【正文】 。和他們共度的時光將是我最美好的回憶。在此向李老師表示崇高的敬意和深深的感謝。李老師對學(xué)生在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，在生活上關(guān)心愛護，這些都令我銘記在心，李老師的博學(xué)多聞和寬廣的胸襟令我終生難忘。3 在考慮外界溫度影響的前提下，對本文提出的理論和設(shè)計的測量系統(tǒng)進(jìn)行驗證，并在此基礎(chǔ)上研究當(dāng)環(huán)境溫度變化時提高直流光學(xué)電流互感器的測量性能的方法。在本文研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還有如下內(nèi)容有待深入：1 針對基于調(diào)制解調(diào)法的直流光學(xué)電流互感器的直流電流測量系統(tǒng)，對影響誤差的各種因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上，研究提高直流光學(xué)電流互感器的精度的措施，最終實現(xiàn)直流光學(xué)電流互感器的實用化。隨著我國高壓直流輸電事業(yè)如火如荼的開展，相關(guān)的直流檢測和保護設(shè)備的國產(chǎn)化顯得越來越重要。 工作展望基于法拉第磁光效應(yīng)的高壓直流光學(xué)電流互感器從理論上不僅能夠測量直流電流，還能實現(xiàn)對諧波電流的測量。3 針對基于調(diào)制解調(diào)法的直流光學(xué)電流互感器的直流電流測量展開了研究，設(shè)計了測量系統(tǒng)框圖，推導(dǎo)了測量過程的相應(yīng)公式，并在LabVIEW環(huán)境下進(jìn)行了仿真。通過對直流光學(xué)電流互感器在測量過程中引入的內(nèi)部噪聲及其信噪特性進(jìn)行理論分析和試驗，驗證了其存在噪聲與信號頻帶相重疊的問題，無法用傳統(tǒng)的器方法進(jìn)行噪聲濾除，需要采用微弱信號檢測技術(shù)實現(xiàn)對直流電流和諧波電流的準(zhǔn)確測量。本文針對直流光學(xué)電流互感器的信號檢測展開研究。而基于法拉第磁光效應(yīng)的直流光學(xué)電流互感器以其種種優(yōu)點發(fā)展迅速，必將取代傳統(tǒng)的電流互感器。第5章 總結(jié)與展望現(xiàn)階段，高壓直流輸電已在我國得到了快速發(fā)展，直流電流互感器是直流系統(tǒng)中測量與保護的最基本單元，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到直流輸電設(shè)備的安全以及運行的穩(wěn)定性。本章針對基于調(diào)制解調(diào)法的直流光學(xué)電流互感器的直流電流測量展開研究，設(shè)計了測量系統(tǒng)框圖，推導(dǎo)了測量過程的相應(yīng)公式，并在LabVIEW環(huán)境下進(jìn)行了仿真。（.）開始增加時，由于信號增加而噪聲不變，輸出信噪比可以超過54dB，%的測量精度，如圖46所示。（.）時，未采用調(diào)制解調(diào)法時，信噪比達(dá)到27dB，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)信號處理后，輸出信噪比達(dá)到54dB，%。經(jīng)過測量，（.）左右，針對直流光學(xué)電流互感器弱信號強噪聲的特點，（.）間的十個輸入電流值對輸入信噪比和輸出信噪比進(jìn)行測量，信噪比，其中和分別為信號及噪聲電壓的有效值，得到的信噪比曲線如圖45所示。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高通濾波器的截止頻率選取不同的值時，滿足國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)，式中為輸出直流，為輸入直流，為系數(shù)，為常數(shù)，則對于不同的截止頻率下輸出與輸入直流值之間的關(guān)系如表41所示，高通濾波器截止頻率的選定主要取決于光電探測器所帶來的內(nèi)部噪聲。噪聲的類型包括高斯白噪聲和1/f噪聲，這些噪聲均可由LabVIEW模擬給出，調(diào)制信號及解調(diào)信號用信號發(fā)生器生成，高通濾波及低通濾波功能由濾波器模塊實現(xiàn)。