基于DBI的宽带信号采集及频响误差校准方法研究

新一代无线通信、物联网和虚拟现实等领域对大带宽信号测试需求与日俱增,信号分析仪是用于研究信号频谱组成的主要工具。为提升信号分析仪的大带宽信号测试能力,本文首先研究设计了一种基于数字带宽交织的宽带信号采集系统;然后针对采集系统各通道增益不平衡及频带拼接导致带内频响恶化问题,提出了一种基于多载波测试联合最小二乘法设计补偿滤波器校正带内频响误差的方法。实测实验结果表明,设计的采集系统能有效提升信号分析仪分析带宽,带宽1.8 GHz的采集系统带内平坦度为±0.97 dB,相位线性度为±0.11 rad,带内频响误差校正效果优于主流方法频率采样法。

变压器剩磁的制备及对绕组变形测量的影响

为了研究变压器剩磁的影响,本文作者了提出了一种剩磁的高效制备方法。对变压器绕组反并联二极管,直流激励该绕组后分闸使励磁电流经二极管续流,基于法拉第电磁感应定律推演的离散公式迭代计算得到退磁轨迹和剩磁值。利用该法对饱和磁感应强度2.05T的铁心获得了精确的1.72T剩磁。进而,试验研究了剩磁对变压器三类绕组变形测量的影响。测量短路阻抗时,剩磁虽影响到励磁支路,然而励磁电流的分流仍很小,因而短路阻抗几乎不受影响。在频率响应分析时(FRA),绕组表现为实心绕组,剩磁通过变化的、依赖于频率的磁导率来影响绕组的频率响应:主要影响在2kHz以下的超低频段并引起响应曲线右移,虽然FRA通常建议避开该频段,但由该频段响应的变化可发现剩磁,并能在变压器合闸运行前给出消磁建议;剩磁对更高频段存在略微影响,不足以干扰对绕组状态的判断。

振动频响法与传统频响法在变压器绕组变形检测中的比较

首先详细介绍了振动频响法(vibration frequency response analysis,VFRA)检测原理,并与传统频响法(frequency response analysis,FRA)进行了对比。然后对一台220 kV变压器绕组进行了多种人工故障设定,并利用振动频响法与传统频响法对所设故障进行对比检测分析。试验结果表明,振动频响法相比传统频响法对绕组预紧力下降、垫块脱落、幅向轻微变形等故障具有更高的检测灵敏度。

基于扫频阻抗法的变压器匝间短路故障检测

文中以一种新型变压器绕组检测方法——扫频阻抗法为理论依据,建立了试验室测试系统,并利用该系统对单相双绕组变压器进行了测试。其结果表明:扫频阻抗法能够有效反映变压器绕组分布式参数,且其测试结果在频率大于11.5 k Hz时与频响曲线呈现轴对称关系;短路故障会造成50 Hz处阻抗值与相关系数皆发生变化,且故障越严重,阻抗值与相关系数的变化越明显。

几种判断变压器绕组变形的辅助方法

采用频率响应分析法检测运行中的变压器绕组变形是一种较灵敏的方法,近年来在全国得到广泛的应用,效果非常显著,但是,在判断分析事故方面仍缺乏相应的国家标准指导。为避免误判断造成的巨大损失,介绍了几种判断变压器绕组变形的辅助分析方法,补充了频率响应分析法在判断绕组变形上的不足。

扫频法精确测量高速光调制器频率响应

同微波网络一样,可以用S参数来精确描述光电子器件的性能。根据微波网络的S参数,详细推导了光电子器件的S参数。搭建了40GHz高速测试系统,利用矢量网络分析仪(带宽40GHz)和作为参考的标准高速光探测器(带宽45GHz),测量了宽带光强度调制器(实测带宽35GHz)的频率响应。理论上,通过S参数和T参数的互相转换,扣除了微波放大器对测试结果的影响。在120MHz～35GHz范围内,测得的结果与出厂数据取得了很好的一致性。文中通过合理的简化,得到了光调制器频率响应的简明表达式,从而降低了数据处理的复杂度。

基于虚拟仪器技术的民机动态信号分析仪

基于虚拟仪器技术,利用LabVIEW软件开发一套应用于民用飞机振动测试分析的动态信号分析仪。通过对该仪器的控制和参数设置,实现自定义信号模拟输出和数据的实时采集、分析处理与显示。具有时、频域分析和通过3种方式获取系统频率响应函数等功能,该虚拟仪器界面美观、操作方便、层次清晰、功能强大,能够基本满足民机振动测试分析的需要并为更加复杂仪器的开发研制提供了思路。以飞机结构试验件频率响应函数测试为例,证明了该套系统的有效性。

