔性臂振动用压电传感片故障的特点,提出运用小波包变换和RBF神经网络的故障诊断方法。首先运用小波包分解和重构原理将传感器输出信号分解到不同频段中,提取每个频段的能量作为状态监测的特征向量,作为RBF网络的输入,然后利用最佳的RBF神经网络进行压电传感器故障分类。实验结果表明该方法具有良好的非以此线性跟踪能力,置信度达到90%,为后续振动容错控制研究奠定良好的基础。     

基于AT91RM9200的振动监测数据采集系统

介绍了一种基于ARM微控制器的振动监测数据采集系统,包括系统构成、硬件设计、工作原理、软件设计和性能。该系统可实现同步整周期采样,数据经处理后,通过以太网传送到上位机进行分析,适用于汽轮发电机组的振动监测。     

基于FBG的输电线路微风振动在线监测方法

输电线路导线和地线振动往往造成线路断股断线、金具脱离等危害,现有的导线微风振动监测装置采用互感取电方式供电,而地线监测装置采用电池供电,使用寿命较短,且易受电磁干扰、雷击电流的影响。针对这些问题,开发了基于光纤光栅（fiber Bragg grating,FBG）传感器的输电线路微风振动在线监测系统,系统采用悬臂梁结构的光纤光栅传感器测量地线振动时反射光的波长变化,并通过OPGW/OPPC将光信号发送至变电站的光纤光栅解调仪,再通过安装在变电站的状态监测装置计算出导地线的动弯应变、振动幅值以及振动频率。系统可以实现地线微风振动的无源测量,不再存在电源供电的问题。此外,结合光纤光栅传感器抗电磁干扰、精度高的特点,提高了系统的稳定性和可靠性。     

基于无线传感器网络的高压开关柜多点温度监测

对高压开关柜温度在线监测的必要性进行了分析,并对目前测温的方法进行了对比。依据无线传感器网络与一点对多点通信系统原理,提出了一种基于无线温度传感器网络的高压开关柜一点对多点监测系统的设计方案,包括系统的硬件选型、系统的软件和双向通信协议设计。该系统成本低、结构简单、便于安装、功耗低,通信协议简单,数据通信稳定性高,监控显示界面直观,可以应用于变电站的高压开关柜多点测温。     

牵引变电站直流断路器机械状态监测与故障诊断研究

直流断路器作为电力系统控制和保护的最重要的开关设备之一,其可靠运行关系着电力系统的安全稳定性。直流断路器在分合闸时的振动信号能直接反映断路器的机械状态,因此选取直流断路器的机械振动信号作为研究对象。首先研究了振动传感器选型对振动信号采集的影响并确定了传感器型号,接着研究了振动信号预处理和提取振动信号特征量的方法,最后模拟了几种常见故障并用Elman神经网络对模拟故障进行诊断。处理结果表明,用小波包分解和Elman神经网络实现了直流断路器机械状态监测和诊断。     

VB开发环境下的微振动检测系统研制

介绍了一种基于VB开发环境和单片机技术研制的微振动检测系统,用于重要场所的地下防护,以及道路、桥梁隧道等交通设施的状况监测。该系统下位机设计包括振动传感器、前置放大、低通滤波环节、系统数据采集部分以及单片机与PC串行通信;上位机软件设计基于VB开发环境,实现了对接收数据的处理、波形显示与数据存储等功能,并通过实验验证了该系统能够实现微振动检测,效果良好。     

用振动信号分析法监测电力变压器状况时传感器安装位置研究

电力变压器油箱表面的振动与变压器绕组及铁心的压紧状况、位移及变形状态密切相关。因此,振动信号分析法是监测电力变压器绕组和铁芯状况的有效方法之一。文章利用组建起的变压器振动测量系统,对现场正在运行中的电力变压器油箱表面的振动信号进行了测量,研究了对于某一固定位置来说,当传感器的安装位置有所改变时,所测得的振动信号的变化情况,结果表明,传感器位置变动在5cm的范围内时,测得的振动信号变化不明显,不会对变压器绕组或铁芯状况的判断造成影响;而传感器位置变动在10cm时,振动信号在某些频率上幅值变化很大,可能引起误判。据此,文章提出了应对传感器安装位置进行标记,在进行下次测量时,传感器安装位置最好在标记点处或偏离不超过5cm。本文的研究成果对于振动信号分析法的实际应用是具有一定的指导意义的。     

面向变压器振动的分布式监测系统的设计与实现

变压器在电力系统中起着重要的作用,传统的变压器故障检测方法存在着施工难度大、灵敏度低等缺点,而通过采集变压器的振动信息可以实现在线并且较为精准的监测变压器运行状态。现有的振动采集系统多为一体式设计,不能保证系统采集信息的多样性及准确度,本文设计了分布式变压器振动监测系统,可采集多种类、多通道的信号,扩展性能较强,可以有效避免站内信号干扰。通过在变压器旁安装振动就地采集单元,将采集到的振动信号进行模数转换后发送至上位机进行分析处理,实现变压器工作状态的在线监测,能够对变压器绕组是否产生形变做出诊断。针对广州变电站实地情况设计安装了相应振动采集系统,并已成功投入应用。     

A Wearable Respiration and Pulse Monitoring System Based on PVDF Piezoelectric Film

A novel wearable sensor system was developed for monitoring respiration and pulse using polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric films as sensor materials. Due to the different signal intensity between respiration and pulse, a “double-sided arch” structure and a “thin-shell” structure were designed and fabricated as substrates for the respiratory sensor and pulse sensor, respectively. These sensors installed on belts can be easily tied on the chest, abdomen, or wrist for comfortable fit. In order to obtain clear respiratory and pulse signals from the sensor patch, some high-quality signal processing modules were designed. The digital signals were transmitted to a computer via Bluetooth and displayed by LabVIEW software. The fundamental principle and functional verification of the developed sensor system were described in this study. By comparing the sensor signals from the proposed structure with those of flat structure, it can be concluded that the proposed sensor is more sensitive and stable than its flat counterpart. In addition, the whole sensor system has the features of ease of use and comfortable to wear. All these make the proposed sensor system a promising sensing device for respiration and pulse real time monitoring.