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

74194. Multiparadigm programming language – Python 50 KB
  Multiprdigm progrmming lnguge Python.1 Python is generlpurpose progrmming lnguge tht blends procedurl functionl nd objectoriented prdigms. Python is powerful multiprdigm computer progrmming lnguge optimized for progrmmer productivity code redbility nd softwre qulity. Python is populr open source progrmming lnguge used for both stndlone progrms nd scripting pplictions in wide vriety of domins.
74195. Version control software and tools 39 KB
  Version control softwre nd tools1 Version control lso clled subversion control or revision control helps lrge projects from spinning out of control by letting individul progrmmers writers or project mngers tckle project from different ngles without getting in ech others wy nd without doing dmge tht cnt be undone. Version Control lets you trck your files over time. Youve probbly cooked up your own version control system got ny files like this: Lb1_1. dd version number or dte: Document_V1.
74196. Cloud computing: programming models 35 KB
  Cloud computing: progrmming models1 Cloud computing is computing in which lrge groups of remote servers re networked to llow centrlized dt storge nd online ccess to computer services or resources. Clouds cn be clssified s public privte or hybrid. Cloud computing relies on shring of resources to chieve coherence nd economies of scle similr to utility like the electricity grid over network. t the foundtion of cloud computing is the broder concept of converged infrstructure nd shred services.
74197. History of programming languages and tools 242.5 KB
  History of progrmming lnguges nd tools. PreHistory The first progrmming lnguges predte the modern computer. Figure 1 Punch crd Like mny firsts in history the first modern progrmming lnguge is hrd to identify. To some people the nswer depends on how much power nd humnredbility is required before the sttus of ldquo;progrmming lngugerdquo; is grnted.
74198. Evolution of programming languages and tools 56.5 KB
  The earliest practical form of programming was probably done by Jaquard (1804, France). He designed a loom that performed predefined tasks through feeding punched cards into a reading contraption.
74199. Programming paradigms 45 KB
  Progrmming prdigms. The word progrmming prdigm is used in severl different lthough relted menings in computer science. Progrmming prdigm pttern tht serves s school of thoughts for progrmming of computers. Progrmming technique relted to n lgorithmic ide for solving prticulr clss of problems.
74200. Imperative programming languages and tools 78 KB
  Impertive progrmming lnguges nd tools. Progrmming lnguges bsed on the impertive prdigm hve the following chrcteristics: 1 The bsic unit of bstrction is the PROCEDURE whose bsic structure is sequence of sttements tht re executed in succession bstrcting the wy tht the progrm counter is incremented so s to proceed through series of mchine instructions residing in sequentil hrdwre memory cells. Typiclly given vrible my ssume mny different vlues of the course of the execution of progrm just s hrdwre memory cell my contin mny different vlues.1...
74201. Imperative programming languages and tools 56.5 KB
  LGOL gretly influenced mny other lnguges its mjor contribution is being the root of the tree tht gve rise to mny other progrmming lnguges including BCPL B Pscl PL I Simul C C nd Jv. Niklus Wirth bsed his own LGOL W on LGOL 60 before developing Pscl. This led to the doption of smller nd more compct lnguges such s Pscl...
74202. Functional programming languages and tools 55 KB
  Functional programming languages (FPL) were originally developed specifically to handle symbolic computation and list-processing applications. In FPLs the programmer is concerned only with functionality, not with memory-related variable storage and assignment sequences.