实用缆线在线检测电路

文中主要介绍缆线生产过程中的断线在线检测电路，该电路接收到电容传感器的电容变化量，将其转变成电压变化量，并进行放大、整形后送到PLC控制电路。     

高压开关柜局部放电超声波传感器的研制及其抗干扰的研究

本文以局部放电产生的超声波信号为依据,通过对局部放电产生的超声波进行频谱分析,得知低频段所包含的分量较为丰富,因此选取了中心频率为40kHz的SR40M型压电转换装置作为该局部放电测量系统的超声传感器。基于该传感器输出阻抗大、输出信号非常微弱的特点,设计了放大电路;同时为了降低噪声,设计了相应的有源带通滤波电路,信号经过放大滤波后得到了比较满意的结果。利用有限元分析软件建立了超声波屏蔽罩的仿真模型。仿真结果表明,超声波屏蔽罩能降低外界干扰信号对测量的影响,提高了传感器的抗干扰能力。     

检测fF小电容的A/D变换法

本文介绍一种以交流电荷放大器为主体的电容传感器配用电路。该电路采用新的补偿法实现电容—相角变换,进而利用计数器实现变换。利用这种方法能测出小于1fF的电容变化量。     

光纤Mach-Zehnder干涉法超声波检测研究

基于马赫曾德(Mach-Zehnder)光学干涉原理,通过在长30 mm、直径11 mm、壁厚0.5 mm的聚碳酸酯棒上缠绕光纤,研制了普通1 550 nm单模光纤、保偏弯曲不敏感光纤这2种干涉传感器(二者的共振频率均为40 kHz),并搭建2套对应的光纤干涉系统,以研究光纤检测电缆局部放电超声波的方法。用超声发生器产生28 kHz和40 kHz的超声波来模拟电缆局部放电超声波,利用光纤干涉系统进行检测试验,通过光纤检测超声信号进行频域分析,研究超声源距离、超声传播介质对光纤传感性能的影响。结果表明:保偏弯曲不敏感光纤干涉传感器及其光纤干涉系统能检测到40 kHz超声波;在超声源和传感器间传播介质为硅橡胶时,传感信号随硅橡胶厚度增加而增强。     

电力设备机械振动–超声波融合检测传感器研制及应用EI北大核心CSCD

电力变压器、气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)等大型电力设备不仅是复杂的电气设备,还是复杂的机械设备,运行中极易产生机械和绝缘缺陷,导致设备故障。振动及局部放电是设备机械和绝缘缺陷的有效表征信号,为了实现电力设备机械和绝缘缺陷的同时检测,该文提出可同时、同点、同步进行振动加速度和超声信号检测的融合传感器结构,设计融合信号多功能调理电路,研制振动加速度–超声波融合传感器,实现机械振动和局部放电信号在空间和时间上的同步检测及数据处理。进行融合传感器振动和超声校准试验,1Hz~4kHz内的平均振动灵敏度为98.1mV/g;20kHz~100kHz内的频响曲线谐振频率为46kHz,平均超声灵敏度为73dB(V/(m/s))。基于实际GIS设备开展局部放电和机械振动联合检测试验,试验结果表明融合传感器可准确检测电力设备机械振动和超声局放信号,为电力设备状态多物理量融合检测提供了新的思路与方案。     

用于变压器中局部放电定位的十字形超声阵列传感器研究

局部放电是电力变压器绝缘劣化的主要原因,研究局部放电定位对提高电网的安全运行很有帮助。该文研制了一种用于电力变压器局部放电定位的复合传感器,并针对该传感器进行了定位仿真和实验。复合传感器由共形的13阵元十字形超声波传感器阵列和2×2阵元的超高频传感器阵列组成。应用高阶累积量处理技术对十字形超声阵列进行虚拟扩展,扩展后阵列具有61个阵元的阵列性能,提高了超声阵列的孔径和方向性锐度,这极大减少了后续硬件电路和成本。利用扩展超声阵列配合超高频阵列来仿真局部放电定位,结果表明扩展阵列具有很好的定位效果。在噪声背景下与多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)方法作了比较,结果表明高阶累积量处理技术能更好地抑制各种高斯色噪声的干扰。基于该十字形超声波阵列传感器进行了局部放电定位实验,结果表明扩展后的十字形超声阵列能精确地定位局部放电,定位的相对误差小于5%。对较少数目阵元的阵列实施虚拟扩展技术,为阵列技术在电力设备上的实用化提供了可能性。     

