監(jiān)測(cè)系的組成

1、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成為了進(jìn)行診斷，下列三項(xiàng)工作是必要的：為了進(jìn)行診斷，下列三項(xiàng)工作是必要的：n與異常或故障相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的檢測(cè)與異?；蚬收舷鄬?duì)應(yīng)的信號(hào)的檢測(cè)n引出信號(hào)的特征，也就是信號(hào)處理引出信號(hào)的特征，也就是信號(hào)處理n識(shí)別故障原因，標(biāo)定故障部位，即用于識(shí)別故障原因，標(biāo)定故障部位，即用于判定故障的軟件判定故障的軟件 2.1 系統(tǒng)的組成和分類(lèi)信號(hào)變送系統(tǒng)信號(hào)變送系統(tǒng)（現(xiàn)場(chǎng)）（現(xiàn)場(chǎng)）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（設(shè)備附近）（設(shè)備附近）處理和診斷系統(tǒng)處理和診斷系統(tǒng)（主控制室）（主控制室）2.1 系統(tǒng)的組成和分類(lèi)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的全過(guò)程應(yīng)包括以下基本功能：實(shí)現(xiàn)狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的全過(guò)程應(yīng)包括以下基本功能： （1）信號(hào)的

2、變送（傳感技術(shù)）信號(hào)的變送（傳感技術(shù)） 用傳感器收集原始信號(hào)用傳感器收集原始信號(hào) （2）信號(hào)的處理（抗干擾技術(shù)）信號(hào)的處理（抗干擾技術(shù)） 對(duì)傳感器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理。如提高系統(tǒng)的對(duì)傳感器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理。如提高系統(tǒng)的信噪比信噪比 （3）數(shù)據(jù)的采集）數(shù)據(jù)的采集 經(jīng)過(guò)預(yù)處理的信號(hào)進(jìn)行采集、經(jīng)過(guò)預(yù)處理的信號(hào)進(jìn)行采集、a/d轉(zhuǎn)換和記錄轉(zhuǎn)換和記錄 （4）信號(hào)的傳輸）信號(hào)的傳輸 將信號(hào)傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)處理單元將信號(hào)傳送到遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)處理單元 （5）數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理 對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，獲取反映設(shè)備狀態(tài)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，獲取反映設(shè)備狀態(tài)的特征值，為診斷提供有效的數(shù)

3、據(jù)和信息的特征值，為診斷提供有效的數(shù)據(jù)和信息 （6）診斷）診斷 根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)、故障的部位。根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)、故障的部位。大多數(shù)的診斷工作是靠人工的有效干預(yù)來(lái)完成大多數(shù)的診斷工作是靠人工的有效干預(yù)來(lái)完成的。但是，隨著有知識(shí)庫(kù)的專(zhuān)家系統(tǒng)的發(fā)展，的。但是，隨著有知識(shí)庫(kù)的專(zhuān)家系統(tǒng)的發(fā)展，在一定條件，自動(dòng)化的診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也是完在一定條件，自動(dòng)化的診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也是完全可能的。全可能的。 2.1 系統(tǒng)的組成和分類(lèi)系統(tǒng)的分類(lèi)：系統(tǒng)的分類(lèi)：1、按使用場(chǎng)所分、按使用場(chǎng)所分 便攜式和固定式便攜式和固定式2、按監(jiān)測(cè)功能分、按監(jiān)測(cè)功能分 單參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)單參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 多參數(shù)綜

4、合性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多參數(shù)綜合性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)3、按診斷方式分、按診斷方式分 人工診斷人工診斷 自動(dòng)診斷自動(dòng)診斷2.2 傳感器一、概述一、概述 傳感器是將反映設(shè)備狀態(tài)的各種物理量監(jiān)測(cè)出來(lái)。要求傳傳感器是將反映設(shè)備狀態(tài)的各種物理量監(jiān)測(cè)出來(lái)。要求傳感器既能反映出原來(lái)的物理量，還要和信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集感器既能反映出原來(lái)的物理量，還要和信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相匹配。系統(tǒng)相匹配。 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩部分構(gòu)成。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩部分構(gòu)成。 傳感器的輸出通常是電信號(hào)（易于處理）。傳感器的輸出通常是電信號(hào)（易于處理）。敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件被測(cè)物理量被測(cè)物理量非電量非電量電量電量2.2 傳感器 正

5、確選用傳感器是設(shè)備診斷技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)正確選用傳感器是設(shè)備診斷技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié) 傳感器的基本要求三個(gè)方面：傳感器的基本要求三個(gè)方面： 1、能監(jiān)測(cè)出反映設(shè)備狀態(tài)特征量的信號(hào)，有良好的靜態(tài)特性、能監(jiān)測(cè)出反映設(shè)備狀態(tài)特征量的信號(hào)，有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。和動(dòng)態(tài)特性。2、對(duì)被測(cè)設(shè)備無(wú)影響或影響很微弱，吸收待測(cè)系統(tǒng)的能量極、對(duì)被測(cè)設(shè)備無(wú)影響或影響很微弱，吸收待測(cè)系統(tǒng)的能量極小，能和后續(xù)單元很好地匹配小，能和后續(xù)單元很好地匹配3、可靠性好，壽命長(zhǎng)、可靠性好，壽命長(zhǎng)如要求傳感器輸出的電流或電壓如要求傳感器輸出的電流或電壓信號(hào)，能符合模擬式數(shù)字技術(shù)的信號(hào)，能符合模擬式數(shù)字技術(shù)的要求，否則必須經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)

