基于NDIR技术的高压组合电器中CF4气体检测方法研究

为了实现对高压组合电器GIS气室中CF_4气体的在线实时检测,完善基于气体化学成分分析实现对高压电气设备缺陷诊断,应用非分散红外(NDIR)技术设计了一种光学CF_4气体传感器。系统采用单光束双波长结构,确定了折返光路气室类型,提高系统灵敏度。硬件方面,采用具有多路12位精度的模数转换器高性能单片机,进一步提高检测精度。多组分配气系统实验测试结果显示:不同体积分数的CF_4气体在RBF-PSO算法温度补偿前后传感器测试的最大示值误差分别为7.93%、1.20%;对不同体积分数的CF_4气体量程标定测试时的参比信号幅值与测量通道信号幅值的比值SB/SA进行指数拟合,非线性相关度R2为0.999 3;传感器重复性平行实验显示RSD分别为0.87%、0.44%、0.32%。综上,验证了该CF_4传感器在测量范围、抗干扰能力、检测精度及重复性等方面的优势。     

基于网络分析仪的GIS局部放电在线监测特高频传感器现场校核技术

如何校核已投运的传感器性能是保障气体绝缘金属封闭开关设备（gas-insulated metal-enclosed switchgear, GIS）局部放电监测可靠性的重要课题。基于网络分析仪,采用扫频方法测试安装在实体 GIS 上的传感器的响应特性,并研究其与特高频传感器平均有效高度的关系。通过比较分析发现,实体 GIS 上传感器的等效频率响应特性与其吉赫兹横电磁波（gigahertz transverse electromagnetic,GTEM）小室内的等效高度曲线具有相似的频谱特征,实体 GIS上传感器的平均等效响应幅值与 GTEM小室内的平均有效高度具有相同的变化规律;结论认为,通过利用网络分析仪进行频响特性测试,可以有效反映特定型号 GIS 结构下的特高频传感器性能。基于该结果,提出了基于网络分析仪的 GIS局部放电监测特高频传感器现场校核方法。     

1种在线模型频域特性辩识方法的研究与应用

提出了1种基于频域特性分析的在线模型频域特性辨识方法,该方法算法简单,易于实现,且具有较强的抗干扰性和较高的辩识精度.在PID调节器的输出信号和过程输出信号中均包含与辩识频谱信号相同的频谱成分,当频谱的幅值和相位特性发生变化时,该变化与PID调节器、控制对象和闭环控制系统的特性相关.通过对PID调节器输出信号中频谱成分的幅值和相位与过程输出信号中频谱成分的幅值和相位比较,可辩识得到控制对象的频域特性,仿真试验及应用研究验证了该方法的有效性.当在参考滤波器模块组输入中加入带宽为80.0 Hz,平均幅值为方波辨识信号幅值100％的高频高斯干扰信号后,对二阶惯性环节相位频率特性的仿真辩识精度大于0.64°,二阶惯性环节幅值频率特性仿真辩识精度大于1.1％.     

一种数字化闭环矢量控制标准源的设计与应用

针对传统的三相交流标准源准确度和精度较低的问题,设计了一种基于数字化闭环矢量控制策略的三相交流标准源。该标准源通过全信息采集模块采集输出信号的幅值与相位,将其与交流基准信号进行比较,利用差值来控制标准源信号的输出,保证输出信号的幅值与相位均能实时跟踪交流基准信号。比对试验和实际应用结果表明,采用闭环矢量控制方法的标准源能够有效提高输出信号的精度和稳定性,同时能提供单次或叠加多次谐波输出和模拟各种电力故障输出,满足各种相关检测项目的要求。     

在线动平衡中振动信号提取方法研究

论文介绍了一种适用于在线动平衡法的不平衡振动信号幅值和相位提取法。针对采集的不平衡信号混含大量噪声污染的问题,首先将采集的振动信号进行两级FIR滤波后再通过信号减法运算去除大幅值信号,同时对正弦信号发生器产生的正弦信号采用同样的两级滤波器滤波,然后通过对两信号互相关处理计算出不平衡信号的幅值和相位。MATLAB中的仿真结果显示,该方法消除了相位滞后对相位提取精度的影响,且提取的幅值和相位精度比传统互相关法有显著提高。     

PMSM驱动系统位置传感器故障在线诊断与自适应容错控制

针对以旋转变压器为位置传感器的电动汽车永磁同步电机(PMSM)驱动系统,重点开展旋转变压器正交不完善和幅值不平衡位置传感器故障在线诊断与自适应容错控制研究。首先分析旋转变压器幅值不平衡与正交不完善故障所导致的位置偏差及在d、q轴定子电流中所呈现的故障特征,提出基于定子q轴电流故障特征的有效提取,通过故障模式定位、识别和故障程度评估实现位置传感器故障的在线诊断,巧妙地回避逆变器死区效应引起的q轴电流脉动对位置传感器故障诊断精度的影响,再基于获取的位置偏差实现自适应容错控制。最后,通过系统建模与仿真研究、系统实验测试证实所提出的位置传感器故障在线诊断与自适应故障容错策略的合理有效性。     

