隨著電子技術的不斷發展，各種智能核儀器逐步走向自動化、智能化、數字化和便攜式的方向發展。針對傳統的多道脈沖幅度分析器體積大，人機交互不友好，不方便現場分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續出現填補了這一缺點。 隨著電子技術的發展，以ARM為核的處理器技術的應用領域不斷擴大，相比較單片機而言，它的主頻高、運算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設資源，這樣就簡化了外設電路及芯片的使用，降低了功耗并增強了產品的信賴性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統，為多道脈沖幅度分析器多任務的管理和并行的處理，甚至硬實時功能的實現提供了前提。而且在ARM平臺使用嵌入式linux操作系統使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發展趨勢。智能化要求系統的自動化程度高、操作簡便、容錯性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執行者即硬件控制電路來實現相應的控制邏輯，兩者的結合才能真正的實現智能化。小型化要求系統的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時必須保持系統的智能化，即不能減少智能化所要求的復雜的邏輯和時序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實現控制電路能滿意地同時滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來實現，如閾值設定、自動穩譜以及多道數據采集，在節省了元件的數目和電路板的尺寸的同時仍能保持系統的智能化程度。 Linux內核精簡而高效，可修改性強，支持多種體系結構的處理器等，使得它是一個非常適合于嵌入式開發和應用的操作系統。嵌入式Linux可以運行的硬件平臺十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結構。目前在世界范圍內，ARM體系結構的SOC逐漸占領32位嵌入式微處理器市場，ARM處理器及技術的應用幾乎已經深入到各個領域，例如：工業控制，無線通訊，網絡，消費類電子，成像等。 本課題采用三星公司生產的ARM(Advanced RISC Machines，先進精簡指令集機器)芯片S3C2410A設計并研制了一種便攜式的核數據采集系統設計方案。利用ARM芯片豐富的外設資源對傳統的多道脈沖幅度分析器進行改進和簡化。系統由前端探測器系統，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶交互模塊，存儲模塊，網絡傳輸模塊等多個模塊組成。本設計基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺上移植了嵌入式linux操作系統來進行任務的調度和處理等。 電路板核心板部分設計采用6層PCB板結構，這樣增加了系統可靠性，提高了電磁兼容的穩定性。數據采集系統是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉換直接使用了S3C2410內置的ADC(Analog to Digital Converter,模數轉換器)，在2.5 MHz的轉換時鐘下最大轉換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點每秒)，滿足了系統最低轉換時間≤5 μs的要求，并且控制簡單，簡化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數碼卡)卡存儲容量大、攜帶方便、成本低等優點，所以設計中采用其作為外部的數據存儲設備,其驅動部分采用SD卡軟件包，為開發帶來了方便。本設計采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機交互的顯示部分，并且通過Qt/Embedded為系統提供圖形用戶界面的應用框架和窗口系統。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設置部分，這樣方便了用戶操作。系統的數據存取方面是基于SQLite嵌入式小型數據庫而進行的。為了方便數據向上位機的傳輸，系統設計中采用XML(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)格式來組織傳輸的數據，通過基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協議的Linux下Socket套接字編程，來進行與上位機或PC(Personal Computer,個人計算機或桌面機)等的連接和數據傳輸。