6、理。要求，否則必須經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理。2.2 傳感器傳感器的種類(lèi)：傳感器的種類(lèi)： 按用途劃分：溫度、振動(dòng)、電流、電壓等按用途劃分：溫度、振動(dòng)、電流、電壓等 按工作原理劃分：應(yīng)變式、壓電式、電阻式等按工作原理劃分：應(yīng)變式、壓電式、電阻式等 按是否需要能量支持劃分：無(wú)源和有源按是否需要能量支持劃分：無(wú)源和有源 按傳感器技術(shù)的發(fā)展階段劃分：結(jié)構(gòu)型、物性型和智能型按傳感器技術(shù)的發(fā)展階段劃分：結(jié)構(gòu)型、物性型和智能型2.2 傳感器二、溫度傳感器二、溫度傳感器1、固體溫度傳感器、固體溫度傳感器（1）熱電偶）熱電偶西貝克原理：溫度的不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（溫差電效應(yīng)）西貝克原理：溫度的不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（溫差電效應(yīng)）把兩種

7、不同導(dǎo)體的兩端用焊接方法連接起來(lái)。把兩種不同導(dǎo)體的兩端用焊接方法連接起來(lái)。測(cè)溫時(shí)，一般將一接點(diǎn)置于被測(cè)溫度場(chǎng)中，稱(chēng)測(cè)溫端或工作端，測(cè)溫時(shí)，一般將一接點(diǎn)置于被測(cè)溫度場(chǎng)中，稱(chēng)測(cè)溫端或工作端，另一接點(diǎn)放在某一恒定溫度的物體內(nèi)，稱(chēng)參考端或自由端。另一接點(diǎn)放在某一恒定溫度的物體內(nèi)，稱(chēng)參考端或自由端。熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)值和它所測(cè)溫度間關(guān)系近似為二次方程，熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)值和它所測(cè)溫度間關(guān)系近似為二次方程，如下式：如下式： 這種裝置的使用壽命，主要取決于工作溫度和端點(diǎn)材料這種裝置的使用壽命，主要取決于工作溫度和端點(diǎn)材料的尺寸大小。的尺寸大小。 電機(jī)溫度監(jiān)測(cè)中用得最廣泛的是由銅一康銅和鉻鎳合金電機(jī)溫度監(jiān)測(cè)中用得

8、最廣泛的是由銅一康銅和鉻鎳合金一鋁鎳合金制成的熱偶元件其使用壽命很長(zhǎng)，可以使用許一鋁鎳合金制成的熱偶元件其使用壽命很長(zhǎng)，可以使用許多年。多年。 缺點(diǎn)：靈敏度低，重復(fù)性不好，線(xiàn)性很差缺點(diǎn)：靈敏度低，重復(fù)性不好，線(xiàn)性很差 2.2 傳感器（2）電阻式溫度計(jì)）電阻式溫度計(jì)是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成 兩種結(jié)構(gòu)：薄膜式和金屬絲繞制（鉑金和鎳）兩種結(jié)構(gòu)：薄膜式和金屬絲繞制（鉑金和鎳） 可廣泛用來(lái)做氣體溫度的測(cè)溫元件可廣泛用來(lái)做氣體溫度的測(cè)溫元件 電阻式

9、溫度計(jì)的電阻的基值通常選定在電阻式溫度計(jì)的電阻的基值通常選定在0時(shí)為時(shí)為100歐。歐。通常用惠斯登電橋來(lái)測(cè)量其電阻通常用惠斯登電橋來(lái)測(cè)量其電阻 優(yōu)點(diǎn)：較大溫度范圍內(nèi)具有良好的線(xiàn)性度，測(cè)量準(zhǔn)確度較優(yōu)點(diǎn)：較大溫度范圍內(nèi)具有良好的線(xiàn)性度，測(cè)量準(zhǔn)確度較高高 缺點(diǎn)：靈敏度較低，價(jià)格較貴。薄膜式元件的阻值常時(shí)間缺點(diǎn)：靈敏度較低，價(jià)格較貴。薄膜式元件的阻值常時(shí)間使用后還會(huì)產(chǎn)生漂移。使用后還會(huì)產(chǎn)生漂移。2、半導(dǎo)體溫度傳感器、半導(dǎo)體溫度傳感器（1）熱敏電阻）熱敏電阻 電阻值是溫度的函數(shù)（阻值隨溫度變化大）電阻值是溫度的函數(shù)（阻值隨溫度變化大） 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高。響應(yīng)快、體積小，成本低，可作開(kāi)關(guān)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高。響應(yīng)

