锁相环自锁定技术的研究及应用

利用LC电路的振荡频率在回路参数出现变化时会明显变化这一特征,可以根据频率的改变量实现多项测量功能.测量中是依赖LC电路振荡频率的改变量得到测量结果.要想精确测量出瞬时频率差,就要求实现初始频率和当前频率的运算,初始频率的保持是测量过程关键.本文通过对锁相环自锁定技术的研究,从压控振荡器(VCO)的控制电压入手,实现频率的自锁定.实践证明,利用自锁定技术较好地解决了这一问题.     

用窗口傅里叶脊提取时变振荡信息

Prony算法可以提取稳信号的振荡频率和阻尼,但抗噪性能差,并且不能正确反映非平稳信号的振荡特性.提出用窗口傅里叶脊(WFR)分析非平稳振荡信号,其具有良好的杭噪性,WFR利用窗口傅里叶变换反映振荡信号的频域特性,以极大值点(脊点)反映信号振幅,通过窗口滑动反映振荡信号的时域特性,从而反映非平稳振荡信号的频率和阻尼时变...     

基于智能传感器技术钻井液密度检测的研究

钻井液密度在线测量是录井过程中较难解决的问题,因为钻井液是在不停地循环流动,钻井液池中的钻井液还要不停地搅拌,其温度变化范围较大,钻井现场的环境也较恶劣,这给准确测量密度带来了一定的困难,针对这些问题,本文介绍一种基于智能传感器技术的钻井液密度检测新方法.其核心是硅谐振传感器技术,由单晶硅谐振式传感器上的两个H型振动梁分别将差压信号转换为频率信号,再将两频率之差直接传送到CPU进行数据处理,经D/A转换器转换为与钻井液密度相对应的4～20mA输出信号.克服传统钻井液密度测量大多采用压敏电容式传感器,存在准确度低、易损坏、易漂移等缺点,具有高精度、高稳定性、高可靠性的特点.     

基于频率合成的相位差测量方法

介绍了一种基于频率合成技术的相位差测量方法,通过频率合成的方法构造一个与被测信号有一定频差的稳定信号,以它作为本振信号与两路被测信号进行混频,将高频率信号相位差转换到低频段进行测量,可以实现很宽的测量范围以及较高的精度.     

基于EMD和卡尔曼滤波的振荡信号检测

针对振荡信号,可以定量计算振荡信号的参数,同时定位振荡发生的起始时刻。振荡的随机性使其常常叠加于基波信号之上,EMD分解能将叠加于基波信号上的振荡信号提取出来,从而使得卡尔曼状态空间方程简化而可靠。在建立卡尔曼状态空间时,利用Z变换建立迭代关系,使得含指数变化项的振荡信号的状态更新变得简单。利用该方法可以快速精确地检测出振荡的频率和衰减指数,最后利用振荡发生起始点处的采样值可以快速确定振荡的最大幅值。卡尔曼滤波能容纳一定程度的噪声,可以利用卡尔曼滤波将噪声的影响有效降低,通过仿真实验可以看到该方法能有效检测振荡信号的实时参数,并确定振荡的有效区间,误差均较小。最后通过比较几种检测振荡信号的方法,证明了本方法的优势。     

基于新型温度传感器的数字温度计设计

温度测量通常采用温度-电压转换的原理实现,测量的分辨率和精度受到A/D转换器精度和价格的极大限制。本文在低成本的前提下,采用温度-频率转换的原理设计了新型的数字温度计。温度计采用NTC热敏电阻与NE555构成多谐振荡器,振荡器输出脉冲的频率随温度变化,通过测量振荡频率间接测量温度值,并利用高精度温度计对测量结果进行了非线性校正,在0℃～100℃的温度范围内测量分辨率≤0.1℃,测量误差≤0.2℃,具有较好的实用价值。     

双通道结构SAW压力传感器测量电路设计

针对声表面波(SAW)传感器输出的模拟信号难以准确变换和处理的问题,提出了延迟线型SAW压力传感器等效电路模型,设计了一种双通道结构模数混合测量电路,包括改进的SAW振荡器、混频器、低通滤波器、整形器、单片机等。通过ADS和Multisim仿真验证了测量电路的功能,其中改进的SAW振荡器中心频率为40MHz,采用双通道结构混频后,经过低通滤波器输出频率为1kHz的正弦波,再经过整形器将正弦波转换成频率为1kHz的方波。相对于单通道高频振荡信号,该测量电路不仅输出频率更准确,而且将高频模拟信号转换为低频数字信号更易于采用单片机处理。     