基于虚拟仪器的低频扫频仪设计

为满足低频范围内频域分析的需要,克服普通扫频仪不足之处,设计了一种基于虚拟仪器的低频扫频仪。介绍了该扫频仪的设计方法、工作步骤,提出了一种预扫频的方法,使扫频的效果与效率得到兼顾。本设计以模块板卡PXI-5421和PXI-6251为硬件基础,使用图形化开发环境LabVIEW进行程序开发。经测试,该扫频仪运行准确,增强了整个测试系统的功能。

基于扫频阻抗法的变压器绕组变形测试技术研究

在研究变压器绕组等效电路理论的基础上,分析了常用的诊断变压器绕组变形的频率响应法、短路阻抗法和低压脉冲法。结合频响法和阻抗法的优点,提出一种诊断变压器绕组变形的扫频阻抗法,使得一次测试能够获得频谱特征的同时,兼顾了短路阻抗特征信息的获取。对扫频阻抗法进行了仿真和模型变压器试验验证,结果证明该诊断方法比原有频响法先进、有效。

直流电源输出阻抗测量技术

直流电源输出阻抗是新的特性参数,一些电源产品开始把它列入技术指标手册中。本文分析了电源阻抗的定义,总结了电源阻抗的特点,综述了当前电源阻抗测量技术的现状,提出了基于数字电桥的一种测量方法,提出了直流电源阻抗测量中的技术难点和尚待解决的技术问题。

短路阻抗法结合频响法诊断变压器绕组变形的分析与应用

由变压器绕组变形直接或间接导致的变压器损坏事故率居高不下,开展变压器绕组变形检测与诊断方法的研究十分必要。诊断变压器绕组变形的方法有低电压脉冲法、频响法和短路阻抗法,本文主要阐述了频响法和短路阻抗法的测试原理,给出了将频响法及短路阻抗法2种方法相结合进行综合应用的实例。结果表明,用短路阻抗法结合频响法诊断变压器绕组变形可有效提高检测结果的正确性和准确性,是一种值得推广的检测变压器绕组变形的方法。

频响多级分解与图像特征在自耦变压器绕组故障的应用研究

自耦变压器是高速铁路供电系统的关键设备之一。为满足高铁的阻抗要求,高铁自耦变压器采用分裂式绕组结构。各分裂绕组在变压器内部连接,无法直接测得每个分裂绕组的频率响应分析(frequency response analysis,FRA)曲线,即有FRA模型和诊断方法难以识别哪个分裂绕组发生了变形故障。该文提出了一种基于多级分解与图像特征的FRA曲线解释方法,来获得频响曲线的更多信息,分析曲线的微小变化,并在分裂式绕组自耦变压器不同绕组、不同位置上进行并联电容模拟试验验证与分析。结果表明,FRA曲线多级分解后的曲线与原始频响曲线关联性强,转化为极坐标图后不同故障情况下曲线变化存在差异,不同故障绕组的特征关联度(features correlationdegree,FCD)数值有明显不同,且不同故障有其相应规律。根据2级分解后的极坐标图提取的12个图像特征与相应的特征关联度,可区分自耦变压器并联电容故障情况下不同故障绕组、故障位置与故障程度等。

基于频响分析法的脉冲电源与容性负载间匹配电路设计

为克服传统的基于负载匹配法设计的匹配电路存在导致容性负载上脉冲电压上升率明显降低的不足,提高脉冲电源在容性负载下的应用效果,提出了将频响分析用于设计脉冲电源与容性负载间匹配电路的方法.基于此法设计了一种由电感(Lm)支路和与其并联的阻-容(Rm-Cm)串联支路构成的匹配电路,当Lm、Rm和Cm满足使容性负载上的脉冲电压(u2)与脉冲电源输出的脉冲电压(u1)之比(u2/u1)的频响特性,在脉冲电源输出的脉冲电压的有效频谱范围内接近不失真系统频响特性的条件时,可在容性负载上得到既无振荡,且上升率高的脉冲电压.实验验证该匹配电路是有效的.

基于SOPC/Nios-Ⅱ的高性价比频率特性分析仪

为实现基于SPOC/NiosⅡ高性价比的频率特性分析仪,在Altera-Cyclone EP1C6Q240中嵌入软核处理器NiosII,在NiosⅡ控制下自动产生0～10V/0.1Hz～1MHzDDS扫频正弦波输出到被测系统,然后对经过被测系统的信号进行峰值与相位测量,通过计算得出被测系统的幅频/相频特性,进而完成系统的频率特性测试。实验效果好,实践表明该设计是切实可行的。文中详细介绍系统结构、模拟电路的同时,重点讲述了NiosⅡ-FPGA/SOPC的设计思想和实现方法。