上傳時間： 2013-04-24
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目前，許多高校在機房管理上使用了IC 卡，其中少數機房是使用接觸式IC卡，眾所周知，接觸式IC 卡在可靠性、易用性、安全性、高抗干擾性和工作距離方面不及非接觸式IC 卡，因此很多接觸式IC 卡基本已被非接觸式IC 卡取代。 經過調研發現，使用IC 卡的機房管理系統的基本工作方式是每個機房中配置了1個IC 卡讀寫終端和1 臺監控機。IC 卡讀卡終端只是一個普通的讀卡器，只負責讀取卡內信息，并通過串口等通信方式將IC 卡信息傳輸給監控機，讀卡終端本身沒有信息存儲功能，實際的計費管理完全是通過監控計算機控制，監控計算機向中心服務器端定時或實時傳輸刷卡信息。由于整個系統要占用一臺微機，而且中間的信息傳遞、計費環節都要由它來完成，不僅浪費資源，而且也增加了安全隱患。在這種工作模式下，會出現一些問題和漏洞： 1) 可靠性不高由于讀卡設備與監控計算機之間的信息傳輸只是暫時保存在監控計算機中，如果監控計算機遭到病毒襲擊或者出現硬件故障，將出現無法挽回的后果。而且由于學生信息都保存在監控計算機中，因此存在著人為偽造、篡改和徇私舞弊行為的極大可能。 2) IC卡的特點未完全體現IC卡除了能標識身份外，還有電子錢包功能，能對其進行充值和扣款，但是上述方法基本上IC卡只用做標識身份，實際的每次扣款，都是由監控計算機和中心服務器來完成，基本與讀卡設備無關。 3) 不方便學生上機和收費管理學生每次上機刷卡，都要由監控計算機連接中心服務器端，由中心服務器端讀出學生信息，進行核對，而且對學生的扣款需要額外的計算機軟件來進行計時和計費處理，顯得比較繁瑣。 鑒于以上問題，為提高機房管理效率，降低工作強度，并及時處理機房發生的故障，采用機房計費管理系統勢在必行。如果能在讀卡終端設備中完成計費的大部分功能，并且增加存儲功能，這樣就可以減少監控計算機的負擔，甚至讀卡終端設備可以直接與中心服務器通信，不僅能增加系統的可靠性和安全性而且還充分利用了IC 卡的功能，還降低了財務統計和計算帶來的麻煩。 目前已經應用于機房管理的解決方案主要有3種方式，即:軟硬件結合控制方式、帳號方式和門禁方式。鑒于設計要求，并且考慮到安全、可靠、簡單等因素，如果在軟硬件結合控制方式中，把更多的任務交由讀卡終端，比如由讀卡終端來存儲數據、計費管理，同時如果讀卡終端能實現TCP/IP 通信，那么監控計算機的任務就大大降低，甚至可以由讀卡終端直接與中心服務器通信。就減少了一些不必要的麻煩和安全風險。本論文的設計就是基于這一點來進行的。 本系統要求數據傳輸穩定可靠，實時性要好，另外考慮到性價比等因素，綜合考慮選擇將μC/OS-II 操作系統移植到ARM7 上作為開發平臺。在此平臺基礎上，考慮到TCP/IP協議棧的實現與要采用的硬件的性能以及實現的成本有關。從解決這一技術問題出發，結合本論文研究的應用對象，決定使用嵌入式操作系統，此種方案可以描述為嵌入式TCP/IP協議棧＋嵌入式操作系統＋微控制器。 本文介紹了一種基于ARM7的IC 卡機房管理終端的設計方案。該系統在ARM7的基礎上實現了μC/OS-Ⅱ操作系統的移植和TCP/IP協議棧的嵌入，能夠正確讀寫IC 卡信息，增加了SD 卡存儲功能，完成計費操作，實現液晶顯示功能，能夠通過以太網或串口直接與服務器通信。 本文詳細介紹了整個機房管理系統終端的硬軟件設計，給出了嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ在ARM7 處理器上的詳細移植過程，介紹了一種TCP/IP協議棧和基于套接字的編程方法，同時也提供了一種多卡操作的防沖突機制。 同目前大多數機房管理系統相比，該系統有如下特點： 1) 由于使用了嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ，提高了系統的實時性和反應時間，任務管理和調度更加方便有效。 2) 由讀卡終端來進行計費操作，降低了服務器端的工作壓力，同時降低了安全風險。 3) 增加了數據存儲功能，提高了系統的可靠性，有利于數據的查詢和故障的恢復。 4) 增加了對無效卡、注銷卡和欠費卡的判斷與處理，對惡意操作或者有意或者無意的逃費操作采取了積極有效的措施。 5) 以太網通信克服了以往串口通信的傳輸距離短、傳輸速率慢等缺點，使得通信更加方便、高效，并且可以進行遠距離傳輸和控制。
上傳時間： 2013-07-09
