直流漏电检测中的数字锁相放大技术

在介绍直流系统漏电检测原理的基础上，提出一种全新的微弱信号检测法。该方法采用DSP（数字信号处理器）和采样ADC（模数转换器）实现数字锁相放大器。在整数个周期内对被测信号进行采样得到信号序列，由数学运算得到参考序列，通过计算信号序列和参考序列的互相关函数就可实现数字相敏检测，同时还对数字相敏检测的频率特性进行了分析，给出了实际设计的数字锁相放大器。     

锁相技术在FSM管道腐蚀测量中的应用

基于电位阵列的金属管道(容器)在线腐蚀检测方法称为场指纹法(field signature method,FSM).FSM是一种新型的石油、天然气管道腐蚀监测技术.它通过检测管道外部两两电极间电位差的变化,来判断管道的腐蚀情况.由于电极间的电位差极其微弱(30～60 μV),因此微弱信号的测量精度决定了腐蚀检测的精度.锁相放大技术是一种提取淹没在噪声中微弱信号的重要手段,广泛用于微弱信号检测系统中.介绍锁相放大技术的微弱信号检测电路的设计以及在FSM管道腐蚀测量系统的应用,同时针对测量信号是低频的特点,在系统中采用数字与模拟相结合的方法,大幅度提高了其测量精度以及稳定性,达到了项目的要求.     

桥丝式火工品安全感应电流测量方法研究

电磁信号是影响电火工品安全性、可靠性的重要因素.为研究高频电磁感应电流对LD-14桥丝的影响,提出一种基于隧道磁阻效应的非接触式电火工品感应电流检测方法,采用隧道磁阻探头精确检测桥丝式电火工品感应电流所产生的场强变化间接测量感应电流的大小,按照火工品的安全性评价方法,模拟了电磁辐射环境,搭建试验装置对该火工品进行测试....     

新型锁相放大器的设计

锁相放大器是一类利用相关算法检测强噪声背景下微弱信号的先进仪用放大器。但传统锁相放大器在检测微弱信号时需要参考信号和被测信号同频同相,而在实际测量中要求二者同频同相很难,且容易导致运算误差。针对2个频率或相位有差异的信号运算后出现误差的问题,提出了一种基于自相关检测理论的新颖的设计方案,即在参考信号与被测信号频率和相位都不相同时,对2信号进行三次乘法运算最终输出直流电压。实验结果将输出值与理论值进行了比较,二者误差在允许范围内,验证了设计理论的正确性。     

基于锁相放大器原理的基波无功检测方法研究

无功补偿控制系统需要快速、准确地检测出系统基波无功功率以及功率因数等参数,用以控制无功补偿设备输出系统所需的基波无功功率。针对现有检测方法受电网以及无功补偿设备本身产生的谐波影响而造成计算结果准确度降低、计算速度慢等问题,基于锁相放大器原理,提出一种适用于无功控制系统的快速、准确的基波无功功率以及功率因数检测方法;在Matlab上进行了仿真分析,对比了含有多种谐波时,不同信噪比下各参数的最大误差,并搭建了实验平台,以Fluke-435-II电能质量分析仪验证该方法的准确性;经仿真和实验表明,该方法可以在含有谐波时准确、快速地检测出系统的基波无功功率及功率因数,为无功补偿系统的无功检测提供了理论依据和实用方法。     

电力谐波锁相测量技术

提出了电力谐波锁相测量技术。设置正余弦参考信号的频率为电流任意次谐波的频率,与电流相乘并取一个工频周期平均值,得到该次谐波相对于参考信号的正余弦分量幅值,将该次谐波的正余弦分量幅值分别与正余弦参考信号相乘后比例相加,得到该次谐波的幅值与相位;设置正余弦参考信号的频率为工频频率,分别与电压相乘并取一个工频周期平均值,得到电压相对于参考信号的正余弦分量幅值,将电压与电流相乘得到一个工频周期内的平均有功功率,根据电压和电流基波相对于参考信号的正余弦分量幅值及有功功率,运算得到电流基波的无功分量;将电流减去电流基波再加上电流基波的无功分量得到消谐总补偿电流。对所提出的方法进行了仿真验证。     

数字锁相放大器的算法设计与优化

数字锁相放大器以相敏检测技术为基本原理,能够准确地测量周期信号的幅值与相位信息.微弱信号中常常会包含直流分量、线性分量以及噪声分量等杂讯因素,这些杂讯均会对微弱信号中周期信号的幅度测量造成较大影响.分析微弱信号可能存在的误差,对锁相环算法进行优化设计并采用MATLAB仿真分析证明了算法的可行性.最后搭建了测试平台,通过...     