红外甲烷气体传感器算法研究

为了提高红外气体传感器的测量精度,本文通过分析传感器采集到数据的特点,提出了结合线性插值法和最小二乘法的一种新的算法。利用基于线性插值的查表算法求出浓度,然后通过最小二乘法对其进行误差补偿。试验证明,该方法可有效提高红外气体传感器测量精度。     

基于迭代傅里叶变换的交流电压基波幅值与相位检测

针对电力系统中交流电压信号基波幅值与相位的检测,提出了一种迭代傅里叶变换计算交流基波电压幅值和相位的方法,该算法利用每次电压采样数据进行一次加减法计算即可获得准确的基波电压幅值和相位,通过仿真实验验证了该算法不仅较传统的锁相环技术能够获得更快的跟踪速度和更高的相角精度,而且还比基于离散傅里叶变换的锁相技术节省大量计算时间。     

基于标准电流注入的钳式微电流传感器在线定标方法

钳式微电流传感器具有工程安装方便的优点,在电气设备绝缘监测中应用广泛。由于安装过程中开口气隙的不一致,加之野外运行温差较大造成信号处理电路温漂和参数变化,致使在实验室严格调试的高精度微电流传感器,运行时会产生较大误差,并且各个传感器的变比也会偏离设计值。为此,提出了基于标准电流注入的微电流传感器在线定标方法,运行时在原边注入1个标准的定标电流信号,该信号的频率应避开传感器工作电流所含有的工频和一定幅值的谐波频率;然后从传感器信号处理电路的输出端得到定标信号,进而计算实际标度,根据此标度就可计算出实际泄漏电流。实验得到的传感器精度可以达到±0.05%,实验室和现场实验验证了提出方法的有效性和准确性。     

高频电流注入单绕组无轴承磁通切换电机悬停及启动过程的无径向位移传感器控制EI北大核心CSCD

无轴承电机在悬停及启动过程始终需要保持稳定悬浮,准确获取转子径向位移信息是控制转子稳定悬浮的关键,传感器的使用易受环境影响,降低系统可靠性,并且增加系统成本。针对电机悬停及启动过程,提出一种基于高频电流注入的无径向位移传感器控制方法。首先,基于电机电感数学模型,建立当转矩平面注入高频旋转电流信号后,空间对称绕组中有效高频偏差电势幅值与转子径向位移的关系;接着,利用线性正弦跟踪器提取有效高频偏差电势幅值;然后,基于上述电势幅值与转子径向位移关系,构建转子径向位移观测器;最后,将观测位移与自抗扰控制策略相结合,构建高性能的无径向位移传感器控制策略。理论分析与实验结果验证所提方法的有效性。     

基于SF6气体状态分析的SF6断路器在线监测和故障诊断

简要介绍SF6断路器各状态量监测原理,通过测量SF6断路器中气体温度值、压力值、湿度值和气体分解物等参数,应用所设计的DSP和红外光谱技术的硬件系统、软件流程实现对SF6断路器的综合在线监测和故障诊断.对电网运行中的SF6断路器综合在线监测和故障诊断具有一定的参考价值.     

数字下变频FFT及其在频谱分析仪中的实现

针对传统频谱分析仪中实现快速傅里叶变换(FFT)时遇到的运算量、存储量和处理速度之间的矛盾,本文提出了一种基于数字下变频的FFT技术.该技术先对数字中频信号实现数字下变频,然后再进行FFT处理,其结果使得运算量和存储量都大幅度降低.在某新型频谱分析仪中,该技术被成功地应用在基于TMS320C6701型DSP的数字信号处理系统中,经过处理时间的比较和分析,结果表明该技术能够极大地提高系统的实时性.     

数字视频信号测量与基带传输的研究

针对数字视频信号与基带传输测量专业设备昂贵的问题,提出了使用标准示波器、频谱分析仪和矢量网络分析对数字视频信号在时域的眼图和频域的频谱进行分析及测量方法,给出了具体仪器进行实际的测试结果和分析图形。具体对数字基带信号在同轴电缆传输的设计冗余量处理进行了研究分析,根据具体的同轴电缆均衡芯片指标计算出比电缆厂家提供数据更长的同轴电缆传输距离,实际测试数据验证了用均衡芯片指标计算的同轴电缆传输长度更准确。     

电气设备红外在线测温数据处理方法探讨与应用

为满足红外在线监控系统在变电站应用的要求,有必要研究一种最优的图像传输处理方法.比较了3种在线式红外热像仪测温数据处理方法：后端模拟信号处理方法、后端全数字测温处理方法以及智能带宽调节的前端处理方法,结果表明：智能带宽调节的前端处理方法优势明显.该方法具有测温精确、处理速度快、占用带宽小等优点,适合在电气设备红外在线监控系统中使用.     

