電磁輻射的檢測方法精選(九篇)

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第1篇：電磁輻射的檢測方法范文

關鍵詞：現(xiàn)代工業(yè);環(huán)境污染;電能或電力

Abstract: “The modern electric power and power pollution "the subject is the modern industrial cause environmental pollution this reality lead an outstretched. Electric power or power is recognized as clean power. But it is well known, it also has the pollution.

Keywords: modern industry; Environmental pollution; Power or power

中圖分類號：TM727文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

《現(xiàn)代電力與電力污染》這個題目是現(xiàn)代工業(yè)引起環(huán)境污染這一現(xiàn)實引伸出來的。電能或電力是公認的清潔動力。但眾所周知，它也存在著污染。在電能的形成過程中，如火力發(fā)電廠的煙氣、灰渣造成的常規(guī)環(huán)境污染、核電站可能造成的核輻射污染，大型水電站的建設可能出現(xiàn)的生態(tài)平衡問題等等。電能形成后，在傳遞、變換過程中電磁波輻射造成的環(huán)境污染等等。

電能已成為經濟發(fā)展、社會生活的重要部分。隨著電磁能利用范圍的擴大與利用能量的日益提高，存在于地球上的電磁波不斷地增強而且頻帶極寬。這種電磁波與宇宙雜波相比較，對人類的社會生活和國民經濟有著巨大的影響。它不僅直接影響到各個領域中電子設備的正常工作，使之信息失真，控制失控，更為嚴重的是，在大強度電磁輻射長期作用下，可使生物的生理、生態(tài)受到影響和危害，影響人的健康和活力。這也造成了環(huán)境污染，即所謂電磁煙霧。

電磁煙霧以及由電磁煙霧引起的電磁污染問題，早就引起了人們的重視、研究并運用工程技術手段來解決電磁干擾與危害問題，力圖減少或消除污染。早在1903~1904年，瑞士在鐵路部門就測出交流系統(tǒng)對電話的明顯干擾。在第一次世界大戰(zhàn)前，美國電機工程師協(xié)會(mEE)就制定了“波形標準”，1919年就算出了“電話干擾系數(shù)”來度量電力系統(tǒng)對電話的干擾。1934年成立了“國際無線電干擾特別委員會”(CISPR)。這個委員會下設A、B、C、D、E及F六個分委員會，分別研究與此有關的六類對象與內容，即檢測方法、檢測儀器；高頻設備檢測標準；高壓線、發(fā)電站、變電站及其它電源；內燃機車、專用電氣設備；電視機、收音機；其它家用電器。

CISPR建立后，首先在測定方法、干擾標準與抑制技術上，進行了長期的研究，重點探討了電子設備與電氣設備處于共存、互不干擾的條件，并取得了進展。1958年一個名叫射頻干擾組(Group on Radio Frequency Interference，即C-RFI)的組織將電力與電子工程師協(xié)會(即IEEE)所命名的電磁兼容性組(Group on Electromagnetic Compatibility，即G--EMC)的機構叫做無線電干擾。1964年又將G---EMC改為EMC。然而，幾經推敲后，將“電磁廉容性”擴展到更加廣泛的領域之中。同時將EMC作為電子裝置與電力設備互不干擾相互共存的專用語了。

隨著電磁污染問題的日益嚴重，研究的深入與發(fā)展，解決的工程技術手段的進展、發(fā)展與完善，近二三十年新創(chuàng)立了一門邊緣學科“環(huán)境電磁工程學”或“環(huán)境電磁兼容學”，在電磁與電磁控制領域內進行廣泛而深入地研究與探討。

環(huán)境電磁學的研究內容，根據IEEE的G--EMC學報的概括，為(1)研究電磁檢測方法和防止電磁干擾技術，以及有關儀器、儀表及設備的使用技術；(2)研究電子設備的靈敏度、衰減度以及兼容技術；p)研究若干干擾源及其特性。又如懷特(White)所著

(一)研究由于電磁能的利用范圍不斷擴大和不斷發(fā)展帶來的變化；

(二)研究電磁輻射在環(huán)境中的分布特點與規(guī)律，電磁與高溫、高濕、放射性等多項的作用；

(三)研究電磁場對人體的危害和對武器裝備、可燃性油、氣類等的潛在危險性；

(四)研究電磁輻射所引起的工業(yè)干擾及其干擾特性；

(五)研究電磁場強度測定儀器、標準計量理論以及檢測方法與操作技術；

(六)研究電磁和諧條件，制訂工業(yè)干擾與輻射安全衛(wèi)生標準；

(七)研究電磁輻射作用區(qū)域，探討電子敏感儀器、導彈等武器裝備以及燃性油的安全放置位置與距離；

(八)研究抑制技術與防護方案；

(九)研究與上述內容相應的理論。

從以上內容可以看出，就電力系統(tǒng)而言，電磁污染，相應的電磁環(huán)境學研究的是電力設備對周圍電子設備的影響與防護。

本文講的“電力污染”與相應這一問題提出的“電力環(huán)境”這一概念是指電力系統(tǒng)內部(包括電力用戶的用電器具)某些元件產生的污染對與系統(tǒng)相連接的電氣設備(通過地相連接的金屬管道及構件)的影響與防護，以及對周圍通信系統(tǒng)的干擾與影響。

現(xiàn)代電力的超高電壓，特大電流形成強大電磁場對環(huán)境的污染日趨嚴峻了。這是電磁環(huán)境工程學的任務。電力工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了新的情況、出現(xiàn)了新的污染。