10、快、體積小，成本低，可作開(kāi)關(guān)用（如：當(dāng)溫度超過(guò)規(guī)定的極限時(shí)，用它來(lái)啟動(dòng)報(bào)警裝用（如：當(dāng)溫度超過(guò)規(guī)定的極限時(shí)，用它來(lái)啟動(dòng)報(bào)警裝置）置） 缺點(diǎn)：線(xiàn)性度差，需要修正和補(bǔ)償。缺點(diǎn)：線(xiàn)性度差，需要修正和補(bǔ)償。（2）溫敏二極管和晶體管）溫敏二極管和晶體管 溫敏二極管在恒定電流條件下，溫敏二極管在恒定電流條件下，pn結(jié)的正向電壓與溫度在結(jié)的正向電壓與溫度在很寬的范圍內(nèi)有良好的線(xiàn)性關(guān)系很寬的范圍內(nèi)有良好的線(xiàn)性關(guān)系 溫敏晶體管在恒定集電極電流條件下，發(fā)射結(jié)上的正向電溫敏晶體管在恒定集電極電流條件下，發(fā)射結(jié)上的正向電壓隨溫度上升而近似線(xiàn)性下降壓隨溫度上升而近似線(xiàn)性下降 溫敏晶體管與外圍電路集成化，由于小型化、使用

11、方便和溫敏晶體管與外圍電路集成化，由于小型化、使用方便和成本低廉成為半導(dǎo)體溫度傳感器的主要發(fā)展方向成本低廉成為半導(dǎo)體溫度傳感器的主要發(fā)展方向3、光纖溫度傳感器、光纖溫度傳感器 透射光的強(qiáng)度隨溫度上升而下降。透射光的強(qiáng)度隨溫度上升而下降。 優(yōu)點(diǎn)：高靈敏度、線(xiàn)性和動(dòng)態(tài)范圍，體積小，抗電磁干擾優(yōu)點(diǎn)：高靈敏度、線(xiàn)性和動(dòng)態(tài)范圍，體積小，抗電磁干擾能力強(qiáng)能力強(qiáng) 具有耐高溫、耐水和良好的絕緣性，適用于監(jiān)測(cè)處于高電具有耐高溫、耐水和良好的絕緣性，適用于監(jiān)測(cè)處于高電位處或設(shè)備內(nèi)部的溫度。位處或設(shè)備內(nèi)部的溫度。 圖：半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器圖：半導(dǎo)體吸收型光纖溫度傳感器 （a）傳感器組成）傳感器組成 （b）傳感

12、器結(jié)構(gòu)）傳感器結(jié)構(gòu) 其敏感元件是半導(dǎo)體傳感器，它是用一個(gè)細(xì)小的不銹鋼其敏感元件是半導(dǎo)體傳感器，它是用一個(gè)細(xì)小的不銹鋼管中間夾持著一個(gè)半導(dǎo)體晶體薄片，兩端分別固定住輸入光管中間夾持著一個(gè)半導(dǎo)體晶體薄片，兩端分別固定住輸入光纖和輸出光纖，輸入光纖另一端與一個(gè)光發(fā)射器（激光器）纖和輸出光纖，輸入光纖另一端與一個(gè)光發(fā)射器（激光器）相連接，輸出光纖的末端則和一個(gè)光接收器（受光器）相連。相連接，輸出光纖的末端則和一個(gè)光接收器（受光器）相連。 當(dāng)位于被測(cè)介質(zhì)中的半導(dǎo)體傳感器的溫度有微小變化時(shí)，當(dāng)位于被測(cè)介質(zhì)中的半導(dǎo)體傳感器的溫度有微小變化時(shí)，光發(fā)射器發(fā)出恒定亮度的光信號(hào)，沿著輸入光纖傳輸，透過(guò)光發(fā)射器發(fā)出恒

13、定亮度的光信號(hào)，沿著輸入光纖傳輸，透過(guò)半導(dǎo)體晶體薄片后，其亮度受半導(dǎo)體晶體薄片的調(diào)制，透過(guò)半導(dǎo)體晶體薄片后，其亮度受半導(dǎo)體晶體薄片的調(diào)制，透過(guò)的光由輸出光纖傳送主光接收器，通過(guò)光接收器的顯示儀表，的光由輸出光纖傳送主光接收器，通過(guò)光接收器的顯示儀表，即能指示出被測(cè)介質(zhì)的溫度值。即能指示出被測(cè)介質(zhì)的溫度值。2.2 傳感器三、振動(dòng)傳感器三、振動(dòng)傳感器 振動(dòng)不僅包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)，還包括因靜電力或振動(dòng)不僅包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)，還包括因靜電力或電磁力作用引起的振動(dòng)。如變壓器局部放電引起的微弱振電磁力作用引起的振動(dòng)。如變壓器局部放電引起的微弱振動(dòng)等。動(dòng)等。 根據(jù)測(cè)量振動(dòng)的三個(gè)參數(shù)位移、速度和加速度