涡街流量计数字信号处理系统的改进与实验

本文针对涡街流量计数字信号处理系统存在的不能测量小流量和易受电磁干扰的问题,对其软硬件方面进行了改进。重新设计和研制了电荷放大器,提高了灵敏度,增强了适配能力。采取了合理的接地和屏蔽措施,提高了系统的抗干扰能力。采用去均值和频谱校正的方法,改善了系统的测量精度。编制键盘监控软件,采用状态变量法设计键值分析程序,实现人机对话功能。进行了液体流量和气体流量的标定实验,结果表明,改进后的数字信号处理系统比常规的流量计信号处理系统的测量精度高、流程比宽和适配能力强。     

随车式汽车尾气分析仪的设计

针对汽车尾气检测技术落后的问题,介绍了利用ARM9开发的汽车尾气分析仪。该分析仪使用不分光红外线法（NDIR）分析HC、CO和CO浓度;电化学方法分析O₂和NOx浓度;采用霍尔传感器测量机动车速度;采用热线式流量计测量机动车排出尾气的流量,能够测量不同工况下机动车尾气5种气体成分。试验结果表明,该仪器相对误差较小,具有推广应用前景。     

FFT Spectrum Analyzer Project for Teaching Digital Signal Processing With FPGA Devices

This paper presents a course on digital signal processing with field-programmable gate arrays (FPGA) devices. The course integrates two separate disciplines, digital signal processing (DSP) and very large scale integration (VLSI) design, and focuses on the development of a sophisticated DSP design from simulation to fixed-point implementation. The structure and methodology used in the proposed course are oriented to the design and implementation of an fast Fourier transform (FFT) spectrum analyzer. This application covers most topics included in a DSP course and gives better results that those obtained with typical courses performing independent multiple simple experiments. The project is divided into modules that show specific learning necessities and determine the course contents and organization. Each laboratory part is dedicated to design and implements the block of the analyzer related to the theoretical content presented in the class. At the end of the course the students have designed all the pieces in the DSP project and have completed and verified the system. The used methodology enables students and engineers to understand and develop complex fixed-point applications, looking for the best signal processing algorithms on hardware implementations, and also results in more motivated and active students.     

数字多道中双指数脉冲梯形成形算法的实现与测试

数字化谱仪的实际应用中探测器输出的脉冲信号可以近似看作双指数脉冲,由于探测器存在电荷收集时间等原因造成采集的脉冲幅度存在弹道亏损,不利于后续准确提取幅度,影响了探测系统的能量分辨率.在MATLAB中对理想双指数脉冲信号的梯形成形进行了仿真并在Simulink平台上建立模型使用理想双指数脉冲序列测试可行性;使用HDLCoder将Simulink逻辑模型转换成VerilogHDL代码并在ModelSim上进行测试.搭建硬件平台测试代码并将硬件平台应用到实测数据的处理中,通过串口分别发送单峰多峰脉冲测试,使用嵌入式逻辑分析仪捕捉成形数据同时通过串口输出成形后的数据观察,结果显示双指数脉冲信号梯形成形算法在FPGA中得到了较好的实现,恢复误差在0.2％以内.实现的硬件平台对存在弹道亏损的脉冲有较好的成形效果并具有一定的噪声滤除能力,可以作为数字多道脉冲幅度分析器设计开发的参考.     

燃气轮机磁电式转速传感器信号转换电路设计与仿真

燃气轮机控制中,磁电转速传感器信号不适于后端数字电路直接处理。本文根据磁电式转速传感器的工作原理,充分考虑了燃气轮机控制系统的工作环境,设计了一种安全、有效、耐用的转速信号转换电路,并利用工业标准工具Pspice软件,模拟燃气轮机的4种工作状态,加入控制系统的环境噪声,对电路的各个模块进行了全工作状态仿真。仿真结果表明该电路设计在燃气轮机全部工作状态下均能正常工作,并对噪声有良好的抑制作用。     

基于快速傅里叶变换的低功耗两线制涡街流量计

以超低功耗单片机MSP430为核心,研制数字涡街流量计。通过硬件的改进,提高了系统抗50Hz工频干扰的能力。采用周期图法处理涡街流量传感器输出信号,同时进行频谱的幅值和频率校正,提高频率计算的精度。采用汇编语言实现实数FFT算法,提高运算速度和减少内存容量,使单片机可以实时实现数字信号处理方法。对功率谱进行平均,同时通过设置队列对流量平稳和流量跳变的情况进行处理,增加了计算结果的稳定性,同时提高了系统响应速度。计算瞬时和累积流量,输出4~20mA直流电流。实验结果表明,系统具有较强的现场抗干扰能力,较高的测量精度和较宽的量程比,同时又实现了低功耗和两线制工作。