電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)及運用分析

李順成 管斌

【摘 要】隨著科技不斷發(fā)展，在電氣信號檢查中，以數(shù)字化檢查技術(shù)為核心的技術(shù)應(yīng)用逐漸受到社會所關(guān)注。電氣信號是對電氣設(shè)備實際運行狀態(tài)的反應(yīng)，數(shù)據(jù)化的監(jiān)測技術(shù)能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中潛在問題以及安全隱患，進而提出合理是設(shè)備保障措施，提升設(shè)備運行的安全性能?；诖?，本文將對電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)進行分析，研究其在實際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電氣信號 數(shù)字化 檢測技術(shù) 運用分析

電氣信號檢測技術(shù)在實際設(shè)備中的應(yīng)用，能夠反出真實的設(shè)備運行質(zhì)量。隨著電氣設(shè)備逐漸發(fā)展，傳統(tǒng)的電氣信號檢測技術(shù)不能與時代發(fā)展相適應(yīng)，對設(shè)備的故障檢測不全面。而基于數(shù)字化的電氣信號檢測技術(shù)，在實際設(shè)備運行檢測中，檢測精度更高。為此，本文將對電氣設(shè)備數(shù)字化檢測中所遇到的問題進行分析，根據(jù)實際的實踐項目進行深入研究。

1 電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)概述

電氣設(shè)備在實際運行中具有運行復(fù)雜、設(shè)備體系龐大以及線路多等特點，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，可以采用電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)來對設(shè)備中存在的故障進行檢查。而實現(xiàn)故障的檢測，主要可以通過兩個程序來實現(xiàn)，首先需要通過信號檢測方式對電氣設(shè)備在實際運行中的數(shù)據(jù)進行分析，主要針對設(shè)備的標準數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)以及故障數(shù)據(jù)之間進行對比分析，初步判斷故障點所在。其次，根據(jù)數(shù)字化檢測的實際要求進行故障診斷。在實際的信號檢測環(huán)節(jié)中，主要包含了三個過程：第一，傳感器檢測信號[1]。在實際檢測環(huán)節(jié)中，主要的傳感器有光傳感器和電傳感器和溫度傳感器。這些不同傳感器中對電氣設(shè)備信號進行收集中，能夠提升檢測的準確性。第二，光纜、電纜信號收集。以光纜、電纜等方式進行信號的采集，不僅能夠提升數(shù)字化信號采集的能力，還能夠減少設(shè)備的干擾，是穩(wěn)定信號傳輸?shù)年P(guān)鍵。第三，選擇合理的信號處理方式。為了避免在對設(shè)備進行信號采集，以及設(shè)備故障檢測環(huán)節(jié)中，設(shè)備外界環(huán)境對檢測結(jié)果的影響，需要按照系統(tǒng)要求，選擇合理的檢測方法[2]。

2 電氣信號檢測算法分析

在實際的電氣信號檢測中，需要采用合理的數(shù)值算法，對系統(tǒng)運行中的交流采樣數(shù)據(jù)進行分析，最終而得到所需要檢測的信息。對實際的檢測算法進行衡量與選擇，電氣信號設(shè)備的檢測精度、響應(yīng)速度等指標都是對算法衡量中的關(guān)鍵。

2.1 正弦信號模型檢測

基于正弦信號模型的檢測方式，主要是根據(jù)正弦函數(shù)的特性，從實際設(shè)備檢查中獲得的數(shù)據(jù)計算中，獲取設(shè)備信號檢測參數(shù)。與該種方式原理相同的算法有最大值算法、采樣值累計算法、采樣值積算法、三采樣值算法以及解方程算法等。這些算法在實際運算中比較簡單，因此在電氣信號數(shù)字化檢測中被廣泛應(yīng)用。基于正弦信號模擬的算法所收集的數(shù)據(jù)周期比較短，只需要在一個波峰內(nèi)或者辦個周期內(nèi)進行數(shù)據(jù)采樣就可以，采樣點比較少。從計算上進行分析，正弦信號計算方式比較簡單，實際響應(yīng)的速度比較快。但是正弦信號模式方式容易受到設(shè)備中諧波的干擾，導致實際的信號收集精度降低。而要想提升信號模式的精度，就需要通過采樣序列的預(yù)處理來進行，但是在實際預(yù)處理中，所涉及的數(shù)據(jù)計算步驟比較復(fù)雜，這與正弦信號模式計算簡便的初衷相違背，進而使得該種計算方式實施率降低[3]。

2.2 離散頻譜分析

在頻譜分析中，采用的主要工具就是離散傅里葉變換DFT。DFT在目前的電氣設(shè)備信號檢測中被廣泛應(yīng)用。其主要的數(shù)據(jù)分析原理是，DFT能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備信號的基波、以及諧波進行分離，得出各個信號的頻率分量和幅值、頻率以及相位。當信號采集中采樣頻譜的選擇比較合理，那么在DFT算法下，能夠準確計算出電氣設(shè)備的信號參數(shù)，實際精度等。而該種方式也有自身的缺陷性，在采樣不同步的情況下，信號頻譜將會出現(xiàn)泄漏的情況，并導致參數(shù)計算出現(xiàn)誤差。一般在相位較高或者高次諧波參數(shù)下，其電氣信號檢測中算出現(xiàn)的誤差最為明顯。在我國針離散頻譜所出現(xiàn)的誤差進行校正，主要有以下幾種方式：