14、，振動(dòng)傳根據(jù)測(cè)量振動(dòng)的三個(gè)參數(shù)位移、速度和加速度，振動(dòng)傳感器可分為位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。感器可分為位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。 根據(jù)振動(dòng)頻率確定所需測(cè)量的量。隨頻率上升應(yīng)分別選根據(jù)振動(dòng)頻率確定所需測(cè)量的量。隨頻率上升應(yīng)分別選用位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。用位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。振動(dòng)的速度增加振動(dòng)的速度增加時(shí)，位移量減小時(shí)，位移量減小而加速度要增加而加速度要增加（1）位移傳感器）位移傳感器 非接觸式或鄰近式位移傳感器非接觸式或鄰近式位移傳感器 當(dāng)被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量較小，傳遞的力也是很小的時(shí)當(dāng)被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量較小，傳遞的力也是很小的時(shí)候

15、，用位移傳感器來(lái)測(cè)量振動(dòng)是最好的方案。候，用位移傳感器來(lái)測(cè)量振動(dòng)是最好的方案。 低頻區(qū)有效，靈敏度達(dá)到低頻區(qū)有效，靈敏度達(dá)到 ，廣泛應(yīng)用于測(cè)量外，廣泛應(yīng)用于測(cè)量外殼位移量很小的重型電機(jī)基座的振動(dòng)和偏心度。殼位移量很小的重型電機(jī)基座的振動(dòng)和偏心度。mmv/102、速度傳感器、速度傳感器 由電勢(shì)的大小來(lái)測(cè)定振動(dòng)的速度。由電勢(shì)的大小來(lái)測(cè)定振動(dòng)的速度。 在在10hz一一1khz的頻率范圍內(nèi)，用速度傳感器測(cè)量振的頻率范圍內(nèi)，用速度傳感器測(cè)量振動(dòng)速度是最為有效的。動(dòng)速度是最為有效的。 常用于測(cè)量各類(lèi)電機(jī)的振動(dòng)的均方值。常用于測(cè)量各類(lèi)電機(jī)的振動(dòng)的均方值。 優(yōu)點(diǎn)：輸出信號(hào)大，幾乎不需要再增加信號(hào)適配器優(yōu)點(diǎn)：輸

16、出信號(hào)大，幾乎不需要再增加信號(hào)適配器 缺點(diǎn)：不夠堅(jiān)固缺點(diǎn)：不夠堅(jiān)固 3、加速度傳感器、加速度傳感器 近年來(lái)，常常用加速度傳感器來(lái)測(cè)量速度和位移，近年來(lái)，常常用加速度傳感器來(lái)測(cè)量速度和位移，因?yàn)橥ㄟ^(guò)積分就可以從加速度求出速度與位移。因?yàn)橥ㄟ^(guò)積分就可以從加速度求出速度與位移。 傳感器輸出電壓正比于被測(cè)物體的振動(dòng)加速度傳感器輸出電壓正比于被測(cè)物體的振動(dòng)加速度 常用來(lái)測(cè)量頻率較高的振動(dòng)，特別是對(duì)于頻率超過(guò)常用來(lái)測(cè)量頻率較高的振動(dòng)，特別是對(duì)于頻率超過(guò)1khz的振動(dòng)優(yōu)點(diǎn)更為突出。的振動(dòng)優(yōu)點(diǎn)更為突出。 是三個(gè)測(cè)量參數(shù)中靈敏度最高的。是三個(gè)測(cè)量參數(shù)中靈敏度最高的。4、聲發(fā)射傳感器、聲發(fā)射傳感器 監(jiān)測(cè)更高頻率的

17、信號(hào)，監(jiān)測(cè)更高頻率的信號(hào)，60khz100mhz。 有窄帶和寬帶兩種，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)常用窄帶。有窄帶和寬帶兩種，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)常用窄帶。2.2 傳感器四、紅外線(xiàn)傳感器（新型傳感器）四、紅外線(xiàn)傳感器（新型傳感器） 用途：物體溫度越高，發(fā)射的紅外輻射就越多，因此可用用途：物體溫度越高，發(fā)射的紅外輻射就越多，因此可用來(lái)來(lái)測(cè)量物體的溫度測(cè)量物體的溫度 不同的氣體或液體只能吸收某一波長(zhǎng)或幾個(gè)波長(zhǎng)范圍的紅不同的氣體或液體只能吸收某一波長(zhǎng)或幾個(gè)波長(zhǎng)范圍的紅外輻射能，因此可用于進(jìn)行成分分析外輻射能，因此可用于進(jìn)行成分分析 優(yōu)點(diǎn)：非接觸式的溫度測(cè)量，測(cè)溫速度快、范圍廣，測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)：非接觸式的溫度測(cè)量，測(cè)溫速度快、范圍廣，測(cè)量

