基于连续小波变换与曲线拟合的油液金属屑末传感信号检测方法*

三线圈式电感型传感器是润滑油金属屑末监测的主流传感器,但润滑油中的气泡会使该型传感器产生干扰信号。针对传统的双阈值法存在将气泡干扰信号误检为是金属屑末信号的问题,提出了基于连续小波变换与曲线拟合的信号检测方法。利用金属屑末信号波形与Gaussian1小波相似性高的特点,使用Gaussian1小波对预处理后信号进行连续小波变换(CWT),在小波域使用阈值法过滤干扰信号并对信号波形进行提取,使用高斯牛顿法对提取出的信号波形进行曲线拟合,使用可决系数作为标准对拟合结果进行判断,检测金属屑末信号,去除干扰信号。在内径20 mm传感器上实际测试表明,方法可以准确检测直径150 μm以上的球形铁屑末与直径250 μm以上的球形铜屑末,准确率分别达到了99%与97%,并可有效去除气泡干扰信号。     

基于微流控谐振式芯片的金属颗粒检测

液压系统中大部分的异常磨损是液压油中的金属颗粒造成的。通过检测这些金属颗粒可以及时预测故障并减少损失。由此设计了一种简单有效的液压油微小金属颗粒快速检测系统。基于LC谐振的原理进行金属颗粒检测,通过理论分析了检测的可行性;设计并制作了微流控检测芯片,芯片的流道为300μm;在所搭建的检测系统上进行了金属颗粒计数检测。实验结果表明,在所有参数一致以及颗粒相同的情况下,谐振式芯片的颗粒检测的信噪比优于单线圈式检测芯片的信噪比。当激励频率高于谐振频率时,铁磁性颗粒通过检测区域输出信号的脉冲向上,当激励频率低于谐振频率时,铁磁性颗粒通过检测区域输出信号的脉冲向下,非铁磁性金属颗粒则相反。所设计的微流控检测芯片及其检测系统可实现金属颗粒的区分检测,在实验室条件下,最小可对50μm的铁颗粒和110μm的铜颗粒进行区分检测。     

基于径向交变磁场的油液磨粒传感器设计

随着现在工业技术的快速发展,大型复杂机械设备在生产生活中大量长时间使用,因此不可避免的会有零件磨损,磨损产生的颗粒会掺杂在润滑油液中,因此对于油液中的颗粒检测对于设备的状态监测尤为重要。本文设计了一种可以产生径向交变磁场油液磨粒传感器,基于电磁感应原理使用交变电流驱动避免了直流驱动传感器发热的问题,使用Maxwell软件对于传感器内部磁场分布进行建模,分析各结构参数对于传感器输出信号所产生的影响,对于强化磁场的铁芯尺寸进行了仿真并分析了传感器内部的磁场变化,同时设计了相应的信号处理电路和激励信号的发生电路,传感器最终实现了在8 mm流道中对于200μm铁磁性磨粒和500μm非铁磁性磨粒的检测。     

基于STM32的振动信号采集系统设计

针对旋转机械设备设计了一套便捷式振动信号采集系统,利用三轴加速度计ADXL345采集加速度信号,STM32将采集到的数据经过运算在LCD上显示加速度、速度和位移等参数,并经过FFT运算后在LCD上显示频谱,最后对数据进行存储。在STM32上实现了数值积分和最小二乘法,并且可以通过触摸屏对显示内容进行切换。采用时域积分对加速度信号进行积分运算,并利用最小二乘法消去积分过程中产生的趋势项,得到准确的速度和位移数据。通过实际测试,得到加速度、速度和位移的峰值分别为9.990 m/s^2,19.733 mm/s,40.627μm,与加速度校准仪的输出参数一致,实现了振动信号的实时检测功能,由此验证了设计的正确性,实验结果表明该方案符合预期设计要求。     

基于振荡波检测系统的电力电缆局部放电波形研究

介绍了局部放电电流法检测局部放电的基本原理,给出了振荡波局部放电测试电路,对基于这一检测原理的振荡波局部放电测试系统检测的波形信号进行分析。研究表明振荡波检测系统检测的局部放电信号会受电缆传播特性的影响产生衰减,且检测的信号波形基本上呈现脉冲型和脉冲振荡衰减型两种形态。     

XLPE绝缘老化中的单次放电波形统计分析

为了研究绝缘中发生局部放电的物理机制,对交联聚乙烯(XLPE)绝缘试样进行了加速电老化试验,使用超宽频带局部放电检测系统(频带10 MHz～3 GHz)测量了试样的放电信号,并通过统计分析超宽频带放电的单次脉冲信号探讨了XLPE绝缘老化过程中的放电机理。研究表明,XLPE绝缘电老化过程中单次放电波形的下降沿、脉冲幅值都有显著变化:下降沿从老化前的近15 ns上升到老化50 h的约90 ns,单次放电波形幅值在老化前约1 000 mV,老化15 h后维持在约200 mV,老化到30 h时上升到近500 mV,老化50 h时上升到约600 mV。由单次放电信号的波形特征推断XLPE绝缘老化过程中放电从流注型放电转化为汤姆逊放电的变化过程。     