（1）內(nèi)插法。建立方程，以校正頻率為核心，求解出校正頻率，最終實現(xiàn)幅值或者相位的校正。（2）能量重心校正。根據(jù)功率法則求出頻譜校正量，對相位進行二次校正。（3）FFT+FT細化分析法。以DFT連續(xù)譜分析的方式，對數(shù)據(jù)的實部和虛部進行計算，最后計算出幅值。（4）相位差校正法。通過離散頻譜對應(yīng)的峰值的相位差，求出頻率以及相位校正量。雖然頻譜校正能夠在電力諧波檢測中得以應(yīng)用，但是其在電氣信號檢測中的很少應(yīng)用，主要的原因是頻譜校正方式，所需要的采樣時間和采樣點數(shù)較大，不能滿足電氣信號實時測量[4]。

2.3 小波分析

小波分析與DFT相比，能夠突破在時域上的局限性，在很多不平穩(wěn)的電氣信號場所適用，針對電氣信號系統(tǒng)中的動態(tài)特性進行檢測?；谛〔ǚ治鲞@樣的特點，其在電氣信號檢測中所適應(yīng)的范圍比較廣，針對信號系統(tǒng)中所出現(xiàn)的諸多問題能夠及時克服，例如信號系統(tǒng)的周期性陷波、暫態(tài)振蕩、電壓跌落以及閃變等。小波變換能夠?qū)崿F(xiàn)多分辨性，能夠?qū)崿F(xiàn)信號是多向觀察性。但是任何一種檢測技術(shù)都具有一定局限性，小波檢測技術(shù)也有一定的局限性。第一，小波變換中的濾波特性較差；第二，小波分析中的頻域分辨率較粗糙。第三，小波變換環(huán)節(jié)中所涉及數(shù)據(jù)計算比較多。

3 電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)的應(yīng)用展望

3.1 人工智能數(shù)字化檢測技術(shù)

隨著科技信息技術(shù)不斷發(fā)展，電氣信號的數(shù)字化檢測逐漸傾向于人工智能化。智能化的信號數(shù)字化檢測方式逐漸替代了人工檢測的方式，以模型化的計算機來替代人的思維方式，并實現(xiàn)對問題的解決。智能化的數(shù)字檢測技術(shù)，能夠順利時代發(fā)達方向，以科技信息技術(shù)為核心，對電氣設(shè)備在實際運行中所出現(xiàn)的問題進行專業(yè)化診斷。通過數(shù)字化信息技術(shù)，以專業(yè)的知識表達來進行故障檢測，能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備中的不確定因素進行分析。在模型化的數(shù)字信號檢測系統(tǒng)中，能夠通過數(shù)字模型仿真的形式，對數(shù)字化檢測技術(shù)在實際電氣設(shè)備上的應(yīng)用進行分析。該種形式的精度更加的高，是電氣信號數(shù)字化檢測未來發(fā)展的主要方向[5]。

3.2 虛擬信號應(yīng)用

將虛擬信號應(yīng)用到電氣信號數(shù)字化檢測中，是數(shù)字化檢測技術(shù)的重大突破。虛擬信號技術(shù)是指，以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，將虛擬軟件接入到系統(tǒng)運行中。該種形式能夠提升虛擬信號在電氣信號檢測中的準確度，并提供模擬環(huán)境。虛擬信號的發(fā)展，使電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)具備了可視化優(yōu)勢，將電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)良好的應(yīng)用到實際電氣設(shè)備中，不僅使得電氣設(shè)備的在信號檢測中的可靠性提升，還推動了數(shù)字化檢測的科技發(fā)展。此外，對數(shù)字化檢測技術(shù)進行信號處理，是電氣信號技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵之一，實現(xiàn)對數(shù)字化信號的控制，一方面能夠擺脫設(shè)備中其他信號的干擾，提升設(shè)備可用信號精確度。另一方面還能夠通過對特征設(shè)備信號的控制，對實際故障進行檢查。

4 結(jié)語

綜上所述，在本文中對電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)進行簡要概述，分析電氣信號檢測算法，分別從正弦信號模型檢測、離散頻譜分析以及小波分析等三方面進行分析。最后對電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)的應(yīng)用進行展望，研究了人工智能數(shù)字化檢測技術(shù)以及虛擬信號應(yīng)用。

參考文獻：

[1] 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，2005.

[2] 楊濤銘.電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)的探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（17）：171.

[3] 魏彩香.電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)研究[J].科學決策，2008（12）：140.

[4] 王新磊.電氣信號數(shù)字化檢測技術(shù)的發(fā)展研究[A].《建筑科技與管理》組委會.2014年5月建筑科技與管理學術(shù)交流會論文集[C].《建筑科技與管理》組委會，2014：1.

[5] 連明昌.氦光泵磁力儀數(shù)字化檢測系統(tǒng)研制[D].吉林大學，2013.