18、靈敏度高；對(duì)被測(cè)溫度場(chǎng)無(wú)干擾，可測(cè)量各種物體的溫度靈敏度高；對(duì)被測(cè)溫度場(chǎng)無(wú)干擾，可測(cè)量各種物體的溫度 類(lèi)型：熱探測(cè)器，光子探測(cè)器類(lèi)型：熱探測(cè)器，光子探測(cè)器2.2 傳感器五、電流傳感器五、電流傳感器1、互感器型的電流傳感器、互感器型的電流傳感器寬帶型電流傳感器和窄帶型傳感器寬帶型電流傳感器和窄帶型傳感器2、低頻電流傳感器（、低頻電流傳感器（50hz250hz）測(cè)量電容性設(shè)備的介質(zhì)損耗角正切和氧化鋅避雷器阻性電流測(cè)量電容性設(shè)備的介質(zhì)損耗角正切和氧化鋅避雷器阻性電流3、霍耳電流傳感器、霍耳電流傳感器利用半導(dǎo)體材料的磁敏特性，通過(guò)測(cè)量其磁感應(yīng)強(qiáng)度，推算利用半導(dǎo)體材料的磁敏特性，通過(guò)測(cè)量其磁感應(yīng)強(qiáng)度，推

19、算出待測(cè)電流出待測(cè)電流如用于斷路器分合閘線(xiàn)圈電流的監(jiān)測(cè)如用于斷路器分合閘線(xiàn)圈電流的監(jiān)測(cè)4、光纖電流傳感器、光纖電流傳感器試驗(yàn)階段試驗(yàn)階段傳光型（有源）電流傳感器和功能型（無(wú)源）電流傳感器傳光型（有源）電流傳感器和功能型（無(wú)源）電流傳感器2.2 傳感器六、電壓（電場(chǎng)）傳感器六、電壓（電場(chǎng)）傳感器1、電場(chǎng)傳感器、電場(chǎng)傳感器2、耦合式傳感器、耦合式傳感器常用于監(jiān)測(cè)局部放電的特高頻信號(hào)，廣泛應(yīng)用于電機(jī)和常用于監(jiān)測(cè)局部放電的特高頻信號(hào)，廣泛應(yīng)用于電機(jī)和gis的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)2.2 傳感器七、氣敏傳感器七、氣敏傳感器干式和濕式兩類(lèi)干式和濕式兩類(lèi)其中接觸燃燒式和半導(dǎo)體氣敏傳感器廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備油中其中

20、接觸燃燒式和半導(dǎo)體氣敏傳感器廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備油中的溶解氣體的監(jiān)測(cè)的溶解氣體的監(jiān)測(cè)干式干式2.2 傳感器八、濕敏傳感器八、濕敏傳感器用于氣體，特別是大氣中含水量的監(jiān)測(cè)用于氣體，特別是大氣中含水量的監(jiān)測(cè)感濕材料的不同構(gòu)成了不同的濕敏傳感器感濕材料的不同構(gòu)成了不同的濕敏傳感器采集來(lái)自傳感器的各種電信號(hào)，并將其送往數(shù)據(jù)處理和診斷采集來(lái)自傳感器的各種電信號(hào)，并將其送往數(shù)據(jù)處理和診斷系統(tǒng)，以對(duì)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理系統(tǒng)，以對(duì)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理設(shè)備診斷的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)備診斷的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 預(yù)處理預(yù)處理單元單元數(shù)據(jù)采數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集系統(tǒng)核心核心2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)n為了防止信號(hào)在長(zhǎng)距離的輸

21、送中產(chǎn)生的為了防止信號(hào)在長(zhǎng)距離的輸送中產(chǎn)生的衰減和畸變，對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，通常衰減和畸變，對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，通常安排在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之前安排在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之前n采取一些抗干擾措施，提高信噪比采取一些抗干擾措施，提高信噪比n將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)用于微機(jī)進(jìn)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)用于微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理行數(shù)據(jù)的分析處理傳感器傳感器預(yù)處理預(yù)處理單元單元數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元傳感器傳感器預(yù)處理預(yù)處理單元單元數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元ususuikusuikuskui預(yù)處理單元在不同位置時(shí)對(duì)信噪比的影響預(yù)處理單元在不同位置時(shí)對(duì)信噪比的影響2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 一、常用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、常用數(shù)據(jù)采集

22、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、多路分時(shí)采集系統(tǒng)、多路分時(shí)采集系統(tǒng)由一個(gè)多路開(kāi)關(guān)、公用的采樣保持器和由一個(gè)多路開(kāi)關(guān)、公用的采樣保持器和a/d轉(zhuǎn)換器組成轉(zhuǎn)換器組成優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用元件少，價(jià)格便宜優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用元件少，價(jià)格便宜缺點(diǎn)：由于對(duì)信號(hào)的采集是多路開(kāi)關(guān)分時(shí)切換，輪流選通，缺點(diǎn)：由于對(duì)信號(hào)的采集是多路開(kāi)關(guān)分時(shí)切換，輪流選通，因而各路信號(hào)是依次被采集的，不能得到同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，因而各路信號(hào)是依次被采集的，不能得到同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，只能用于中速和低速檢測(cè)系統(tǒng)中。只能用于中速和低速檢測(cè)系統(tǒng)中。2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2、多路同步采集系統(tǒng)、多路同步采集系統(tǒng)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)之前的每個(gè)信號(hào)通道上增加了多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)之前的每個(gè)信