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隨著國民經濟的快速發展，我國對于電力的需求和依賴性也越來越大。同時，對變電站及電網的安全和穩定也提出了更高的要求。2008年的南方冰雪災害造成了電力設施及輸電線路的重大損失，嚴重危害了電網的正常工作，影響了人民的正常生活和工廠的正常運行。電力部門需要一種能夠實時監控變電站設備的監控系統，第一時間監測到電力設備的損壞和人為因素的破壞，迅速做出處理，將損失減小到最低值。隨著電力部門網路化的全面普及，各個變電站有了相應的通訊網絡，使得監控系統網絡傳輸成為可能。 課題探索了低功耗、高性能、低成本并具有豐富芯片資源的嵌入式處理器和內核精簡、性能強悍、源碼開放及開發成本低的操作系統，設計和實現了基于ARM9和嵌入式Linux操作系統的變電站監控系統，實現了對變電站設備的實時視頻監控、紅外線監測和煙霧火災探測等功能。系統硬件采用模塊化設計，主控制器模塊采用三星公司的S3C2410A高性能芯片作為嵌入式微處理器，設計了外圍接口電路和其它外圍設備電路；視頻監控模塊采用OV511系列USB攝像頭進行圖像采集；紅外線防盜監測模塊采用熱釋電紅外線傳感器配合菲涅爾透鏡設計了報警電路；煙霧火災探測模塊采用Motorola公司生產的離子型煙霧檢測芯片MC14468，設計了監測電路。系統軟件開發分兩層，下層軟件開發構建了交叉編譯環境，移植了嵌入式Linux操作系統并利用Video4Linux API庫函數接口完成了視頻圖像采集程序的設計，同時對攝像頭驅動程序進行了提取和編譯；上層軟件開發實現了對采集的視頻數據在網絡中傳輸，使用Visual C++設計了客戶端監控應用界面，實現人機交互，并對所采集視頻圖像進行了最優化處理。 課題針對現有監控系統存在的不足進行改進，集視頻監控、紅外線防盜監測和火災報警等功能于一體，充分發揮嵌入式系統和計算機網絡的優勢，設計出了功能豐富，性能優良的變電站監控系統。提高了變電站運行和維護的安全性及可靠性，并逐步實現了電網的可視化監控和調度，使電網調控運行更為安全、可靠。
上傳時間： 2013-04-24
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本文提出的煤礦安全系統由基站、基站控制器、控制中心和安全信息終端組成。本系統能夠實時動態監測瓦斯等有害氣體濃度，能夠人機聯防監測礦道中可能存在的安全隱患。井下采用CAN有線網絡和Zigbee無線網絡相結合的混合組網方式，通過礦工攜帶的安全信息終端使監測網延伸到每個采掘工作面，實現動態跟蹤。控制中心通過友好的人機界面可以查看瓦斯濃度、溫度、濕度的最新數據與歷史數據，還可以查看報警記錄，并把這些數據以曲線圖的形式直觀的顯示出來。 基站和基站控制器是以ARM系列LPC2119微處理器為核心設計的，完成安全信息終端和控制中心之間的通信任務。基站和安全信息終端采用了基于Zigbee技術的SZ05系列嵌入式無線收發模塊進行組網通信，采用MC14LC5480語音芯片實現系統的語音功能，基于LPC2119內置的CAN控制器輔以P82C250收發器實現多基站間的網絡連接。基站控制器通過CAN總線與基站組網通信，監測基站工作狀態，協調各基站與移動終端之間的信息傳輸，通過RS232與控制中心PC機進行信息交互。在此硬件平臺的基礎上，給出了基于LPC2119微處理器下的軟件設計過程，包括初始化、無線通信模塊的通信協議制定和通信程序設計、語音功能的軟件設計及編程、基站和基站控制器的通信協議制定和主程序設計、系統監控程序設計及控制中心PC機端人機界面設計等。 經多次調試，實現了控制中心PC機接收安全信息終端檢測的環境參數數據并判斷瓦斯濃度是否超限，還實現了通過人機界面查詢數據、查看曲線圖以及發送命令等。
上傳時間： 2013-07-14
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目前國內井下水泵電機多數采用傳統的人工進行控制，即人工加繼電器進行控制的方法。這種方法控制線路復雜，設備運行的自動化程度低，可靠性差，工人勞動強度大，應急能力差等缺點。針對當前國家對煤礦企業安全生產要求的不斷提高和企業自身發展所遇到的實際問題，研制了基于ARM的煤礦井下水泵電機網絡監控系統，不僅可以完成水位檢測、軸溫檢測、流量檢測、水泵起動、停止及其過程控制，而且還可以進行數據傳輸、處理等工作。它具有以下特點：水位實時在線檢測與顯示；水泵啟動與停止控制；多臺水泵實時“輪班工作制”；根據涌水量大小和用電“避峰就谷”原則，控制投入運行的水泵臺數；與監控中心聯網，實行集中控制。 本文所設計的監控系統由監控中心、監控終端和遠程訪問三部分組成，分別介紹了監控系統的硬件設計、電機保護算法設計、系統通訊網絡的設計和監控系統軟件的設計。 監控系統的硬件設計主要針對監控終端的硬件設計，它采用S3C440X作為監控終端的處理芯片。根據監測的主要參數如水泵電機電流、電壓、水泵開停狀態、電機溫度、井底水倉水位、水泵出口流量的實際特點，通過ARM芯片的快速處理運算能力，實時計算出水泵的三相有功功率和無功功率、功率因數等參量，井底水倉的水位和水泵出水口的流量、水泵的三相電壓和電流準確值。把處理運算的結果通過以太網傳到監控中心進行存儲、顯示和打印，同時監控中心根據傳上來的結果進行判斷，然后根據判斷的情況確定是否需要給監控終端發送控制命令。 電機保護算法設計方面，主要針對系統數據采集的特點，對相電流、相電壓進行交流信號采樣。對采樣后的數據運用快速傅立葉變換（FFT）進行數值計算，獲得了高精度的測量。 系統通訊網絡的設計主要針對系統兩層通訊網絡的協議進行分析與設計。監控中心軟件采用基于Basic的可視化的程序設計語言Visual Basic6．0進行開發。客戶端利用計算機網絡技術，使用B/S模式遠程實現對系統運行數據的傳輸，以便可以查詢實時數據和歷史數據，實現資源共享。
