39599

ДВУХЛУЧЕВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ НА БАЗЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Научная статья

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Торайгырова было разработано программное обеспечение далее – ПО СПЕКТРПК 1 которое позволяет решать измерительные задачи практически любой сложности: просмотр записанного сигнала на мониторе; проведение измерение основных параметров сигнала: амплитуды длительности частоты; увеличение масштаба отображения интересующей части сигнала; математическое преобразование сигнала выпрямление однопериодное выпрямление добавление постоянной составляющей интегрирование и т.; проведение спектрального анализа различными методами...

Русский

2013-10-07

129.5 KB

10 чел.

УДК 621.313.13

ДВУХЛУЧЕВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ НА БАЗЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

А.Н. Новожилов, Е.В. Крюкова, А.В. Антонцев

Павлодарский государственный технический университет им. С. Торайгирова

Т.А. Новожилов

Омский государственный технический университет

Для решения задачи получения информации о протекании процессов в электроэнергетических системах с требуемой точностью и оперативностью, в настоящее время получили развитие методы диагностики, основанные на мониторинге параметров отдельных элементов системы, с последующим выполнением спектрального анализа полученных сигналов [1-6].

Физический принцип, положенный в основу работы диагностического  комплекса, заключается в том, что любые возмущения в работе электрической или механической части электрической машины приводят к изменениям магнитного потока в зазоре электрической машины [7], появлению вибрации [8] и дополнительных токов в обмотках асинхронного двигателя [8] (далее – АД), все эти параметры могут служить информацией о повреждении АД.

Таким образом, наличие, например, в спектре тока характерных частот свидетельствует о наличии повреждений электрической или механической части электродвигателя и связанного с ним приводного механизма [9].

Одним из основных элементов системы диагностики электрических машин является аналого-цифровой преобразователь (АЦП). От его характеристик во многом зависят селективность и чувствительность диагностической системы в целом. Среди профессиональных АЦП [10,11] легко найти образцы с необходимыми характеристиками, но высокая стоимость сдерживает их массовое применение. Кроме того, значительная стоимость аппаратной части устройства для спектрального анализа и его программного обеспечения представляемых рынком в большей части случаев не позволяет проводить полномасштабные исследования, особенно той наиболее интеллектуальной частью исследователей, которая сосредоточена в госбюджетных организациях, например, таких как университеты.

При реализации простых и дешевых систем диагностики механических и электрических повреждений электрических машин переменного тока на базе персонального компьютера (ПК) в качестве аналого-цифрового преобразователя (АЦП) предлагается использовать встроенную звуковую карту (ЗК).

В Павлодарском государственном университете им.С.Торайгырова было разработано программное обеспечение (далее – ПО) «СПЕКТР-ПК 1», которое позволяет решать измерительные задачи практически любой сложности:

- просмотр записанного сигнала на мониторе;

- проведение измерение основных параметров сигнала: амплитуды, длительности, частоты;

- увеличение масштаба отображения интересующей части сигнала;

- математическое преобразование сигнала (выпрямление, однопериодное выпрямление, добавление постоянной составляющей, интегрирование и т.д.);

- проведение спектрального анализа (различными методами цифровой обработки сигналов);

- сохранение данных сигнала.

Регистрация и редактирование данных

Перед началом снятия сигнала пользователь имеет возможность настроить количество используемых каналов для регистрации данных и частоту квантования сигнала. Программа осуществляет запись сигнала с возможностью сохранения данных в бинарный/текстовый файл. Программа позволяет также выделять произвольный временной участок сигнала для увеличения масштаба просмотра. Также предусмотрена возможность экспорта данных сигнала в табличный процессор Microsoft Excel.

Отображение данных

При снятии сигнала с двух каналов осциллограммы могут накладываться друг на друга, для решения этой проблемы в программе предусмотрена возможность задать смещение для обоих каналов. Также удобным является то, что можно задать контрольные уровни (минимум и максимум) сигнала, что автоматически по новому калибрует шкалу амплитуды сигнала.