23、號(hào)通道上增加了s/h保持電路，從保持電路，從而實(shí)現(xiàn)同步采樣。而實(shí)現(xiàn)同步采樣。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了信號(hào)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的同步采樣的同步采樣缺點(diǎn)：所用器件多缺點(diǎn)：所用器件多2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3、低電平數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、低電平數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于信號(hào)弱，要考慮熱電勢(shì)、共模電壓等引起的誤差，因此采由于信號(hào)弱，要考慮熱電勢(shì)、共模電壓等引起的誤差，因此采用差分輸入，并且采樣保持前對(duì)信號(hào)進(jìn)行差分放大用差分輸入，并且采樣保持前對(duì)信號(hào)進(jìn)行差分放大2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)二、信號(hào)的預(yù)處理二、信號(hào)的預(yù)處理來(lái)自傳感器的信號(hào)通常需經(jīng)過(guò)一系列的變換以適合數(shù)據(jù)采集系來(lái)自傳感器的信號(hào)通常需經(jīng)過(guò)一系列的變換以適合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)這些變換的電路

24、功能就是信號(hào)的預(yù)處理。統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)這些變換的電路功能就是信號(hào)的預(yù)處理。當(dāng)傳感器輸出信號(hào)十分微弱時(shí)，必須采用前置放大器提高對(duì)當(dāng)傳感器輸出信號(hào)十分微弱時(shí)，必須采用前置放大器提高對(duì)信號(hào)的分辨率信號(hào)的分辨率當(dāng)信號(hào)含有較多的噪聲成分時(shí)，必須進(jìn)行濾波處理當(dāng)信號(hào)含有較多的噪聲成分時(shí)，必須進(jìn)行濾波處理信號(hào)傳送過(guò)程中不可避免要受到其它信號(hào)的干擾，必須采取抗信號(hào)傳送過(guò)程中不可避免要受到其它信號(hào)的干擾，必須采取抗干擾技術(shù)干擾技術(shù)放大，濾波，抗干擾放大，濾波，抗干擾1、信號(hào)的傳輸和傳輸過(guò)程的干擾抑制、信號(hào)的傳輸和傳輸過(guò)程的干擾抑制（1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的相互干擾）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的相互干擾 各個(gè)通道間盡可能拉開(kāi)一定的距離，特別要

25、避免通過(guò)電磁各個(gè)通道間盡可能拉開(kāi)一定的距離，特別要避免通過(guò)電磁耦合相連耦合相連 保證一點(diǎn)接地（避免形成地線(xiàn)環(huán)流引起共模干擾）保證一點(diǎn)接地（避免形成地線(xiàn)環(huán)流引起共模干擾）數(shù)字地和模擬地分開(kāi)數(shù)字地和模擬地分開(kāi)地線(xiàn)盡可能粗、短以降低回路阻抗。地線(xiàn)盡可能粗、短以降低回路阻抗。 隔離隔離變壓器隔離（磁隔離）、光電隔離變壓器隔離（磁隔離）、光電隔離 磁隔離磁隔離輸入回路是由直流電源供電，輸出回路則是通過(guò)變壓器耦合輸入回路是由直流電源供電，輸出回路則是通過(guò)變壓器耦合供電供電 光隔離（隔離電位可從數(shù)百伏至數(shù)千伏）光隔離（隔離電位可從數(shù)百伏至數(shù)千伏）輸入回路和輸出回路必須內(nèi)兩個(gè)獨(dú)立的直流電源來(lái)供電輸入回路和輸出

26、回路必須內(nèi)兩個(gè)獨(dú)立的直流電源來(lái)供電（2）來(lái)自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)外的電磁干擾）來(lái)自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)外的電磁干擾廣播、載波通信、高次諧波廣播、載波通信、高次諧波 可控硅整流可控硅整流高壓輸電線(xiàn)的電暈放電、繼電器斷合、電焊等操作高壓輸電線(xiàn)的電暈放電、繼電器斷合、電焊等操作連續(xù)的周期連續(xù)的周期性干擾性干擾脈沖型周期脈沖型周期性干擾性干擾脈沖型干擾脈沖型干擾外部電磁干擾的傳播途徑：外部電磁干擾的傳播途徑：從交流電源進(jìn)入從交流電源進(jìn)入在信號(hào)傳送過(guò)程中通過(guò)電磁耦合進(jìn)入在信號(hào)傳送過(guò)程中通過(guò)電磁耦合進(jìn)入通過(guò)傳感器和信號(hào)混疊后一起進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)傳感器和信號(hào)混疊后一起進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要干擾源主要干擾源共模抑制線(xiàn)圈共模抑制線(xiàn)圈差模電容

27、差模電容共模電容共模電容（3）抗干擾抑制技術(shù)）抗干擾抑制技術(shù)抑制隨傳感器進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾（包括白噪聲）抑制隨傳感器進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾（包括白噪聲）白噪聲包括各種隨機(jī)噪聲，如繞組熱噪聲、地網(wǎng)噪聲、配電白噪聲包括各種隨機(jī)噪聲，如繞組熱噪聲、地網(wǎng)噪聲、配電線(xiàn)路以及變壓器、繼電保護(hù)信號(hào)線(xiàn)路中由于耦合進(jìn)入的各種線(xiàn)路以及變壓器、繼電保護(hù)信號(hào)線(xiàn)路中由于耦合進(jìn)入的各種噪聲等。噪聲等。 硬件措施：硬件措施：硬件濾波器、差動(dòng)平衡系統(tǒng)、電子鑒別系統(tǒng)硬件濾波器、差動(dòng)平衡系統(tǒng)、電子鑒別系統(tǒng)軟件措施：軟件措施：數(shù)字濾波器：對(duì)數(shù)字信號(hào)按一定要求進(jìn)行運(yùn)算處理，而后以數(shù)數(shù)字濾波器：對(duì)數(shù)字信號(hào)按一定要求進(jìn)行運(yùn)算處理，而后以數(shù)字

