電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)分析

馬進(jìn)　劉世勛　趙雪

摘要：當(dāng)前，電氣設(shè)備的應(yīng)用改變了人們的生活方式，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，而電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)的應(yīng)用使得電氣設(shè)備更加如虎添翼，不僅提高了電氣信號的檢測準(zhǔn)確性和可靠性，而且實(shí)現(xiàn)了對電氣設(shè)備的檢測和保護(hù)作用。文章分析了信號處理技術(shù)在電氣設(shè)備檢測中的應(yīng)用，同時(shí)針對電氣設(shè)備檢測技術(shù)的發(fā)展提出了相應(yīng)的見解，從五個(gè)發(fā)展方向進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：電氣信號；數(shù)字化檢測技術(shù)；電氣設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM935 文章編號：1009-2374（2015）21-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.033

當(dāng)前，電氣設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，如在電網(wǎng)系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)及樓宇結(jié)構(gòu)中等，極大地改善了人們的生活方式，同時(shí)也推動(dòng)了人類文明的發(fā)展。隨著電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜化、功能逐漸強(qiáng)大化，其故障的發(fā)生率逐漸升高，由于故障造成的損失也逐漸增大，因此電氣設(shè)備的檢測工作逐漸成為人們重點(diǎn)關(guān)注的問題。

1 信號處理技術(shù)在電氣設(shè)備檢測中的應(yīng)用

電氣設(shè)備的檢測工作對于維持其良好的運(yùn)行至關(guān)重要。由于電氣設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)成復(fù)雜，使得其在運(yùn)行的過程中容易出現(xiàn)故障問題。通常而言，其故障檢測和診斷工作有信號檢測、數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)分析、評估結(jié)果輸出等。電氣設(shè)備中光、電、聲波、振動(dòng)、溫度等因素的變化都會(huì)通過傳感器傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集存儲(chǔ)器中，同時(shí)采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模龠M(jìn)行數(shù)據(jù)信號的對比和分析。在電氣設(shè)備檢測中，常用的三種數(shù)據(jù)采集方式是采集波形、采集信號峰、采集脈沖，常用的故障診斷方法為模糊邏輯法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、專家系統(tǒng)法等。

將信號處理技術(shù)應(yīng)用于電氣設(shè)備檢測中，可以實(shí)現(xiàn)檢測信號的處理，并保留有用的信號，從而提取信號特征，并利用信號表現(xiàn)出的征兆來進(jìn)行故障診斷。這種信號處理技術(shù)的應(yīng)用可以為電氣設(shè)備的檢測提供更加穩(wěn)固的保障，例如時(shí)域分析法、傅立葉變化頻域分析、小波分析法等應(yīng)用增強(qiáng)了檢測信號的精確性。另外根據(jù)信號的特征和系數(shù)模的不同，可以實(shí)現(xiàn)信號波形的有效檢測，同時(shí)小波分析法可以精確地反映電氣設(shè)備故障的發(fā)生時(shí)間和發(fā)生位置，為電氣設(shè)備的故障檢測提供保障。

2 電氣設(shè)備檢測技術(shù)的發(fā)展方向

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為電氣設(shè)備檢測技術(shù)的發(fā)展指明了方向。檢測技術(shù)的發(fā)展離不開信息技術(shù)、虛擬技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，這也是當(dāng)前電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)的發(fā)展方向。

2.1 電氣設(shè)備檢測的信息融合技術(shù)發(fā)展

電氣設(shè)備檢測信息融合技術(shù)的發(fā)展，拓寬了信息的來源渠道。當(dāng)前，傳感器技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展前景良好，其應(yīng)用可以改善信息處理的質(zhì)量，提高故障診斷的發(fā)生狀況。相對于傳統(tǒng)的檢測方式，信息融合技術(shù)的發(fā)展提高了檢測的精確性，首先體現(xiàn)在其測量檢測結(jié)果的抗干擾性較強(qiáng)，避免了外界信號對故障檢測信號的干擾。傳感器的性能直接決定了故障的檢測效果，同時(shí)不同傳感器的抗干擾靈敏度不同。電磁干擾反應(yīng)不靈敏的傳感器信息進(jìn)行融合之后，可以有效地剔除干擾信號的影響，增強(qiáng)故障信號的檢測準(zhǔn)確性。

2.2 基于虛擬信號技術(shù)的發(fā)展

虛擬信號技術(shù)的發(fā)展，為電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)的發(fā)展提供了良好的載體。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)是檢測領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。虛擬技術(shù)的發(fā)展離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)路技術(shù)的發(fā)展提供了虛擬的空間。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展是以軟件作為核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電子信號的測試、分析、存儲(chǔ)、傳輸和控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了信號處理模式的一體化，增強(qiáng)了故障的檢測準(zhǔn)確性。此外虛擬信號的發(fā)展增強(qiáng)了系統(tǒng)的可視性和交互性，提高了系統(tǒng)界面的效果，為設(shè)備檢測發(fā)展提供了發(fā)展空間。