基于光纤迈克尔逊干涉仪的GIS内置局部放电超声传感技术

气体绝缘开关设备(gas insulation switchgear, GIS)局部放电超声传感器主要采用外置安装方法。受制于GIS设备内部的复杂结构和SF6气体的强声波吸收率,局部放电产生的超声波信号传达至GIS外壳时往往非常微弱,传统的压电传感器灵敏度难以满足对局部放电微弱声波信号的检测需求。因此,基于光纤传感器的全绝缘和抗电磁干扰特性,提出了一种内置型迈克尔逊超声传感技术,设置仿真和试验研究光纤对于GIS内部电场分布的影响。分析光纤环的尺寸对超声信号检测灵敏度的影响,搭建平台测试光纤超声传感器的频响特性和抗干扰性能。在此基础上,搭建了GIS局部放电检测试验平台开展局部放电检测试验。结果表明：内置式迈克尔逊超声传感光纤环布置在GIS局部放电模型附近后可以检测到8.8 pC的尖端放电、15.3 pC的自由颗粒放电和53.5 pC的沿面放电,且相同放电量下压电传感器未测得有效信号。     

基于软件滤波的BLDCM转子位置检测

位置传感器是永磁无刷直流电机(BLDCM)的关键部件,其作用是检测转子位置提供换相信号。转子位置检测电路确定的换相时刻直接影响电机运行。分析常见转子位置检测电路,针对滤波电容延时和开关管开、关干扰等,提出去掉滤波电容、采用软件滤波实现转子位置检测。实验结果表明该方法可满足电机运行要求,具有可行性。     

一种电容式传感器数字化通用检测接口设计

针对电容式传感器的微变电容检测困难的问题,提出了一种数字化的通用检测接口方案。分析了基于"激励-检测"的直接式微变电容测量原理,利用DDS发生载波,并采用离散傅里叶变换分离测量结果的幅值与相位以求得电容变化量。根据接近式电容传感器的测量需要,设计了具体的硬件电路进行验证。实验结果表明,检测正确率在95%以上,该接口方案能够较好地检测设计值在0.1pF以上量级的微变电容,设计简洁,具有较强的移植性。     

电涡流式电缆绝缘偏心在线测量系统的研究

电缆绝缘偏心不仅造成了材料的极大浪费,而且影响电缆的性能参数。对电缆绝缘偏心测量系统展开研究以实现电缆绝缘偏心的在线检测。首先对涡流传感器进行等效电路分析,在此基础上分析了由电感、电容谐振电路构成的载波信号发生电路,并通过微调电容获得了标准频率的载波信号;传感器输出的测量信号是中频的交流模拟信号,在下位机系统设计了鉴幅、滤波、放大电路,将测量信号转化为模数转换器可以接受的直流信号。系统采用12位模数转换器TLC2543实现模数转换,使得转换误差达到1／4095,可以满足测量的精度。     

时间相关光子计数探测器电路的设计与实现

时间相关光子计数探测器作为痕量爆炸物检测器件,能有效地探测爆炸物的成分和含量。探测器电路主要包括硅光电倍增管（SiPM ）信号电路和信号放大电路。SiPM 信号电路主要功能为将爆炸物的具有指纹特征的拉曼光谱信号转换为电压信号,主要组成包括SiPM 器件、滤波降噪电容和限流电阻等。信号放大电路是将SiPM 输出的电压信号放大至可观测与统计的电信号,其核心为两级ERA‐8SM＋放大器,并配以合适的电感电容电阻,使电路在宽带宽（0．1 M Hz～1 GHz）的情况下保持增益稳定（～60 dB）。因此,本文设计的探测器电路具有高增益宽带宽的特点,具备应用价值。     

一种大电容测量中模拟小信号放大电路的设计

在大电容测量中,对大电容上的取样电压信号进行放大处理是最为关键的环节,其设计的优劣直接关系影响到测量系统的准确度.在对现有微弱信号放大器研究的基础上,设计出一种小信号放大电路,该放大电路以高精度的仪器仪表放大器AD623为核心器件,可根据输入电压信号的大小选择不同的增益,实现了1 mV～1 V范围内电压信号的精确放大,同时该放大器还具有抑制共模干扰、抑制温漂、稳定性好、抗干扰能力强的优点.对该电路做了详细的理论分析和实验论证,实验结果表明该放大器完全可以满足大电容测量的需要,在电子测量领域具有较高的实用价值.     

