基于光纤传感技术的局部放电超声信号检测方法研究

电力设备局部放电易引发电气短路故障,传统的电检测方法针对单点测量,在长距离测量上受到局限.分析了局部放电的参数特征,设计了一种检测局部放电信号的光纤环结构,并构建了基于Sagnac干涉原理的光纤传感局部放电检测方案.在实验室环境下模拟电力设备局部放电,搭建了局部放电光纤检测系统,传感光纤总长度为8.398 km,进行局部放电检测试验.试验证明,在10 kV电压等级下,局部放电时域信号幅值范围为0.1 V~1.8 V,频率响应范围为可达60 kHz,研究表明该方法具有灵敏度高、频率响应范围宽等特点,为电力设备局部放电检测提供了新的思路.     

矿用双通道光纤拾音系统设计

针对矿井发生重大灾害时通讯系统因断电无法使用的问题,设计出一种本质安全无源检测的双通道光纤拾音系统。基于直线型萨格奈克-马赫泽德光路结构,采用单模光纤作为传感单元检测语音信号,借助光开关实现双通道信息采集,并通过STM32嵌入式微控制器与FreeRTOS嵌入式操作系统的联合开发实现语音信号的实时采集与还原。系统经实验测试,可以在长为2.5 km的传感距离范围内,实现500 Hz与1 000 Hz单音、摩斯电码求救语音、人类呼救语音等信号的双通道扫描式拾取,频率分辨率为0.02 Hz,精度为±0.01 Hz,从而为矿井重大灾害救援应急通讯与人员定位提供一种新的思路与解决办法。     

电液位置伺服系统状态空间建模

以电液位置伺服系统为研究对象,在传递函数的基础上,基于现代控制理论,通过理论分析,建立了电液位置伺服系统的状态空间模型,并以实际参数代入系统进行了验证。     

矿用特殊水质水位传感器研究与设计

针对煤矿井下常用的水位传感器不能满足测量要求的问题,设计了一种矿用特殊水质水位传感器,介绍了该水位传感器的测量原理,详细阐述了该水位传感器的系统硬件设计和系统软件设计。通过实验测试与分析表明,该水位传感器能在煤泥水等复杂的水质条件下正常工作,具有测量精确、适应性强、可靠性高、成本低等特点。     

基于卡尔曼滤波算法的嵌入式光纤光栅解调系统

针对目前光纤光栅解调系统算法复杂，需要借助上位机进行解调的不足，设计了一种基于卡尔曼滤波算法的嵌入式光纤光栅解调系统。该系统在STM32嵌入式平台上采用卡尔曼滤波算法，结合趋势判断算法实现了FBG中心波长的快速解调。实验结果表明，系统的测温精度可达±0.1℃,对FBG温度传感器中心波长的解调稳定性可达±3 pm,温度与波长线性变化的拟合度可达0.998以上，能够满足实际工程应用的需求。     

基于LIN总线的矿用超声测距系统设计

针对煤矿井下超声辅助倒车装置抗干扰能力较弱的问题,设计基于LIN总线的超声测距系统,以提高系统整体的抗干扰能力。首先设计LIN主节点电路并改善其驱动能力,然后分析e524.06芯片的测距时序,明确测距流程并编写程序完成系统,最后对系统进行测距精度和稳定性试验。结果表明,控制器可以通过LIN主节点电路与e524.06所组成的超声收发单元之间完成双向可靠通信,系统可以实现250～2 700 mm范围内的距离测量,测量误差小于30 mm,测量波动小于10 mm。     

基于支持向量机的相位敏感光时域反射仪研究

为了解决实际环境中振动事件易误报的问题,在基于相位敏感光时域反射仪的分布式光纤振动传感系统中,引入了一种融合小波能量谱和支持向量机(SVM)的模式识别方法。首先,利用小波能量谱分析方法,设定最优分解层为5层,并从原始信号中提取出特征向量;然后利用支持向量机的“一对一法”多分类策略对振动事件进行识别分类。考虑到实际环境因素的影响,对沿光纤行走、敲击光纤以及沿光纤慢跑3种模式的振动进行了检测试验;最后,采用准确率、精确率、召回率和F值来综合评价支持向量机分类器的性能。实验结果表明:该模式识别方法实现了84.9%的振动事件分类准确率。     

基于InTouch的煤矿自动排水通讯系统设计

 针对目前煤矿排水通讯系统的不足,设计了一种基于InTouch的煤矿自动排水通讯系统,该系统将S7-200PLC作为核心控制器,利用InTouch组态软件开发上位机人机界面,并通过工业以太网和光纤技术进行远程通讯,既可实现就地手动、自动控制,又能实现远程监控,并具有数据查询处理和报警等功能。测试结果表明：该系统运行稳定、实时性强、传输可靠。     

考虑反馈机构动刚度的轧机伺服压下系统建模与仿真

轧机伺服压下系统具有轧制力大的特点,其位移反馈机构的动刚度对系统的影响应予以考虑.建立了考虑位移反馈机构动刚度的轧机压下系统模型,分析了动刚度参数存在缺陷时系统的振动特点与阶跃响应特性.通过分析轧机垂直方向振动与位移反馈机构动刚度参数之间的关系,提出了动刚度参数修改策略,采用该策略消除了模型的自激振动,同时获得了满足工艺要求的控制特性.研究表明,位移反馈机构的动刚度对轧机系统的稳定具有重要意义.所建立的轧机压下系统模型可作为实际轧机压下系统反馈机构的设计及故障诊断的仿真实验模型.     

基于分布式光纤传感技术结合维纳滤波的架空线路舞动监测方法

电力系统中输电线路由于天气影响极易产生舞动现象,威胁电网安全运行。针对这一现象提出一种基于分布式光纤传感技术结合维纳滤波的架空线路舞动监测方法。通过分析沿导线内光纤传播的后向瑞利散射信号得到架空线缆的舞动信息,经过正交解调算法实现舞动定位与舞动波形重构,同时结合维纳滤波算法消除由于波形重构存在的相位漂移和环境噪声。仿真及实验测试结果表明,该方法能直观地呈现整条线路舞动状况,并在舞动信号频率为0.8 Hz的情况下,成功消除了0.05 Hz的低频漂移信号,将信噪比提高了9.89 dB,减少了环境噪声的影响。该方法对架空线路的舞动监测提供了一种新的思路。