根據(jù)本文的設(shè)計經(jīng)驗，信噪比最嚴(yán)重時可達(dá)到20dB。圖42 虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)成框圖用LabVIEW對基于調(diào)制解調(diào)法的直流光學(xué)電流互感器的直流電流測量過程進(jìn)行仿真，仿真程序和前面板如圖444所示。使用LabVIEW開發(fā)環(huán)境，用戶可以創(chuàng)建32們的編譯程序，從而使常規(guī)的數(shù)據(jù)采集、測試等任務(wù)得以高速執(zhí)行。LabVIEW是建立在Windows基礎(chǔ)上的圖形融會貫通虛擬儀器開發(fā)平臺，它采用圖形化語言（G語言）編程，界面形象直觀，操作簡單，并且編程易學(xué)易懂，省時省力，可以節(jié)省大量系統(tǒng)的開發(fā)時間，而且模型化功能強，許多數(shù)字信號處理的算法被集成為圖形化模塊，用戶只需掌握該模塊的輸入輸出的接口功能即可?？梢钥闯觯ㄟ^運用調(diào)制解調(diào)方法對被測電流進(jìn)行頻譜遷移，可以除去系統(tǒng)中存在的噪聲，獲得被測信號。則可得輸出 （47）由式（47）可知，輸出為一直流，其中和可測得，V為一常數(shù)，根據(jù)選用的材料不同而不同。取調(diào)制信號，調(diào)制頻率f=40kHz，遠(yuǎn)離噪聲的頻帶。鑒于信號與噪聲的頻段相重疊的特點，無法直接用傳統(tǒng)的濾波器來濾除噪聲。由第二章所設(shè)計的直流光學(xué)電流互感器的結(jié)構(gòu)圖27及式（43）可知，光電探測器能夠線性的將光強信號（）轉(zhuǎn)換為電壓信號（V），即該電壓信號與被測直流電流i成線性關(guān)系，但與此同時，也引入了光電探測器的內(nèi)部噪聲。其中，馬呂斯定律的描述是：一束光強為的線偏振光，透過檢偏器以后，透射光的強度為，式中為線偏振光的光振動方向與檢偏器透振方向間的夾角。基于調(diào)制解調(diào)法設(shè)計的直流電流檢測系統(tǒng)框圖如圖41所示：圖41 基于調(diào)制解調(diào)的直流電流測量系統(tǒng)本文所設(shè)計的直流光學(xué)電流互感器是基于法拉第磁光效應(yīng)的，一束偏振光沿電流所產(chǎn)生的磁場方向通過Faraday材料時，其偏振面所發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角與被測電流成正比。所謂調(diào)制就是使一個信號的某些參數(shù)在另一信號的控制下發(fā)生變化的過程，輸出信號為已調(diào)制波。第4章 直流電流檢測的仿真分析在測量系統(tǒng)中，除了傳感器輸出的測量信號外，還含有各種噪聲，而傳感器的輸出信號一般又很微弱，將測量信號從含有噪聲的信號中分享出來是測量系統(tǒng)的一項重要任務(wù)。其中調(diào)制解調(diào)的方法在用于直流電流測量時，結(jié)合第二章的信噪分析，可對直流信號進(jìn)行頻譜遷移，避開噪聲的頻譜范圍，然后對濾波信號進(jìn)行解調(diào)，即可得到直流電流，較之其他方法簡便易行，故本文選用調(diào)制解調(diào)法用于直流電流的測量，采用相關(guān)檢測法實現(xiàn)對諧波的檢測。針對直流輸電線路直流側(cè)的諧波電流及噪聲特點，用相關(guān)檢測法對諧波進(jìn)行檢測可以有效消除噪聲。通過正交矢量型相關(guān)檢測及數(shù)字信號處理，可得到信號的幅值和相位信息。（7）調(diào)制解調(diào)法能夠?qū)χ绷餍盘栠M(jìn)行頻譜遷移，將信號頻率遷行色匆匆到遠(yuǎn)離噪聲的頻帶之外，用傳統(tǒng)的濾波器就可以除去噪聲，再通過解調(diào)來還原初始信號，適合于直流電流的測量。（6）混沌系統(tǒng)、隨機共振方法和二維相干技術(shù)最近研究比較多，但其理論還不是很完善，尤其是隨機共振方法只有當(dāng)系統(tǒng)非線性，信號與噪聲達(dá)到某種匹配時背景噪聲才會增加微弱信號傳輸，以提高輸出信噪比。（5）小波分析檢測微弱信號對非平穩(wěn)信號的噪聲降低具有無可比擬的優(yōu)點，可有效區(qū)別信號中的突變部分和信號中的噪聲部分。