上傳時間： 2013-06-25
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目前，國內礦井的排水系統多采用傳統的人工監測、繼電器控制的方法。傳統方法設備運行的自動化程度低、可靠性較差、工人勞動強度大、應急能力不足，存在一定的安全隱患，不適應數字化礦井發展的需要。本課題設計的自動排水系統采用嵌入式微控制器作為就地控制系統與上位機遠程監控相結合的方式，提高了工作的可靠性和穩定性，具有運行成本低、調試方便等特點。 本文首先根據某礦井下排水的實際情況，對各種排水形式和相關設備進行了分析和比較，選擇其中一種典型的排水系統形式作為模型。根據井下排水系統的運行原理展開研究和論證，制定了井下水位監控和水泵啟動方案。在綜合自動控制的相關理論和傳感器應用技術的基礎上分析了排水系統中需要監控的、能夠反映排水系統工作特征的關鍵參數，并提出了這些參數的監測方法和這些方法的可行性。 全面分析了目前常用的微處理器和實時操作系統，詳細研究了ARM和μC/OS-Ⅱ的性能和特點，充分利用ARM微處理器高性能、低功耗、低成本的優勢，以及μC/OS-Ⅱ可移植性好、開發成本低的優點。選用以ARM7TDMI-S為CPU的LPC2220芯片作為就地控制系統，選用μc/OS-Ⅱ為實時操作系統。并根據排水系統工作方案和要求設計了系統和接口硬件電路，完成了系統運行程序代碼的編寫。 應煤礦信息化發展趨勢的要求，選用LabVIEW作為上位機監控軟件，以串行通訊協議與井下就地控制系統組成遠程監控系統。從而實現工作人員能夠在地面監控室輕松了解到井下水倉水位、各排水設備工作狀態等信息，實現了排水系統運行的“避峰就谷”和水泵房的無人化值守。此項研究對礦井的安全生產、節能降耗和數字化建設等工作具有一定參考價值。
上傳時間： 2013-06-04
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電動助力轉向系統(EPS)是集節能、環保、安全為一體的前沿技術，是未來車輛轉向系統的發展方向。本文研究了電動助力轉向系統的構成和工作原理，自主研發設計了一套電動助力轉向控制系統，并進行實車試驗。 控制系統中采用了基于ARM7TDMI—S內核的高性能芯片LPC2131芯片(EasyARM2131開發板)進行控制器設計，分析和選擇了系統的控制策略，完成了控制器的硬件和軟件設計。系統的控制策略中采用了折線改進型助力曲線助力方式和模糊與數字PID相結合的控制方法，并進行相關補償控制的分析；硬件設計過程中采用了抗干擾技術進行優化設計，完成了信號采集和處理電路、電機驅動電路、電源電路以及故障診斷等電路設計；軟件設計采用了結構化的沒計思想，完成了包括控制系統主程序、A/D采集子程序、車速和發動機信號的采集子程序、電機PWM控制驅動子程序以及故障診斷和信息顯示子程序的設計，并在扭矩信號處理程序中應用容錯技術進行了軟件冗余優化設計。 本文對自主開發設計的EPS控制系統進行了實車試驗和結果分析，試驗結果表明，本文所設計的基于ARM的汽車電動助力轉向控制系統在轉向輕便性、穩定性和可靠性等方面性能良好，完全滿足設計要求。
上傳時間： 2013-07-21
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隨著汽車技術的不斷發展，越來越多的的人擁有了自己的汽車，基于汽車安全的汽車輔助系統也日益受到了人們的重視。汽車輔助安全系統可以對汽車駕駛過程中出現的緊急情況進行報警和控制。可以預見，基于汽車安全的輔助駕駛系統有著良好的發展前景和廣闊的應用空間。 本文通過將圖像檢測技術和激光測距技術相結合，應用ARM+DSP的雙核架構，設計出一款高性能的汽車主動安全系統。系統通過圖像識別技術對行車路況進行監控，并通過激光測距技術對前方車距進行檢測。當自車與前方的車距小于系統計算出來的安全車距，并有可能發生碰撞時，系統將予以報警，提醒駕駛員注意減速或制動，從而達到有效預防追尾碰撞事故發生的目的。本文的主要內容包括以下幾個方面： 1)完成系統的整體硬件設計工作。針對汽車安全系統對準確性和實時性的要求，系統設計采用S3C2410作為系統的主控制器、TMS320DM6437作為系統的協處理器。雙核架構的應用將大幅度提升系統在圖像檢測方面的運算能力。 2)為提高系統與各子模塊的通信效率，系統采用CAN總線作為主控制器與其他子模塊的主要通信總線。并開發出相應的驅動軟件。 3)系統采用嵌入式Linux操作系統，應用Linux強大的事務管理能力，來提高系統的處理能力和響應速度。 4)通過對汽車碰撞過程的分析，研究開發出一套汽車防撞決策算法，對駕駛員預警和對車輛進行輔助制動，保障駕駛人員的安全。 最后，論文在總結全文工作的基礎上，指出了系統的不足之處和進一步研究的工作方向。 總之，在汽車安全技術在國內剛剛起步的今天，對該系統的研究對于中國自主的汽車主動安全系統無論是在理論研究還是實際應用上都具有一定的價值。
