电器测试与故障诊断技术 金立军第02章.ppt

第二章 电器的测量基础 2.1 电器的测试系统 2.2 传感器 2.3 故障诊断与专家系统 2.1 电器测试系统 2.1.1 测试系统的组成与分类 1． 现代测试系统的基本组成单元 在线监测系统的组成参见图2-1，它由信号变送系统，数据采集系统以及处理和诊断系统构成。 信号的变送：安装在电器设备上的传感器，获取反映电器设备状态的物理量，例如电流、电压、电阻、速度、行程、温度、压力等，并将其转换为测量所需的电信号，传送到后续单元。它为测试系统提供初始数据。 信号处理：对传感器变送来的信号进行适当的预处理，对混叠的干扰进行抑制以提高信噪比。 数据采集：对经过处理的信号进行采集、A/D转换和记录。 信号传输：将采集到的信号传送到后续单元，对固定型的监测系统，因数据处理单元远离现场故需配置专门的信号传输单元。对便携型监测装置只需对信号进行适当的变换和隔离。 数据处理：对所采集到的数据进行处理和分析，例如读取特征值。作时域分析、频谱分析，进行平均处理等等。为诊断提供有效的数据和信息。 诊断：对处理后的数据和历史数据、判据及其它信息进行比较、分析后，对设备的状态或故障部位作出诊断，必要时要采取进一步措施，例如安排维修计划，是否需要退出运行等。 信号变送系统 | 数据采集系统 |信号传送| 处理和诊断系统 图2-1在线监测系统框图 2．测试系统的分类 监测系统按其使用场所分为： 1．便携式 整个系统构成较简单，便于携带可以在不同地点进行监测。常用数字仪表或示波器显示监测结果，也可配备便携式或笔记本式微机进行数据处理、显示、存贮和诊断。属于通用性装置，故其针对性较差，抗干扰水平和灵敏度不会很高。且一般不可能连续监测，它只能在线检测。 2．固定式 针对某处或某种设备配置有针对性的专用的监测系统，固定装在某处某设备上，其抗干扰能力和监测灵敏度比通用性系统要高。可对设备实现连续监测，功能强成本高，适合于重要场所重大设备的监测。 2.1.3 数据采集系统 数据的采集 数据采集系统通常以计算机为中心，由前向输入通道(模拟或数字输入通道)、后向输出通道(模拟或数字控制通道)、人机交互设备及输出设备等组成。人机交互设备主要有键盘、显示器等。输出设备主要有打印机、绘图仪等。下面主要介绍前向输入通道和后向输出通道。 1．前向输入通道 前向输入通道由滤波电路、多路模拟开关、放大器、采样保持器(S／H)和A/D转换器等组成，其中A／D转换器是模／数转换的主要器件。当前向输入通道的输入信号为较高电平(如输入信号来自温度、压力等参数的变送器)时，就不 用放大器；如果输入信号的变化速度比A／D转换速率慢得多，则可以省去S／H。 2．后向输出通道 后向输出通道一般由D／A转换器、多路模拟开关、保持器等组成，其中D／A转换器是完成数／模转换的主要器件。后向输出通道也有单通道和多通道之分。多通道的结构又分为每个通道有独自的D／A转换器和多路通道共享D／A转换器。前者结构如图2-8a所示，通常用于各个模拟量可分别刷新的快速输出通道：后者结构如图2-8b所示，通常用于输出通道不太多，对速度要求不太高的场合。在图2-8b中，多路开关轮流接通各个保持器，予以刷新，而且每个通道要有足够的接通时间，以保证有稳定的模拟量输出。 2.1.4 信号传输中的干扰 在线监测系统的信号不仅包括从传感器来的待测信号。而且还有来自微机的控制信号(一般是数字信号)。这些信号需在各个系统间、单元间、甚至部件间进行传送，问题是如何保证在传送过程中不受其它信号(包括外界干扰信号)所干扰，以避免信号的畸变或误动作。干扰的来源来自二个方面： 1．系统内部的相互干扰，一般宜采取以下措施来抑制。 (1)各个通道间尽可能拉开一定的距离．特别要避免通过高阻相连。例如多路信号传送时本可共用一个集成片子（例如共用—个模拟开关或共用一个运算放大器)，为避免不同通道间干扰最好分别选用几个片子。 (2)保证一点接地．多点接地时容易在地线回路上有环流引起共模干扰。各个部件、单元均自成回路，不要共用地线，特别是数字电路和模拟电路的地线更需分开，以防止相互间的共模干扰。同时地线尽可能粗一些、地回路也尽量短些以降低地回路的阻抗。 (3)隔离.信号通过一定的隔离措施再传送到另一单元，以避免各单元间的相互干扰。常采用隔离变压器 、光电耦合器、光电光纤信号传输等方法。 2．系统外的电磁干扰 ，此类干扰主要通过三个途径进入监测系统：电源进入；在信号传送过程中，干扰通过电磁耦合进入系统；通过传感器和信号混叠后