太赫兹测试系统中锁相放大电路的设计

为了解决太赫兹时域光谱仪(TDS)所用锁相放大器方便携带和提取与太赫兹波电场强度相关微弱信号的问题,提出了一种基于互相关原理的锁相放大器设计方案。斩波器输出调制后的信号经前级放大滤波与通过移相电路的相干参考信号分别送入AD630的信号端和参考端,锁相后信号经低通滤波电路输出直流信号。测试结果表明:设计的锁相放大器具有良好线性度,可将信噪比为-60 d B的微伏级信号提取出来,能用于大背景噪声下太赫兹微弱信号的检测。     

基于DSP的逆变器数字锁相技术

针对不间断电源(UPS)通过同步锁相实现逆变输出电压与旁路电压同步,本文介绍了采用TMS320LF2407A型DSP的逆变器数字锁相算法,并通过实验验证了所采用的数字锁相技术。     

锁相放大器的软件实现与仿真分析

一种用于测量微弱信号的锁相放大器,春核心为利用软件实现的相关器。该相关器具有很强的抗干扰能力,工作性能稳定。中同时对相关器的性能进行了仿真分析。     

自适应校相的锁定放大器设计

针对强噪声通信环境的微弱信号检测问题,利用锁相放大器技术将输入的微弱信号与相位可变的参考信号相干解调滤波提取信号信息。系统由信号预处理电路、参考信号移相电路、相敏检波电路、窄带低通滤波器组成,其中参考信号移相电路为相敏检波电路提供相干的参考信号,相敏检波电路将交流信号变为直流信号,窄带低通滤波器去除宽带噪声,通过多次测量和最小二乘线性拟合提高精度。该系统信噪比SNR增益大于60 dB,信号幅度在10 μV～1 mV,并且混杂有噪声时检测误差不超过6%。     

基于锁定放大的微弱激光回波信号探测系统

微弱信号检测的核心问题是对噪声的处理,为了探测深埋于噪声中的微弱激光回波信号,设计并搭建了一套锁定放大信号检测系统。PIN光电二极管探测到的微弱激光回波信号由前置放大电路和二级放大电路转换为电压信号并放大,再经带通滤波器滤除带外噪声,最后通过相敏检波电路,转换为与回波光强成正比的直流电压信号输出。测试结果表明,系统可以有效抑制噪声,被测信号的信噪比改善超过10.6dB。     

三相四线制任意次谐波电流的无锁相环i_p-i_q检测新方法

电力有源滤波器是补偿电力系统谐波及无功功率的重要装置,其关键的环节是实时准确地检测出谐波电流。介绍了ip-iq法的基本原理,在此基础上提出了一种适用于三相四线制系统的任意次谐波电流的无锁相环的检测新方法,该方法可以实现对三相四线制不对称系统任意次谐波的正序、负序分量和零序分量的检测,最后将检测得到的正序、负序和零序相加就可以得到任意次谐波电流,理论分析和仿真结果都证实了本文所提出的新方法的准确性。     

基于单电流传感器的改进相电流重构技术

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除母线电流采样盲区,进而通过母线电流重构获得三相电流。相比于传统电流重构方法,所提改进方法重构的电流更接近真实电流值,能够减小电流总谐波,降低电磁转矩脉动,提升系统的稳态性能。通过仿真和实验对比2种重构方法,证明了所提改进方法的优势。结果表明所提改进方法能有效实现电流重构,提升系统稳态性能。     