基于ARM Cortex-M3的声磁EAS设计

针对普通EAS系统存在抗干扰性能差、检测灵敏度低、检测范围小、误报率高等缺点,设计了一种基于ARM Cortex-M3的声磁EAS系统.介绍了声磁EAS系统的工作原理和硬件结构框图,分析了声磁标签信号在时域和频域上的特征,提出了FFT信号频谱分析、信号互相关、最小二乘法拟合直线求取斜率、计算信号峰值数及峰值方差运算等多种检测声磁标签信号的算法,并详细描述了系统软件算法的设计.经过实验验证,本系统具有抗干扰性能强、检测灵敏度高、检测范围宽、误报率低等特点.     

用于快速反射镜的压电陶瓷驱动系统设计

设计了一种用于快速反射镜的压电陶瓷驱动系统,并进行了检测。首先分析了快速反射镜的驱动原理,并确定系统的主要设计指标;然后以PA92为驱动核心,分别进行输入级电路、滤波电路和高压放大计电路的设计,该系统具有3路驱动通道：一路固定100 V输出;两路0~100 V可变输出,可实现快速反射镜的推拉驱动。实际测试结果表明：该系统输出电压的非线性度为0.075%,最大纹波电压峰峰值为8.2 mV,驱动10μF的等效负载时,100 V大信号阶跃响应上升时间和下降时间约为290μs,实际驱动 S340型快速反射镜时,系统的-3 dB带宽达到326 Hz,提高了快速反射镜的频率响应范围。     

基于DSP的任意波形信号发生器的设计与实现

针对信号发生器小型化,低成本化的需要,设计了一种以DSP为硬件平台的任意波形信号发生器。首先介绍了信号生成原理,接着详细阐述系统的软硬件设计,最后通过实验生成了几种波形的信号。实验证明本系统可以产生所需的波形信号,同时本系统具有成本低、体积小、硬件电路简单的特点。     

张北柔直电网金属回线故障监测研究

±500 kV张北柔直电网金属回线正常时无压,有单回、双回同杆并架2种线路形式,在单、双回线连接处波阻抗存在不连续问题,常规方法难以满足金属回线故障监测的需求。文中分析了张北柔直电网金属回线的波阻抗及行波折反射特点,提出了基于差模时域反射法的故障监测系统方案和波形比较分析方法,通过施加差模量脉冲信号实现故障监测,通过波形比较法消除线路波阻抗不连续引起的行波反射,并凸显故障点特征。仿真和现场试验表明,该系统及方法能适应张北柔直电网金属回线的工况,可以克服线路波阻抗不连续的问题,故障监测具有较高的可靠性和灵敏度,测距精度优于300 m。     

ZL-1型铸铝转子检查仪研制成功

本所研制的ZL-1型铸铝转子检查仪,最近通过了模样鉴定。它采用“开口变压器”感应原理,把检测信号经过放大,直接由表头指示信号的大小。根据信号的大小判定缺陷的严重程度。仪器的定位系统能自动指示缺陷所在的位置。该检查仪主要用来检查铸铝转子是否存在“断条”、“细条”、“错片”、“盲孔”以及严重缩孔等缺陷,它具有检查可靠、迅速、方便等特点。现简述如     

基于FPGA的金属异物检测系统设计

针对现有检测设备在产品效应影响下灵敏度低、误报率高等问题,设计研制了基于FPGA的金属异物检测系统。文章分析了平衡线圈传感器的原理,提出平衡补偿算法实现传感器自动平衡,使用高频激励对金属信号进行调制,在FPGA中实现锁定放大器来对接收信号进行解调,提高了信噪比。采用互相关算法对传感器输出信号进行处理,拟合产品学习数据得到产品的特征相位,分辨产品信号和金属信号。试验结果表明系统具有较高的灵敏度,在强产品效应下能有效检测金属异物。     

直流系统接地故障诊断仪的研制

本设计采用变频探测法来检测直流系统中的接地故障,通过低频信号发生器给直流系统注入低频正弦波信号,通过调节正弦波的频率,同时故障分析仪对钳型电流互感器的感应出来的不同频率的电流信号进行分析、处理,从而有效的去除直流电路中分布电容对于检测结果的干扰,最后诊断系统是否存在接地故障。     

直线感应发射器的实验与仿真研究

为探索直线感应发射器实验方法和分析手段,设计制作了1台直线感应发射器,并进行了实验与仿真分析。建立了直线感应发射器的网孔矩阵分析模型,并根据此数学模型对次级的运动特性、电压电流波形、能量转换效率及电流热效应进行了分析。发射器驱动电源采用两电平的电压源型变频器,在0.96m的直线距离将0.275kg的铝合金次级加速到18.75m/s,次级出膛速度测量值与模型分析的计算值相符,电压电流实验测量波形与仿真波形近似程度良好。实验结果证明网孔矩阵法可作为直线感应发射器分析的有效手段,实验与模型分析过程为感应式线圈炮的进一步研究提供了参考。     