（3）希爾伯特黃非常適于檢測現(xiàn)實生活中普遍存在的大量頻率隨時間變換的非線性非平穩(wěn)信號，具有很高的信噪比，但其需要進(jìn)行多次3次樣條插值，費時較長，實時性較差，不能很好的滿足電力系統(tǒng)實時測量要求。取樣積分適用于恢復(fù)高頻信號，數(shù)字式平均法更適用于低頻和中頻信號。比較上述常用的微弱信號檢測方法，得到以下結(jié)論：（1）鎖定放大器實質(zhì)上是相關(guān)檢測原理的一個特例，其技術(shù)已經(jīng)相對成熟，輸入信號必須為交流信號，利用LPF的窄帶化來提高其信噪比，主要測量幅度較小的直流信號或慢變信號，只能檢測淹沒在噪聲中的正統(tǒng)信號的幅度和相位，而對于噪聲中的脈沖波形，LIA的低通濾波器會濾除其高頻分量，導(dǎo)致波形畸變，但在電力系統(tǒng)中，頻率可基本上認(rèn)為是書籍的，所測的電流為交流信號，提取出準(zhǔn)確的幅度和相伴即可得到準(zhǔn)確的波形，所以可以采用該方法進(jìn)行微弱信號檢測，但其電路相對比較復(fù)雜，而且LPF的時間常數(shù)越大，等交噪聲帶寬越窄，SNIR越大，所需要的測量時間也越長，可以考慮采用其他的改進(jìn)措施對其進(jìn)行改進(jìn)。調(diào)制解調(diào)有調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相三種形式，當(dāng)被測信號與噪聲頻帶重疊時，為了便于區(qū)別信號與噪聲，往往給測量信號賦予一定特征，即進(jìn)行調(diào)制，將被測信號進(jìn)行頻譜遷移，然后再用與調(diào)制信號同頻的信號進(jìn)行解調(diào)得到測量信號。自適應(yīng)濾波所采用的最優(yōu)準(zhǔn)則有最小均方差準(zhǔn)則，最小二乘準(zhǔn)則，最大信噪比準(zhǔn)則，統(tǒng)計檢測準(zhǔn)則以及其他一些最優(yōu)準(zhǔn)則，其中應(yīng)用最廣泛的準(zhǔn)則是最小方差準(zhǔn)則。自適應(yīng)噪聲抵消不需要預(yù)告知道干擾噪聲的統(tǒng)計特性，它能在逐次迭代的過程中將自身的工作狀態(tài)自適應(yīng)地調(diào)整到最佳狀態(tài)，對抑制寬帶噪聲或窄帶噪聲都有效，因此自適應(yīng)噪聲抵消在通信、雷達(dá)、聲納、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。鎖定放大器掏噪聲有三個基本出發(fā)點：（1）用調(diào)制器將直流或慢變信號的頻譜遷移到調(diào)制頻率處，再進(jìn)行放大，以避開1/f噪聲的不利影響（2）利用相敏檢測器實現(xiàn)調(diào)制信號的解調(diào)過程，可以同時利用頻率和進(jìn)行檢測，噪聲與信號同頻又同相的概率很低（3）用低通小小器而不是用帶通濾波器來抑制寬帶噪聲，低通濾波器的頻帶可以做得很窄，而且其頻帶寬度不受調(diào)制頻率的影響，穩(wěn)定性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于帶通濾波器。然后對于這些間隔的信號進(jìn)行取樣，并將處于相同位置的取樣進(jìn)行積分或平均。脈沖波形或脈動小型的快速上升沿和下降沿包含豐富的高次諧波分量，鎖定放大器輸出級的低通濾波器會濾除這些高頻分量，導(dǎo)致脈沖波形的畸變，對于這類信號的測量，必須使用其他有效的方法，取樣積分與數(shù)字式平均就是這樣的方法。相干技術(shù)方法分為三代：第一代算法是基于互相關(guān)的一種算法，這種算法在信噪比較高的情況下對信號有較好的分辨能力，但抗噪能力較差，第二代算法是基于相似的算法，與第一代算法相比是計算相干性較好的算法，且分辨率較高，但資料品質(zhì)對相干處理的效果仍有一定的影響，第三代算法是基于特征結(jié)構(gòu)的一種算法。具體來說，間歇性混沌是指系統(tǒng)從有序向混沌或混沌向有序轉(zhuǎn)化時，在非平衡、非線性條件下，當(dāng)某些參數(shù)的變化達(dá)到某一臨界閾值時，系統(tǒng)的時間行為在周期運動和混濁運動兩者之間振蕩，有關(guān)參數(shù)繼續(xù)變化時，整個系統(tǒng)由間歇性混沌發(fā)展成混沌?；煦鐧z測是與現(xiàn)在有的各種檢測方法完全不同的信號處理方法，它主