基于带内置信号源示波器的FRA系统研究

摘要

随着自动控制、电力系统与材料工业等领域的发展，对控制系统设计、变压器状态检测、材料绝缘特性检测等技术的研究成为人们关注的热点。而频响特性分析(Frequency Response Analysis，FRA)在这些研究中有着非常重要的作用。根据FRA可以分析系统的运动特性，判断变压器绕组是否变形，且可以分析绝缘材料的电解质响应。然而，目前FRA系统严重依赖其独立的硬件平台，硬件结构复杂，这导致实现FRA系统的成本非常高。为此，提出以带内置信号源的示波器为硬件平台设计FRA系统的方法。该方法不影响示波器功能，无需硬件成本，开发成本非常低。论文主要完成了以下工作:
　　 (1)对传统的FRA系统进行研究与分析，结合实际应用，提出了以带内置信号源示波器为硬件基础的FRA系统设计方法，并给出了FRA的系统模型。
　　 (2)设计出了信号采样算法，可采集到满足特定条件的系统输入、输出信号;设计出了FRA矢量计算算法，可根据采样数据计算出频响特性。
　　 (3)添加相应的软件模块，实现了带内置信号源示波器的FRA的原型系统，并进行了系统精度、效率、测量带宽的检测实验。
　　 实验结果表明，基于带内置信号源示波器的FRA系统具有较高的测量精度，测量效率，和较大的测量带宽。并且该系统具备多种测量功能，如点频、线性扫频、对数扫频等。因此，对基于带内置信号源示波器的FRA系统的研究，具有重要的实用价值和广阔的应用前景。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 频率响应概述

1．3 FRA的研究现状

1．3．1 频响特性分析方法

1．3．2 FRA系统的研究现状

1．4 主要工作及内容安排

1．5 本章小结

2 FRA系统的建模与分析

2．1 系统建模

2．1．1 传统的建模方法

2．1．2 基于具有内置信号源的建模方法

2．2 模块化分析

2．2．1 模块的分割以及联系

2．2．2 模块的分析

2．2．3 矢量运算模块

2．3 本章小结

3 FRA系统的设计

3．1 采样模块的设计

3．2 模数转换模块的设计

3．3 通道校准模块设计

3．3．1 增益校准设计方案

3．3．2 相移校准方案的改进

3．4 显示模块设计

3．4．1 对数扫频网格的绘制方案

3．4．2 数值旋钮调节方案

3．4．3 曲线位置及大小的自适应调整方案

3．5 远程通讯中命令解析方案的设计

3．6 按键控制设计

3．7 本章小结

4 辅助测量功能实现

4．1 交直流耦合设定功能实现

4．2 扫描参数设定功能实现

4．3 线性扫描与对数扫描设定功能实现

4．4 单次扫描与连续扫描设定功能实现

4．5 手动点频与自动扫描设定功能实现

4．6 扫描频率点追踪标记设置功能实现

4．7 显示标尺调节功能实现

4．8 CSV文件格式存储和BMP图片格式存储功能实现

4．9 远程通讯功能实现

4．10 显示功能实现

4．11 本章小结

5 FRA系统测试与实验结果分析

5．1 FRA系统测试结果分析

5．2 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

6．2．1 丰富功能

6．2．2 优化算法改进性能

致谢

参考文献