基于PMU的预测型振荡解列初步研究

提出了基于同步相量测量单元的预测型振荡解列方法。振荡中心两侧母线电压的相角差反映了功角差,利用该相角差的变化速度及符号,可以判定是同步振荡还是异步振荡以及滑差的情况,并实现预测解列功能。重点分析了相角差与功角差的关系。     

基于PMU的预测型振荡解列初步研究

提出了基于同步相量测量单元的预测型振荡解列方法。振荡中心两侧母线电压的相角差反映了功角差 ,利用该相角差的变化速度及符号 ,可以判定是同步振荡还是异步振荡以及滑差的情况 ,并实现预测解列功能。重点分析了相角差与功角差的关系     

基于DSP的双路频率-电压转换器的实现

在安卓手机控制外设的应用中,如果有效运用音频输出的频率信息,则可以拓展手机的控制方式。为此,按应用场合,需要测量输出音频信号的频率,并将其转换为模拟电压信号。介绍测周法测量数字信号频率的原理,给出测量误差与时基频率的关系,并详细论述系统软硬件平台的设计思路及实现方法,使用TMS320F28335型DSP处理器测量双路数字信号的频率,并以数模转换器DAC7724相应线性输出双路模拟电压信号,最后给出该系统的转换误差、转换时间与输出更新率。     

振荡波电压法检测交联聚乙烯电缆中间接头新缺陷的试验与仿真

振荡波电压法主要是利用电缆等值电容与电感线圈的串联谐振原理。振荡电压的多次极性变换可在电缆缺陷处激发出局部放电信号,通过高频耦合器测量该信号可达到检测目的。采用振荡波电压法对一条退运电缆且中间接头分别存在压接管表面误用绝缘胶带、主绝缘表面存在水膜时的情况进行了研究。结果表明振荡波电压法对压接管表面误用绝缘胶带缺陷的检出效果比较明显,对其它一些缺陷检出效果不明显,基于有限元分析方法的电场仿真结果也验证了这一点。因此振荡波电压法可否作为10kV交联聚乙烯电缆入网试验的一种替代方法有待进一步研究。     

射频电容液位计在海上溢油液位检测中的应用

简单介绍了射频电容液位计进行油水双液位检测的基本原理,阐述了海上溢油回收检测装置的基本构造及其工作过程。针对海上特殊应用环境的测量需求,提出分别按油、按水标定的液位检测方案。油水混合状态下,对2组实验测试数据进行误差和线性度的数值计算,通过曲线拟合对比分析,最终确定了海上溢油回收集油箱油位检测的最优化方案—按油标定检测。实验证明,该方案可以满足现场实际测量环境的要求,液位计的测量精度高、线性度好。     

高频信号注入法测量配电网电容电流及滤波的研究

为解决信号注入法测量配电网电容电流方法的频率选取和工频干扰等问题,分析了高频信号注入法的原理并对高频法进行改进。首先通过注入5 000 Hz高频信号求得电感值,然后通过扫频确定电网谐振频率,根据公式可计算出配电网对地电容值,并在扫频时通过串联电容的方法降低大对地电容系统的电容值,实现大对地电容系统电容电流的测量。同时运用数字信号处理器TMS320F28335,采用有限冲击响应滤波器(FIR)算法实现滤波功能,滤除扫频时注入信号中的工频干扰。通过理论分析和实验验证,该方法能够增加测量对地电容的范围,简化计算,滤除工频信号,使测量时的相对误差均不超过5%。     

受潮对油纸电容式套管频域介电响应的影响

设计制作了10 kV油浸纸套管模型,对该模型进行电势分布仿真,得出电势沿径向路径线性分布的结论。同时,套管模型实际工频电容测量值30.197 pF与理论计算值30.172 pF接近,套管模型基本满足实际需求。测试了不同受潮程度下套管的主绝缘与绝缘油的频域介电响应特性后发现:受潮缺陷会使主绝缘的介质损耗和电容在整个频域(10~(-3)~10~3Hz)内明显增加;受潮后的绝缘油介质损耗在整个频域内明显增加,而电容则在10~(-3)~10~(-1)Hz频段内明显增加,10~(-1)~10~3Hz内基本保持不变。最后选取特征频率点(10~(-3)、10~(-2)、10~(-1)Hz)下的电容值与工频电容值的比值为特征量有效地实现了对套管受潮状态的评估,为频域介电响应技术应用于油纸电容式套管的状态评估提供了理论参考。     