上傳時間： 2013-07-08
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優越、應用前景廣闊的電機。永磁同步電機調速系統是以永磁同步電機為控制對象，采用變壓變頻技術對電機進行調速的控制系統。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優點，在許多領域得到廣泛的應用。然而，轉子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術開環運行時，系統不太穩定，電機效率有所下降，轉子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現失步現象，系統無法運行。PMSM控制系統穩定運行控制都是建立在閉環控制基礎之上的，因此如何獲取轉子位置和速度信號是整個系統中相當重要的一個環節。當前，在大多數調速驅動系統中，最常用的方法是在轉子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統的成本，降低了系統的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉子位置，提取永磁轉子的位置和速度信息，完成閉環控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結構及其數學模型，詳細地闡述了空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術的理論基礎及其波形的產生機制，并對閉環控制策略進行了研究。鑒于數字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設資源，使用該芯片設計了控制系統的硬件系統和軟件系統，通過對整個控制系統的試驗調試，實現了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數學模型，并根據空間矢量脈寬調制的工作原理，構建了永磁同步電機調速控制系統的仿真模型。系統采用αβ定子靜止坐標系下的數學模型，依據滑模變結構控制原理，對永磁電機的轉子位置角θe和轉速ωe進行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉磁場與轉子磁場垂直并保持與轉子同步旋轉，實現電機的閉環調速運行。理論分析和仿真結果表明，所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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該文首先以運行的XLPE電力電纜為對象,分析了電纜進行在線監測的重要性,介紹了電力電纜供電的優缺點、電力電纜的分類和典型故障,討論了電力電纜絕緣故障在線監測系統的國內外同類技術現狀和發展趨勢,在此基礎上提出符合現場實際的電纜絕緣在線監測系統是迫切需要的.其次,從微觀的角度闡述了水樹的形成的過程,對目前存在的XLPE電纜絕緣在線監測方法進行了介紹.從不同電壓等級的電纜,其電力系統中的變壓器中性點接地方式不同入手,比較了各種方法的利弊,從而提出了差頻法作為本在線監測研究的系統方案.并從抗干擾的角度來考慮,差頻法是更切實可行的方法.從理論上對差頻法的在線監測的微觀過程進行了分析,并在此基礎上對電纜水樹枝模型進行了仿真,得到的結果更好地證明了模型的正確性和差頻法的可行性.再次,研制了基于差頻法的XLPE電纜在線檢測原理驗證裝置,論述了該系統的結構和組成.主要有如下幾個部分:一、用于疊加到電纜上的調頻信號的發生裝置的技術要求、構成和工作原理;二、用于檢測差頻信號的微小電流檢測裝置的構成和特點;三、差頻信號數據的采集和傳送到工控機;四、在監測系統中,調頻信號的加載位置和大小;五、電纜的水樹培養和對比樣品的選取;最后詳細介紹了整體的實驗步驟和注意事項.該文通過對電力電纜絕緣在線監測系統的研究,提出了基于差頻法的在線監測的工作原理、系統結構以及數據處理方案,從而為更好的實際運用電纜絕緣故障在線監測技術,為電力系統安全、方便、迅捷的排除電纜故障提供有利的理論依據和實際經驗.
上傳時間： 2013-08-04
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