触摸式门铃

本文介绍一种触摸式门铃,用触摸方式代替机械按钮开关,简单、可靠、实用。 工作原理 电路原理图如图所示。时基电路“555”工作在单稳状态,平时③脚为低电平,⑦脚通过其内部电路与地相通,也为低电平,故4.7μF电容无充电电压。当用手触摸一下感应金属片M时,人体的感应信号通过0.1μF     

提高频率与纹波特性的自适应导通时间控制器

针对伪固定频率自适应导通时间控制器频率特性差与输出纹波大的问题,提出了一种新颖的内部补偿改进方案。一方面通过在内部导通时钟电路中加入校正补偿方案,提高了系统开关频率的稳定性;另一方面在每次高端功率管导通时,在基准上开始叠加与开关周期呈正比的斜坡补偿信号,并在同步续流管关断时,使叠加信号复位,降低了输出反馈端对纹波的要求。该设计方案已在一款基于0.5μm BCD工艺的单片DC-DC控制器芯片中得到验证,测试结果显示,系统工作频率稳定在400kHz,随输入输出电压变化小于5%。负载电流从0～6A的突变中,输出电压的上升与下降沿的跳变小于70mV,且稳定后的纹波小于20mV。     

多通道高精度电压电流检测系统设计

电压、电流检测在仪器仪表、交通运输等众多领域有着重要应用。基于卡尔曼滤波算法设计一个多通道高精度电压电流检测系统。所设计的系统能同时对4通道的0~5 V电压信号和4通道的0~20 mA电流信号进行检测,并且对电压信号的检测精度达到0.1 mV、对电流信号的检测精度达到0.001 mA。为了验证所设计系统的有效性,在第三部分进行实物实验。实验结果证明所设计系统的电压电流检测性能。     

基于DSP的高速感应无线位置检测系统

感应无线技术广泛应用于工业大型有轨移动机车位置检测系统,该技术具有较好的灵活性及较强的抗干扰能力。为进一步提高地址检测的速度,确保多台有轨机车在同一条轨道安全运行,以DSP芯片为核心,设计了基于感应无线技术的工业有轨机车高速位置检测系统。根据感应无线位置检测原理,利用感应信号的相位和幅度信息分别计算出机车的大致地址和精密地址,从而得到机车的实时位置。实验结果表明,该系统能连续、稳定地对工业有轨机车进行实时位置检测,检测精度达到2 mm,检测一次地址所需时间由现有的最快25 ms缩短为10 ms,系统具有实时性强、精度高、维护成本低等优点。     

面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统

针对航天器微小碰撞产生的冲击能量检测问题,设计了一种面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统,并对冲击能量进行检测。建立飞秒光纤光栅应变传感及边沿滤波解调模型。使用有限元分析软件对微小碰撞产生的冲击能量分布情况进行理论模拟。搭建冲击检测系统,对飞秒光纤光栅进行冲击能量感知特性测试,利用时域包络提取法分析能量传递特性。实验数据表明,质量为10、20、40、60、80 g的小球分别在同一位置下落时,光栅系统检测到的碰撞信号呈线性增长趋势,经边沿滤波算法反演冲击电压最高可达30.8 mV;同一质量小球在不同位置下落时,光栅系统检测到的碰撞信号呈线性下降趋势,检测到的冲击电压可低至16.5 mV。该系统可实现对微小碰撞产生的冲击能量的检测,对航天器微小碰撞检测问题有一定的参考意义。     

颗粒污染物对变压器油氧化安定性的影响

氧化安定性是标志变压器油抵抗外界氧化性物质能力的指标,油液中颗粒物的存在极易影响油液的氧化安定性能。根据ISO4406标准,采用均匀设计法,配制了24组含Cu、Fe、SiO_2的不同粒径不同污染度的颗粒污染物油样并对其进行了热氧化实验,测试了热氧化前后油样的酸值,获得了不同组分、不同含量的颗粒物对油液氧化安定性的影响规律;并采用偏最小二乘法建立了油中不同组分、不同粒径、不同含量的颗粒物与油样氧化安定性之间的数学模型。结果表明应用建立的Cu、Fe颗粒与油液氧化安定性之间的数学模型对验证集的决定系数和均方根误差分别为0.939 9、0.442 1×10~(-2);含有SiO_2非金属颗粒油液的热氧化后酸值小于含金属颗粒油液的热氧化后酸值,金属颗粒在粒直径为15μm时对变压器油氧化安定性能的影响最为显著,变化范围为0.066×10~(-3),油液氧化安定性随着铜、铁颗粒含量的增加而降低;油中SiO_2颗粒的存在延缓了油液的老化速度,一定程度上提高了油液的氧化安定性。