绝缘油抗氧化剂的选择及其协同抗氧化作用

为了从根本上提高矿物油与天然酯混合绝缘油的氧化安定性,通过加压差示扫描量热法(PDSC)选取了适用于混合油的最佳抗氧化剂复配方式;对比了加入复合抗氧化剂后的矿物油与天然酯混合绝缘油与矿物油在不同温度和不同频率下的介电常数;首次通过分子模拟和红外光谱在分子层面分析了复合抗氧化剂。结果表明:适用于矿物油与天然酯混合绝缘油的最佳抗氧化剂组合为2,6-二叔丁基对甲酚(T501)+高纯度烷基化苯基-α-萘胺(L06),两种抗氧化剂的最佳添加量为0.3%T501+0.3%L06(质量分数);在相同温度和频率下,加入复合抗氧化剂后的矿物油与天然酯混合绝缘油的介电常数大于矿物油;复合抗氧化剂T501+L06的分子模拟和红外光谱分析结果表明,复合抗氧化剂使混合油氧化安定性优于矿物油的原因是T501和L06之间存在协同抗氧化作用。     

双单片机电容电流监测装置设计

论述了采用注入变频信号测量电容电流的原理。电容电流监测装置分为主机和从机2部分,主机由以CPUAT89C52为核心的信号提取、数字采集和人机接口3部分构成,从机是CPU AT89C51为核心的信号驱动、光电隔离及变频信号源电路构成的变频信号发生器,主机和从机以串口实现通信。给出了子机的主程序和中断处理子程序框图。监测装置已通过实验室调试,证明所提出的检测出电网的谐振频率后就可求得电网的对地电容电流,从而可得到消弧线圈精确补偿依据的方法是合理和可行的。     

基于交流电桥的动态微弱电容检测电路

基于MEMS技术研制的微电容超声传感器,在超声波作用下其有效电容的变化量仅为飞法级,且变化速度非常快,检测很困难。本文提出的半桥式交流电容检测电路能把快速变化的电容信号转换为电压信号,并加载到高频正弦激励信号中,再通过放大、解调、滤波得出电容变化量。该电路能很好地抑制寄生电容的影响,有良好的线性和稳定性,在200kHz的超声波作用下灵敏度可以达到2.8mV/fF,基本满足对超声传感器电容变化量的检测。     

基于Db小波变换的直流系统的研究

直流系统的可靠性和安全性对于发电站、变电所的各种负载装置的正常运行有重要的影响,与电网的安全生产息息相关。低频信号注入法作为常用的直流系统接地故障检测方法之一,容易受到对地电容的影响而影响检测的准确性,针对这一问题,深入分析低频信号注入法的原理及存在问题,提出在低频信号注入法的基础上,用小波变换原理,选取适当的小波函数,对提取的信号进行分析和处理。仿真结果表明,该方法可以有效消除对地电容对直流检测的影响,为实现接地故障点的准确定位奠定基础。     

Study of water clusters in insulating oils by Fourier transforminfrared spectroscopy

The electrical parameters of insulating oils applied in HV transformers strongly depend on the moisture content. The water/oil system was studied in the practical important concentration range of 0 to 130 μg/g to explain the unusual decrease of the breakdown strength. The relationship between water concentration and oil breakdown strength was determined in the range 0 to 50 μg/g, using almost 100 oil samples taken from functioning transformers from each part of Hungary. The plotted data can be approached by two straight lines having very different slope, from which we conclude that the water/oil system has two different structures in this concentration range. The water in oil structure was examined by both theoretical and experimental methods. By a Hartree-Fock calculation the distance between water and hydrocarbon molecules was estimated. The water molecules arrangement and distance were calculated by a geometrical model. Fourier transform infrared spectroscopy was applied for experimental structure determination. Three oil samples were selected in the range 0 to 50 μg/g. Assigning the OH vibration bands revealed that water is present in low concentration as monomer and at higher concentration in cluster forms (dimers, tetramers etc.). Similar graphs were found of the total dipole moment of water clusters vs. The resistance of insulating oil and the water concentration vs. the breakdown strength. The latter curve can be explained with the different state of water in oil. Water is present in molecular disperse state at ≳10 μg/g. Above this value water clusters appear. Due to the similar total dipole moments of different water clusters there is practically no change of the breakdown strength in the range 10 to 50 μg/g     

扫频检测电网对地电容的改进型方法

为配合随调式消弧线圈的使用,提出了一种扫频检测系统对地电容的改进型方法。在寻找系统谐振频率时,以幅值判断代替传统的相位判断,使检测更为方便准确;通过对电抗参数的合理设计,确定注入变频信号的频率范围,使其避开电网频率,这样有利于检测信号的分离;改进了扫频方式,缩短了电容检测的时间;针对文中的方法,提出了一种简单实用的信号处理算法,能有效消除工频及其他噪声对检测信号的干扰。模拟试验验证了所提出方法的有效性。