Обработка и анализ данных

Программное обеспечение «СПЕКТР-ПК 1» включает достаточную для исследований библиотеку функций математической и цифровой обработки сигналов:

- арифметические операции;

- интегрирование;

- построение огибающей амплитудно-модулированного сигнала;

- спектральный анализ сигнала.

К основным возможностям спектроанализатора относятся – выбор метода цифровой обработки данных (Быстрое преобразование Фурье, Оконное преобразование Фурье, вейвлет-анализ), выбор размера окна и процента перекрытия окон.

Результаты спектрального анализа можно экспортировать в текстовый файл или в формат Microsoft Excel.

Программа «СПЕКТР-ПК 1» была апробирована под операционными системами Windows 98, Windows XP, Windows 7.

В настоящее время на рынке имеется немалое количество различных осциллографов различных по цене и качеству [10-17]. Использование компьютера в качестве осциллографа и анализатора спектра дает возможность проводить исследования с достаточной точностью, не требует применения специальной бумаги, предоставляет удобства при хранении, просмотре и обработке результатов.

  1.  V Thorsen and M Dalva: "Condition Monitoring Methods, Failure Identification and Analysis for High Voltage Motors in Petrochemical Industry", Proc 8a 1EE Int Conf, EMD'97, University of Cambridge, No 444, pp 109-113
  2.  W T Thomson and D Rankin; "Case Histories of Rotor Winding Fault Diagnosis in Induction Motors", 21"1 Int Conf Proc on Condition Monitoring, University College Swansea, March 1987
  3.  G B Kliman and J Stein: "Induction Motor Fault Detection Via Passive Current Monitoring", Proc Int Conf (ICEM'90), MIT, Boston, USA, 1990, pp 13-17
  4.  W T Thomson, S J Chalmers and D Rankin: "On-line Current Monitoring and Fault Diagnosis in High Voltage Induction Motors - Case Histories and Cost Savings in Offshore Installations", Offshore Europe '87, Conf Proc SPE September 1987, Aberdeen, SPE 16577/1 - SPE 16577/10
  5.  Randy R. Schoen, Thomas G. Habetler, Farrukh Kamran, Robert G. Barthel “Motor Bearing Damage Detection Using Stator Current Monitoring” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.31, NO. 6, November/December 1995
  6.  William T.Thomson, Mark Fenger “Current Signature Analysis to Detect Induction Motor Faults”IEEE Industry Application Magazine July/August 2001.
  7.  Новожилов А.Н. Токи асинхронного двигателя при статическом эксцентриситете / Электротехника, №11, 1994, с.45-48
  8.  Ахмедшина М.В., Прусс В.В Поход к учету вибрационных параметров асинхронных двигателей при изменении состояния конструктивных элементов// Вестник КГУ им М. Остроградского, Электрические машины и аппараты, Выпуск 4/2010(63), Часть 3
  9.  W. T. Thomson : "A Review of On-Line Condition Monitoring Techniques for Three-Phase Squirrel-Cage Induction Motors -Past Present and Future" Keynote address at IEEE Symposium on Diagnostics for Electrical Machines, Power Electronics and Drives, Gijon, Spain, Sept. 1999 pp 3-18.
  10.  Осциллограф из ПК: Адаптер для звуковой карты. URL: http://sig-nal.narod.ru/new_page_25.htm (дата обращения: 14.12.2011).
  11.  Интернет-журнал «Территория звука». Выпуск 3. URL: http://www.3dnews.ru/multimedia/territory_sound_3/index02.htm  (дата обращения: 14.12.2011).
  12.  Степнев, В. Адаптер интерфейса PCI для периферийных устройств /  В. Степнев // Радио. – 2004 – №10. – c. 26-28.
  13.  Марков, М. АЦП с интерфейсом RS-232 / М. Марков // Радио.– 2005.– №2. – c. 26-29.
  14.  Суханов, Е.В. ACK -3105 — новый цифровой запоминающий осциллограф на базе ПК / Е.В. Суханов // Контрольно-измерительный приборы и системы. – 2003. – №4. – с.21-26.
  15.  http://www.powergraph.ru/
  16.  http://www.advantech-usa.com/
  17.  http://www.natinst.com/