杂散电容对CVT谐波测量影响的处理方法研究

电容式电压互感器(CVT)在用于谐波电压测量时受杂散电容的影响较大。通过对杂散电容的变化特点的分析,利用CVT的等效电路,本文提出了一种由输入输出传变关系的数据映射,在杂散电容可能的变化区间内,依据数理统计理论,以测量数据置信度为优化条件,校正误差最小为优化目标的数学处理方法确定杂散电容参数的优化组合,从而实现对谐波电压校正测量的方法,并通过实际案例的验证分析证明了方法的合理性和有效性。     

基于极间分压检测的 VHF-EDM 放电 状态检测系统设计

针对甚高频脉冲谐振频率随回路阻抗变化而迁移导致脉冲电压幅值变化及甚高频脉冲双极性特点导致传统检测方法无法适用的问题,提出了基于极间分压检测的甚高频EDM放电状态检测方式。利用分压、整流、滤波多模块共同作用实现对极间高频高压双极性脉冲到低压单极性直流信号的转换,同时通过检测直流信号则可以直接表征出当前开路电压大小及极间放电状态的变化。在仿真及实验验证检测方法可行性的基础上,设计出基于该检测方案的放电状态检测系统及相应检测算法,成功验证了甚高频微纳电加工所需的脉冲频率自动寻优技术及甚高频放电状态检测的有效性,有利于提升甚高频电火花加工过程中放电状态检测精度。     

土壤水分测量仪的设计

精确测量土壤中水分的含量在农业生产和科研中,对于提高粮食产量、减少损失有着重要的作用。本测量仪主要利用电容式传感器的电压随其电介质的值改变而变的特性。本测量仪核心控制部件是MCS-51单片机系统,通过压/频转换VFC电路实现单片机系统和电容式传感器之间的信息传输,运算处理后的测量结果通过LED显示器显示。该系统结构简单且测量精度高,便于设计和操控,在土壤水分测量领域有较高的应用价值。     

一种电控可变波长的多气体红外传感器

设计了一种电控可变波长的多气体红外传感器,此传感器包括电源电路、红外光源、测量气室、电控可变波长探测器(此探测器的探测波长会随着控制电压的变化而变化)、DA转换电路、电压控制电路、信号放大和滤波电路、AD转换电路、微处理器和信号输出模块组成。红外光源发出宽带的红外光,通过调节电压来改变探测器前面的法布里-伯罗腔滤光器的腔长,使不同气体的吸收峰的光被探测器接收,如甲烷、二氧化碳等,从而达到测量不同气体的目的。该系统采用先进的红外吸收光谱技术,具有测量气体可变、灵敏度高、抗干扰能力强、响应时间短等特点,同时由于信号和参考使用的是同一探测器,因而可以消除温度对探测器的影响及探测器失配等问题。     

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。     

一种高压电网电压行波信号的提取方法

行波信号的有效提取是高压电网行波保护和行波故障定位的前提,针对传统电容式电压互感器不能传变暂态高频信号的缺陷,提出了一种电压行波信号的提取方法。利用电容式电压互感器或电流互感器的套管末屏电容,设计了电压行波提取电路,考查了其频率响应特性。利用EMTDC分别仿真了提取电路对不同频率段、不同故障初始角和不同故障电阻的暂态电压信号提取响应,理论分析和仿真结果表明:该方法能够有效地提取暂态高频信号,正确反映一次侧特定频带的电压行波特征,很好地解决了行波保护或暂态量保护及故障定位中暂态电压行波提取的难题。     

膜纸复合型高压脉冲电容器电容量漂移的研究

高压脉冲电容器的电容量漂移对RLC回路的稳定性会产生不利影响。通过对自然贮存的膜纸复合型高压脉冲电容器电容量的长期跟踪研究,发现高压脉冲电容器电容量的变化存在几个特征明显不同的变化阶段。针对不同阶段的电容量变化趋势,通过理论分析,对产生这种变化的原因进行了合理的解释,并应用对比实验对所提出的解释进行了验证。     

差拍法在油水浓度自动检测中的应用

提出了一种利用差拍法测量油水浓度的有效方法。将油水浓度的变化转换为电容器容值的变化,继而利用标准正弦振荡电路将容值变化转换为振荡频率的变化。通过与固定振荡频率的信号进行混频、低通滤波得到差频信号来反映油水浓度的变化。实验结果表明,该测量系统可检测到0．02％的油水浓度的变化,并且具有较高的稳定性。