声光布喇格衍射偏转器的设计和制作

本文从集成光学频谱分析仪的需要出发,根据声光作用的基本原理和结论,设计了中心频率为214MC,3db带宽为50MC的布喇格衍射偏转器,重点讨论了叉指换能器的各项参数选择。并且运用了传统集成电路的制作工艺做出了声光布喇格衍射偏转器,测试了系统的频率响应特性曲线以及功率——衍射效率曲线,得到了满足设计要求的结果。

用伪随机M序列激励的绕组变形试验方法

为了更好地检测绕组变形,该文提出了一种用伪随机M序列激励的试验方法(M序列法)。采用伪随机M序列信号源来激励绕组,用递推最小二乘算法等直接从同时采集的激励和响应信号中获取绕组传递函数的解析表达式,利用传递函数的系数、所包含的零极点来描述绕组状态,进而通过分析他们的变化来判断绕组机械结构变化。研制了综合M序列法和频率响应分析法的绕组变形检测装置,并在饼式绕组上设置了三种模拟绕组变形的故障,对M序列法和频响法进行了试验对比。结果表明:二法在公共频段的频率响应吻合且统计特征相当,说明它们具有同等的精度;M序列法获得的传递函数系数和零极点变化能反映绕组变形,从零极点分布图中可直观地观察到一些故障类型和故障位置的信息,试验验证了M序列法用于辨识绕组变形的可行性。现场实验研究显示,二法在公共频段的频率响应吻合,传递函数的零极点和频响曲线的峰谷存在差异。该方法的研究验证了其可行性,相对频响法有优势,为进一步的实际应用奠定了基础。

基于频率响应分析法的高压套管绝缘检测仿真分析

近年来,电网中套管事故频发,给国民经济造成了重大损失,引起了电力运行和检修部门的高度关注。因此及时开展高压套管内部绝缘状况的有效检测手段研究是十分重要和迫切的。为此,主要探讨了用基于介质响应原理的频率响应分析(FRA)法对套管进行绝缘检测的机理,采用MATLAB软件建立了套管结构的RC模型,仿真分析了各参数变化时FRA曲线的特征,以及隔离刀闸断口接地和高压引线的影响,并结合实测曲线进行了相应的对比分析。研究结果表明,当套管发生绝缘缺陷而出现比较明显的松弛极化特征时,FRA曲线会出现相应的凹陷,凹陷的数目和具体变化情况与套管的绝缘缺陷程度和松弛极化过程有关。理论仿真和实测曲线的吻合度较好,证实了FRA法应用于套管绝缘状况检测的可行性。

深水半潜式平台运动响应预报方法的对比分析

分别采用频域分析法与时域分析法对南海某深水半潜式平台的运动响应进行了计算,对比分析了两种方法在深水半潜式平台运动响应预报结果上的异同。对于波频运动(纵摇、横摇、垂荡),两种方法的计算结果较为吻合;对于纵荡和横荡运动,频域分析法的计算结果低于时域分析法计算结果。频域分析法对深水半潜式平台波频运动的预报精度较高,但对非线性效应明显的平台纵荡和横荡运动的预报结果偏低,仅适用于平台方案选型或设计的初期阶段;而时域分析法可以更好地处理深水半潜式平台运动响应计算中的非线性问题,更适用于平台设计的后期阶段。

变压器材料的温度特性对绕组频率响应的影响

研究冷轧硅钢片铁心磁性能和油纸绝缘介电性能对绕组频率响应的温度效应。推导稀疏线圈在有铁心和空心时的阻抗差异与铁心复磁导率,以及绝缘材料的阻抗与其复介电常数的频率依赖关系。在频率范围从1k Hz到1MHz对铁心复磁导率、油和纸绝缘复介电常数和模型变压器两种绕组的频率响应进行从110℃自然降温到30℃的试验研究。获得铁心复磁导率、油和纸绝缘材料复介电常数随温度变化的规律,探讨了纸占比对油纸复合绝缘介电特性的影响,讨论铁心和油纸绝缘单独作用时绕组频率响应特征的变化趋势。进而用变压器这2种材料温度特性结合绕组等效电路解释了模型变压器层式绕组和饼式绕组的频率响应随温度变化的特征,认为绕组等效(合成)电感与等效电容的乘积变化最终决定了(反)谐振频率移动方向。为了正确地解释变压器绕组频率响应,应密切关注绕组变形试验时的温度。

基于Matlab的低频频率特性测试虚拟仪器设计

介绍了直接利用Matlab的数据采集工具箱、图形用户接口和方便的计算能力完成控制系统低频频率响应特性测试虚拟仪器的一种设计方法。首先简要介绍了相关法频率响应特性测试的原理,接着论述了该虚拟仪器系统的硬软件结构,随后详细讨论了利用Matlab进行相关法频率特性测试软件设计的关键问题及其解决方法,最后给出了所设计虚拟仪器的实验结果。