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13962. «Первінка» М. Вінграновський 40 KB
  УРОК № 14 Тема.М. Вінграновський. Первінка. Мета: ознайомити учнів із позапрограмними творами письменника викликати до них інтерес прагнення до самостійного читання; розвивати навички вибору художньої літератури для читання переказу прочитаного та висловлення вл
13963. Использование языка SVG 1.02 MB
  Графические объекты могут быть сгруппированы, стилизованны, преобразованы и встроены в предварительно предоставленные объекты. Набор характеристик включает вложенные преобразования, отсечение контуров, альфа-маски, эффекты фильтра и объекты шаблона.
13964. Тематичне оцінювання М. Вінграновський 28.5 KB
  УРОК № 15 Тема.Тематичне оцінювання. Мета:виявити рівень знань умінь та навичок учнів з метою корекції; розвивати зв’язне мовлення пам’ять логічне та образне мислення вміння висловлювати свої судження; виховувати кращі людські якості. Обладнання:тестові завдан
13965. Создание Web-служб с использованием технологии AJAX 589 KB
  В традиционной Web-технологии запрос на обработку данных создается в Web-браузере с помощью управляющих элементов формы Web-страницы, а затем, после нажатия кнопки типа submit или вызова метода submit() в сценарии JavaScript, созданный запрос с помощью метода GET или POST передается на Web-сервер.
13966. «Вовк і кіт», «Щука» Л. Глібов 41.5 KB
  УРОК № 16 Тема.Л. Глібов. Вовк і кіт Щука. Мета: ознайомити учнів із життям і творчістю Л. Глібова його байками; розвивати навички виразного читання байок коментування їхнього змісту та побудови визначення головної думки; виховувати кращі моральні якості людини ...
13967. Тематична атестація. Outline for the lesson of English for 11th-graders 72 KB
  Outline for the lesson of English for 11thgraders. Lesson 17 Планконспект уроку з англійської мови для учнів 11х класів. УРОК 17 Підтема: Тематична атестація Мета: Виявити степінь засвоєння вивченого матеріалу. Обладнання: Контрольні картки. Варіант І І. Translate into Ukrainian. schoolleaving exami...
13968. Виразне читання байок Л. Глібова напам’ять 24.5 KB
  УРОК № 17 Тема.Виразне читання байок Л. Глібова напам’ять. Мета:розвивати навички виразного читання пам’ять артистичні здібності учнів; виховувати почуття справедливості почуття гумору естетичні смаки. Обладнання:портрет письменника збірки його творів; збірки...
13969. Акровірші «Хто вона?», «Що за птиця?» Л. Глібов 30.5 KB
  УРОК № 18 Тема.Л. Глібов. Акровірші Хто вона Що за птиця. Мета:ознайомити учнів із поняттям акровірш творами цього виду Л. Глібова; розвивати навички виразного читання аналізу акровіршів кмітливість спостережливість творчі здібності учнів; виховувати кращі ...
13970. МУЗИЧНИЙ ЗВУК. ЗВУКОРЯД. ЕНГАРМОНІЗМ ЗВУКІВ 47 KB
  Тема 1. МУЗИЧНИЙ ЗВУК. ЗВУКОРЯД. ЕНГАРМОНІЗМ ЗВУКІВ План 1.Звук як фізичне явище 2.Назви та позначення звуків 3. Знаки альтерації Загальне поняття про звук. Звук як фізичне явище є наслідком швидкого коливання будьякого пружного тіла струни металевої платівки нат