28、形式輸出。字形式輸出。平均技術(shù)：減弱隨機(jī)性干擾影響平均技術(shù)：減弱隨機(jī)性干擾影響邏輯判斷邏輯判斷開(kāi)窗：對(duì)一些已知且相位固定的干擾，運(yùn)用電子技術(shù)或軟件方開(kāi)窗：對(duì)一些已知且相位固定的干擾，運(yùn)用電子技術(shù)或軟件方法對(duì)這些信號(hào)不予采集、不顯示或直接置零法對(duì)這些信號(hào)不予采集、不顯示或直接置零2.4 光電信號(hào)傳輸通道光電信號(hào)傳輸通道由光源、光纖和光檢測(cè)器組成。光電信號(hào)傳輸通道由光源、光纖和光檢測(cè)器組成。（1）光源）光源發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（led）和激光二極管（）和激光二極管（ld），將電信號(hào)變?yōu)楣猓?，將電信?hào)變?yōu)楣庑盘?hào)信號(hào)（2）光纖）光纖光信號(hào)的傳輸通道（單模和多模）光信號(hào)的傳輸通道（單模和多模）（3）光

29、監(jiān)測(cè)器）光監(jiān)測(cè)器半導(dǎo)體光電二極管或雪崩光電二極管，將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)半導(dǎo)體光電二極管或雪崩光電二極管，將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)將所傳送的監(jiān)測(cè)信號(hào)或控制信號(hào)通過(guò)一定的方式調(diào)制光頻載將所傳送的監(jiān)測(cè)信號(hào)或控制信號(hào)通過(guò)一定的方式調(diào)制光頻載波，由光頻載波輸送信號(hào)。是一種光強(qiáng)度調(diào)制方式。波，由光頻載波輸送信號(hào)。是一種光強(qiáng)度調(diào)制方式。一、信號(hào)的調(diào)制方式一、信號(hào)的調(diào)制方式調(diào)幅式調(diào)制調(diào)幅式調(diào)制調(diào)頻式調(diào)制調(diào)頻式調(diào)制脈碼調(diào)制光強(qiáng)調(diào)制：數(shù)字光信號(hào)的傳輸方式（強(qiáng)抗干擾能脈碼調(diào)制光強(qiáng)調(diào)制：數(shù)字光信號(hào)的傳輸方式（強(qiáng)抗干擾能力，可以長(zhǎng)距離輸送）力，可以長(zhǎng)距離輸送）二、信號(hào)的多路復(fù)用二、信號(hào)的多路復(fù)用一個(gè)傳輸通道傳送多路信號(hào)一個(gè)傳輸

30、通道傳送多路信號(hào)1、頻分復(fù)用：多路信號(hào)調(diào)制成不同中心頻率的調(diào)頻波，解、頻分復(fù)用：多路信號(hào)調(diào)制成不同中心頻率的調(diào)頻波，解調(diào)調(diào)2、時(shí)分復(fù)用：在不同的時(shí)間上傳送不同的信號(hào)，適于數(shù)字、時(shí)分復(fù)用：在不同的時(shí)間上傳送不同的信號(hào)，適于數(shù)字信號(hào)的傳送信號(hào)的傳送三、數(shù)據(jù)的傳送三、數(shù)據(jù)的傳送1、并行傳送：程序查詢(xún)傳送、程序中斷傳送、并行傳送：程序查詢(xún)傳送、程序中斷傳送、dma傳送傳送2、串行傳送：通過(guò)微機(jī)的、串行傳送：通過(guò)微機(jī)的rs-32異步串行通信端口傳送異步串行通信端口傳送2.5 數(shù)據(jù)處理n通過(guò)處理將干擾信號(hào)抑制，提高信噪比，通過(guò)處理將干擾信號(hào)抑制，提高信噪比，以防止對(duì)故障作出誤報(bào)或漏報(bào)以防止對(duì)故障作出誤報(bào)或