三相不对称系统任意次谐波电流检测新方法

提出了在三相不对称系统下,一种新的检测任意次谐波电流的方法。该方法通过构造任意初相角、具备与需要检测的任意次谐波相同频率的正弦信号和余弦信号,使其与三相电流进行相关运算,可分别检测出任意次谐波电流正序分量、负序分量和零序分量,将三种分量相加即可得到三相四线制系统任意次谐波电流的检测结果。该方法不存在锁相环电路,简化了电路结构。理论分析和仿真结果都证明了所提方法的正确性。     

基于椭圆域分割的触电电流混沌检测方法研究

针对从低压电网的总剩余电流中提取触电支路电流的难题,利用混沌系统对初始条件敏感及对噪声免疫的特性,提出基于椭圆域分割法的触电电流混沌检测方法。在混沌系统的二维相轨迹图中引入椭圆域分割线,通过其输出的高低电平表示相轨迹穿越椭圆域分割线的状态,根据输出的低电平次数定量判别混沌系统所处的状态,从而实现触电信号的提取。利用待测信号相位和系统状态存在的对应关系,确定待测信号初相位并修正,以提高该方法的检测精度。针对195组触电信号检测结果表明,相位修正前、后的检测误差从32.5%减小到4.1%,检测信噪比由[0, -50 dB]增加到[0, -63 dB],所提议的方法能够从包含强噪声的总剩余电流中检测出触电电流,为新型剩余电流保护装置的开发提供一定的参考价值。     

无锁相环三相电压暂降检测

针对基于dq变换法的电压暂降检测方法易受锁相环输出信号误差影响的问题,提出了无锁相环三相电压暂降检测方法。首先通过瞬时对称分量法及坐标变换在αβ坐标系下建立含电压正序、负序分量的检测模型,该模型引入90°超前移相算子;然后采用无迹卡尔曼滤波算法构建离散电压暂降检测模型,借用正余弦90°的关系实现移相算子;最后利用MATLAB/Simulink对所提方法在三相电压平衡与不平衡故障中的应用进行仿真,仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于信号预处理的杜芬振子弱信号检测方法

杜芬振子对周期信号极其敏感,对噪声具有较强免疫力,被研究用于强噪声背景下弱周期信号的检测及其各项参数的测量。为进一步提高杜芬振子检测含噪信号的性能,本文提出了先对待测信号预处理再送入杜芬振子的弱信号检测算法,并在理论上进行了证明。该方法先将待测信号分割、叠加、延拓再送入杜芬振子进行检测,仿真表明该方法在将信号分割成多段、叠加、延拓时可获得较大的信噪比增益,其中分割数目为3时,检测信噪比下限降低约为2 dB,分割数目为5时,检测信噪比下限降低约为3 dB。     

基于自适应算法的触电事故电流检测

针对如何快速有效检测触电事故电流的问题,给出了一种基于自适应算法的触电事故电流检测方法。基于自适应滤波原理,建立了自适应触电电流检测模型,并结合归一化最小均方(N-LMS)算法对测量的总剩余电流噪声消除和自然剩余电流分离,实现了触电事故电流的检测。利用触电实验的实测数据对该方法进行验证,并与增量检测法、BP神经网络检测法、最小二乘支持向量机(LS-SVM)检测法以及电流幅值检测法进行比较分析。仿真结果表明,基于自适应算法的触电事故电流检测方法具有响应时间短、噪声鲁棒性好并且能有效消除保护动作死区的优点,对新一代剩余电流保护装置开发有一定的参考价值。     

基于脉冲电流放电法的蓄电池内阻在线检测研究

针对现有蓄电池内阻检测方法存在的精度差、复杂性高和影响蓄电池寿命等缺点,研究了一种基于脉冲电流放电法的内阻在线检测系统。通过控制开关管的通断使蓄电池对负载进行脉冲电流放电,同时采集放电前后的电压及电流,经交流差分电路放大后将交流信号转变为直流信号,再通过滤波电路处理后进行模数转换,最后由MSP430单片机进行分析处理,实时在线计算蓄电池内阻。实验结果表明,本文提出的脉冲电流放电法需要测量的参数较少,降低了系统的复杂性,提高了在线测量蓄电池内阻的精确度,同时避免了瞬间大电流对蓄电池的损害,延长了使用寿命。