2.3 遠(yuǎn)程電氣信號檢測和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤

遠(yuǎn)程電氣信號檢測和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤技術(shù)結(jié)合發(fā)展是當(dāng)前電氣設(shè)備檢測技術(shù)的發(fā)展方向，而這種技術(shù)模式的出現(xiàn)需要依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)對于軟件開發(fā)和寬帶數(shù)字技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)前我國的遠(yuǎn)程電氣信號檢測技術(shù)發(fā)展良好，互聯(lián)網(wǎng)在電氣設(shè)備的檢測中發(fā)揮著重要的作用。計(jì)算機(jī)通過其強(qiáng)大的計(jì)算能力將收集到的電氣設(shè)備信號進(jìn)行評估和診斷，同時(shí)加強(qiáng)對于設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，通過數(shù)據(jù)之間的對比，辨別出異常信號，從而及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)故障的來源，增強(qiáng)了電氣設(shè)備檢測工作的效率。另外，遠(yuǎn)程電氣信號檢測實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作控制，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為依托，增大了檢測范圍，并實(shí)現(xiàn)了診斷知識和相關(guān)數(shù)據(jù)的共享，擺脫了設(shè)備信號檢測時(shí)間和空間的限制，縮短了故障信號檢測和故障維修的時(shí)間。

2.4 基于人工智能的信號數(shù)字化檢測系統(tǒng)開發(fā)

電氣設(shè)備的發(fā)展為人工智能化的實(shí)現(xiàn)提供了載體，人工智能的實(shí)現(xiàn)依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過賦予計(jì)算機(jī)人性思維方式進(jìn)行工作，計(jì)算機(jī)模型會(huì)按照人類專家的推理過程進(jìn)行獨(dú)自的計(jì)算模擬，從而解決實(shí)際存在的技術(shù)性難題。但計(jì)算機(jī)并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的獨(dú)立計(jì)算，其在故障診斷表達(dá)方面有著局限性。因此，這種系統(tǒng)在信號檢測應(yīng)用時(shí)，要采用模糊性的自然語言來闡明設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)特征，同時(shí)采用模糊集合的概念進(jìn)行狀態(tài)原因的表述，以提高檢測判斷的有效性和精確性。通常而言，人工智能的信號數(shù)字化檢測系統(tǒng)開發(fā)需要優(yōu)化系統(tǒng)的狀態(tài)效應(yīng)，同時(shí)在系統(tǒng)中輸入模擬形式，采用模糊的檢測技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，才能減少人工智能化信號數(shù)字化檢測的錯(cuò)誤，提高信號檢測的精確性。

2.5 基于數(shù)字化的壽命周期成本管理

電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)應(yīng)用的目的是提高設(shè)備故障檢測的精確性和及時(shí)性，減少設(shè)備故障對生產(chǎn)造成的影響，從而提高經(jīng)濟(jì)效益，降低生產(chǎn)成本。通常而言，電氣設(shè)備有一定的使用年限，在設(shè)備的不同維修過程，電氣設(shè)備的運(yùn)行效率逐漸降低，導(dǎo)致檢測費(fèi)用高于設(shè)備重新配置的費(fèi)用，從而讓電氣信號數(shù)字檢測工作變得毫無意義。因此基于數(shù)字化的壽命周期成本管理是當(dāng)前檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢，檢測技術(shù)的應(yīng)用要以設(shè)備壽命期內(nèi)的檢測費(fèi)用作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。此外，電氣設(shè)備檢測技術(shù)應(yīng)當(dāng)考慮狀態(tài)檢修對于成本的影響，綜合評估電氣設(shè)備的運(yùn)行效率和成本控制，從而提出更加合理的發(fā)展目標(biāo)。

3 結(jié)語

總而言之，電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)的發(fā)展為電氣設(shè)備的應(yīng)用提供了保障。在實(shí)際應(yīng)用中，提高數(shù)字化信號的檢測水平有助于提升設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，從而提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前電氣信號檢測技術(shù)朝著高精度、高速度、現(xiàn)代化、應(yīng)用性強(qiáng)的方向發(fā)展，同時(shí)注重檢測技術(shù)和檢測理論的結(jié)合應(yīng)用。因此，電氣設(shè)備檢測技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的結(jié)合，以虛擬技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、人工智能技術(shù)、壽命成本管理為依托，實(shí)現(xiàn)信號檢測技術(shù)的升級換代，為企業(yè)的發(fā)展提供良好的保障。

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[5] 黃純.電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)及應(yīng)用研究[D].湖南大學(xué)，2005.

作者簡介：馬進(jìn)（1982-），男，遼寧沈陽人，沈陽出入境檢驗(yàn)檢疫局工程師，研究生，研究方向：機(jī)電；劉世勛（1980-），男，遼寧沈陽人，中認(rèn)（沈陽）北方實(shí)驗(yàn)室有限公司工程師，研究生，研究方向：電氣；趙雪（1983-），男，遼寧沈陽人，沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司工程師，研究方向：機(jī)械。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）