31、漏報(bào)n將采集到的數(shù)據(jù)作一些由表及里的分析將采集到的數(shù)據(jù)作一些由表及里的分析處理，使之成為在線(xiàn)診斷設(shè)備故障的可處理，使之成為在線(xiàn)診斷設(shè)備故障的可靠判據(jù)靠判據(jù)2.5數(shù)據(jù)處理常用數(shù)據(jù)處理技術(shù)：常用數(shù)據(jù)處理技術(shù)：時(shí)域分析時(shí)域分析頻域分析頻域分析相關(guān)分析：信號(hào)測(cè)量和分析時(shí)，由于背景噪聲的影響，信號(hào)相關(guān)分析：信號(hào)測(cè)量和分析時(shí)，由于背景噪聲的影響，信號(hào)的周期性就難以呈現(xiàn)，利用相關(guān)分析則可以識(shí)別信號(hào)的周期的周期性就難以呈現(xiàn)，利用相關(guān)分析則可以識(shí)別信號(hào)的周期性。性。統(tǒng)計(jì)分析：均值計(jì)算、二維譜圖、三維譜圖統(tǒng)計(jì)分析：均值計(jì)算、二維譜圖、三維譜圖2.6 診斷診斷是根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的信息，包括監(jiān)測(cè)到診斷是根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提

32、供的信息，包括監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，對(duì)設(shè)備所處的狀態(tài)的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，對(duì)設(shè)備所處的狀態(tài)進(jìn)行分析，以確定：該設(shè)備可否繼續(xù)運(yùn)行；是進(jìn)行分析，以確定：該設(shè)備可否繼續(xù)運(yùn)行；是正常運(yùn)行，還是加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；是安排計(jì)劃?rùn)z修，正常運(yùn)行，還是加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；是安排計(jì)劃?rùn)z修，還是立即停機(jī)檢修等。還是立即停機(jī)檢修等。2.6 診斷診斷內(nèi)容：診斷內(nèi)容：（1）判斷設(shè)備有無(wú)故障）判斷設(shè)備有無(wú)故障（2）判斷故障的性質(zhì)、類(lèi)型和原因）判斷故障的性質(zhì)、類(lèi)型和原因如：絕緣的劣化是由熱因子還是電因子等引起的如：絕緣的劣化是由熱因子還是電因子等引起的（3）判斷故障的狀況和預(yù)測(cè)設(shè)備的剩余壽命，即對(duì)故障的嚴(yán)）判斷故障的狀況和預(yù)測(cè)設(shè)備的剩

33、余壽命，即對(duì)故障的嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)作出診斷重程度及發(fā)展趨勢(shì)作出診斷（4）判斷故障的部位，及故障定位）判斷故障的部位，及故障定位（5）作出全面的診斷結(jié)論和相應(yīng)的反事故對(duì)策）作出全面的診斷結(jié)論和相應(yīng)的反事故對(duì)策例如：變壓器的絕緣壽命可通過(guò)測(cè)定絕緣紙板的平均聚合例如：變壓器的絕緣壽命可通過(guò)測(cè)定絕緣紙板的平均聚合度來(lái)推測(cè)其剩余壽命度來(lái)推測(cè)其剩余壽命絕緣紙板的平均聚合度與油中的糠醛含量有如下關(guān)系：絕緣紙板的平均聚合度與油中的糠醛含量有如下關(guān)系：nf0035. 051. 1lg例如：用低壓脈沖法對(duì)電纜的故障定位例如：用低壓脈沖法對(duì)電纜的故障定位知道脈沖波的傳播速度，測(cè)出脈沖波到故障點(diǎn)的往返時(shí)間，知道脈沖

34、波的傳播速度，測(cè)出脈沖波到故障點(diǎn)的往返時(shí)間，就可以求出故障點(diǎn)的距離。還可以確定線(xiàn)路故障是開(kāi)路還就可以求出故障點(diǎn)的距離。還可以確定線(xiàn)路故障是開(kāi)路還是短路。是短路。2.6診斷電氣設(shè)備診斷的方法可分為閾值診斷、模糊電氣設(shè)備診斷的方法可分為閾值診斷、模糊診斷、時(shí)域波形診斷、頻率特性診斷、指紋診斷、時(shí)域波形診斷、頻率特性診斷、指紋診斷、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷以及診斷專(zhuān)家診斷、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷以及診斷專(zhuān)家系統(tǒng)系統(tǒng)一、閾值診斷一、閾值診斷是通過(guò)測(cè)試，按照所得特征是否超過(guò)規(guī)定閾值來(lái)判斷設(shè)備是通過(guò)測(cè)試，按照所得特征是否超過(guò)規(guī)定閾值來(lái)判斷設(shè)備狀態(tài)的方法?？捎脕?lái)判斷設(shè)備是否有故障，也可判斷故障狀態(tài)的方法?？捎脕?lái)判斷設(shè)備是否有故障，也可判斷故障的嚴(yán)重程度以及故障類(lèi)型和原因的嚴(yán)重程度以及故障類(lèi)型和原因如通過(guò)監(jiān)測(cè)繞組溫度是否超過(guò)溫度閾值來(lái)判斷發(fā)電機(jī)定子如通過(guò)監(jiān)測(cè)繞組溫度是否超過(guò)溫度閾值來(lái)判斷發(fā)電機(jī)定子繞組熱故障繞組熱故障存在誤報(bào)和漏報(bào)可能性存在誤報(bào)和漏報(bào)可能性有故障有故障無(wú)故障無(wú)故障不可用不可用虛假故障虛假故障可用可用未發(fā)現(xiàn)故障未發(fā)現(xiàn)故障二、模糊診斷二、模糊診斷采用模糊集合論的方法進(jìn)行診斷采