溝槽電纜檢測(cè)系統(tǒng)控制單元設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-22 18:03 本頁面
【正文】 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程設(shè)計(jì)名稱： 專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： 溝槽電纜檢測(cè)系統(tǒng)控制單元設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 實(shí)驗(yàn)室號(hào)： 實(shí)驗(yàn)組號(hào)： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 批閱時(shí)間： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 沈陽工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 專業(yè)班級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 1301班 學(xué)號(hào)： 130401121 姓名： 黃森源 2 / 17 1. 題目名稱 溝槽電纜檢測(cè)系統(tǒng)控制單元設(shè)計(jì) 2. 課設(shè)目的 （ 1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理說明及方案論證； （ 2） 完成硬件電路原理圖； （ 3）完成軟件程序流程圖； （ 4）部分程序。 3. 課設(shè)內(nèi)容 （ 1）研究電纜局部放電超聲波檢測(cè)技術(shù)基本原理； （ 2）研究局部放電超聲波信號(hào)的頻譜特性和衰減特征； （ 3）根據(jù)處理過的超聲波信號(hào)選擇合適的 A/D 轉(zhuǎn)換器， 設(shè)計(jì)信號(hào) A/D 轉(zhuǎn)換、控制、顯示等電路 ； （ 4）以單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)需求功能。 沈陽工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 專業(yè)班級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 1301班 學(xué)號(hào)： 130401121 姓名： 黃森源 3 / 17 4. 課設(shè)方案 課設(shè)步驟： 1）分析局部放電產(chǎn)生的原因，局部放電的原理； 2）根據(jù)局部放電在線檢測(cè)的要求，選擇了合適的超聲波傳感器、設(shè)計(jì)了前置放大、濾波、輸出放大、 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及控制電路； 3)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行 FFT 轉(zhuǎn)換，并顯示與分析結(jié)果。 課設(shè)方案分析： 1）局部放電的原理： 當(dāng)絕緣體中局部地區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就發(fā)生放電。在實(shí)際的絕緣體系中，有 的是由復(fù)合材料構(gòu)成的，在不同的材料中的電場(chǎng)強(qiáng)度不同，而且擊穿場(chǎng)強(qiáng)也不同，這就可能在某種材料中首先出現(xiàn)局部放電。有的絕緣體系雖然是由單一的材料做成，但由于在制造中殘留，或在使用中絕緣老化而產(chǎn)生氣泡、裂縫或其它雜質(zhì)，在這些絕緣的缺陷中往往會(huì)首先發(fā)生放電，其中最常發(fā)生的是氣泡的放電。產(chǎn)生局部放電的主要原因是電介質(zhì)不均勻時(shí)，絕緣體各區(qū)域承受的電場(chǎng)強(qiáng)度不均勻，在某些區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)而發(fā)生放電，而其它區(qū)域仍然保持絕緣的特性。大型電力變壓器基本采用油一紙復(fù)合絕緣及油 屏障絕緣結(jié)構(gòu)，局部放電一般發(fā)生在絕緣薄弱或電場(chǎng) 強(qiáng)度偏高的部位。 2）放大器的選擇： 放大電路的設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的問題有兩個(gè)，一是在微弱信號(hào)放大時(shí)應(yīng)盡量減小放大電路的噪聲，不能讓噪聲將有用信號(hào)淹沒；二是要保證采樣電路能夠獲得足夠頻寬沈陽工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 專業(yè)班級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 1301班 學(xué)號(hào)： 130401121 姓名： 黃森源 4 / 17 的信號(hào)，通常放大器帶寬要比有用信號(hào)的最高頻率大十倍以上。 3） AD 的選擇方法： ○ 1 根據(jù)信號(hào)通道的總誤差和系統(tǒng)的要求，選取 A/D 轉(zhuǎn)換器精度及分辨率。并不一定要分辨率越高越好，如果通道的總誤差大于 A/D 轉(zhuǎn)換器的量化誤差，那么選取高分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換器也是就失去意義了。 ○ 2 根據(jù)信號(hào)對(duì)象的變化率，確定 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，但同時(shí)不能一味的追求高的轉(zhuǎn)換速率，否則會(huì)增加系統(tǒng)的成本，而對(duì)系統(tǒng)的性能卻沒有大的改善。 ○ 3 另外轉(zhuǎn)換速率和分辨率要綜合起來進(jìn)行考慮，進(jìn)行相互的折中。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率很高的時(shí)候，比如 16 位分辨率，它的轉(zhuǎn)換速率一般都只有幾百 KHz，而且價(jià)格很貴。 ○ 4 根據(jù)環(huán)境條件選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的一些環(huán)境參數(shù)要求，如工作溫度、功耗、可靠性等級(jí)等性能。 ○ 5 根據(jù)主控 CPU 接口特征，考慮如何選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出狀態(tài)，例如， A/D轉(zhuǎn)換器是并行輸出還是串行輸出；是何種編碼格式：與 TTL、 CMOS 及 ECL 電路的電氣兼容性等。 4）傅里葉 在信號(hào)分析的應(yīng)用： 傅里葉變換是一種最常用最基本的分析方法。它是一種 頻域分析法 ，能很好地刻畫信號(hào)的頻率特性，但不提供任何時(shí)域信息。這一缺陷導(dǎo)致在信號(hào)分析中長(zhǎng)期存在如下一對(duì)基本矛盾：即時(shí)域與頻域的局部化矛盾 .在 Fourier 變換中，人們?nèi)粝氲玫叫?號(hào)的時(shí)域信息，就得不到頻域信息，反之亦然 .Fourier 變換的傳統(tǒng)信號(hào)處理方法只能分析 .信號(hào)的統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果，無法處理 非平穩(wěn)信號(hào) .Fourier 分析，是一種純頻域分析方法，它用頻率從零到無窮大的各復(fù)正弦分量的疊加來擬合原函數(shù) f(t)在每個(gè)時(shí)刻的值，也即用 Fw 來分辯 f(t)，那么， Fw 在有限頻域上的信息就不足以確定在任意小范圍內(nèi)的函數(shù) f(t)，特別是 非平穩(wěn)信號(hào) 在時(shí)間軸上的任何突變，其頻譜將散布在整個(gè)頻率軸上，F(xiàn)ourier 分析非常適用于確定性的平穩(wěn)信號(hào)，在對(duì)非線性、非平穩(wěn)過程的處理上， Fourier分析顯然存在著一定的不足；另一方面，距平值變量是
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