一、機電設備容量增大，應用廣泛，節(jié)省材料變得十分有意義，如鐵芯正常工作點選得比較飽和，設備工作于十分接近非線性狀態(tài)。

第2篇：電磁輻射的檢測方法范文

【關鍵詞】 智能檢測儀 微弱信號 處理辦法

智能檢測儀對于電子行業(yè)的發(fā)展具有重要的作用，但是在智能檢測儀的工作過程中，由于復雜的電磁環(huán)境的干擾，導致微弱信號在工作中受到影響，阻礙了智能檢測儀的正常平穩(wěn)的工作，所以有針對性的加強對微弱信號檢測工作中存在問題的分析，并進行探討是十分必要的[1]。

一、智能檢測儀的概念

智能檢測儀的概念：智能檢測儀是一種智能型的測量控制儀表，能夠對溫度以及壓力做出精確的反映，同時也可以實現(xiàn)聯(lián)合，能夠與傳感器和變送器等構成各種類型、各種功能的測量控制系統(tǒng)。智能檢測儀的信號輸入并不是固定的，可以根據實際的需要，靈活的改變，還可以與熱電偶和其他的標準電壓、電流信號，熱電阻進行搭配。智能檢測儀還自帶報警功能，分為四路報警，操作者可以根據需要將報警輸出任意的定義，一般是上限報警和下限報警。同時還可以實現(xiàn)與0-10mA、4-20mA標準電流的輸送及12VDC/50mA、5VDC/50mA、24VDC/50mA饋電輸出。智能檢測儀的特點是采用當今最先進的ATMEL單片微機作主機，減少了部件，提高了可靠性。其次是輸出接口采用模塊化結構，功能配置方便靈活。另外集多種輸入型號、輸出方式于一機。還有用WATCHDOG電路、軟件陷阱與冗余、掉電保護、數(shù)字濾波等技術，注重現(xiàn)場容錯能力，使整機具有很強的抗干擾能力。最后是采用雙四位LED數(shù)碼顯示，可同時顯示測量值與第一報警值。通過光柱（20線）顯示測量值[2]。

二、微弱信號處理方法研究

2.1 基于有限元法

1、PCB中電磁干擾源。因為在微弱信號檢測過程中，容易受到來自內部和外界各種因素的干擾，因此電磁干擾源也是多種多樣的。其中包括高頻信號線產生的電磁輻射、分布電感耦合引起的串擾等等，這些都對微弱信號的工作產生嚴重的影響[3]。PCB中的電磁輻射分為兩類。一種是電場輻射，另外一種是磁場輻射。電場輻射產生的原因是在PCB設計走線時，走線的長度是電磁輻射波長四分之一的奇數(shù)倍，這時的PCB中的金屬線條就充當了天線的角色，向外界輻射高頻度的電磁能量，在此同時外部的電磁輻射也會對金屬線條產生干擾。應當注意的是在微弱信號的工作過程中，其自身的電子元件會對接受道德電子輻射進行調頻和控制，會產生相應的電子噪音，從而對用于檢測微弱信號的電子設備內部的高頻度電路產生不良的影響，而且還會影響到設備內部的中低頻度的電路。PCB中的磁場輻射產生主要是由印制線條造成的。印制線條的長度很小，尤其是和工作的波長相比，是遠遠小于的，因此可以運用偶極子天線的原理進行解釋。電偶極子的另外一個成為是電流元，它的長度以及它的橫向的尺寸和工作的波長相比都是較小的[4]。

2、PCB的抗干擾設計措施?？垢蓴_設計的措施需要用專業(yè)的方法，一般采用的是電磁兼容設計的方法，還有另外一個稱謂是低噪聲設計法。在進行設計的時候一般包括三個環(huán)節(jié)，布局、布線和接地。布局這一環(huán)節(jié)是十分重要的一個組成部分，因為布局的質量好壞與否直接決定了接下來走線的科學合理以及測控系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。所以在進行布局的過程中，要綜合的考慮各個方面的因素，力求做到布局的質量高，為后續(xù)的布線工作做好基礎準備。在布局時，具有邏輯關系的電子元件應該盡量要就近的放置，那些易受到干擾的、小電流電路等電子元件應該在放置的時候需要有一定的安全距離，盡量的和數(shù)字邏輯元件之間留的較遠。另外微弱信號檢測工作中，盡量的選用低速的芯片進行操作，保證檢測工作的順利進行。還應當注意的是PCB在進行檢測的過程中，要根據電流強度的不同進行區(qū)分，將電流大小不同的板塊進行分開和隔離。并且要注意的是PCB在設計的過程中盡量將干擾源和敏感器件之間的距離放大一點，比如是DAC芯片等，屬于比較敏感的電子元件，所以就應該的和PCB之間的距離拉開。并且在進行DAC參考電壓端的放置時，要和數(shù)字信號線之間保持一定的距離，保證避免遭受電磁的輻射和干擾，從而影響電壓的平穩(wěn)，造成上下的波動[5]。在微弱電路檢測中，對時鐘的走線要進行合理的布置，線長要適中，最好是短一點，并且在走線區(qū)域內都要進行隔離。在設計環(huán)節(jié)要最大程度的避免出現(xiàn)直角走線，因為將走線的角度確定為45度的設計，可以在很大程度上降低和減少對外部的電磁輻射。另外為了減少電磁之間的相互干擾，PCB在設計過程中大信號線的走線布局，要和小的型號走線避免靠近，尤其是在走線時出現(xiàn)平行走線的情況。這些方式有利于在很大程度上降低來自于外界的干擾，避免對敏感的信號線產生不良的影響。還有要注意在布線過程中，盡量的較少或者完全的不在小信號線的周圍設置電流環(huán)路，當出現(xiàn)特殊的情況不得不設置的時候，要盡量采用調整布線方向的方式，從而減少電流環(huán)路區(qū)域的面積，尤其是不要在對噪聲特別敏感的電子元器件的周圍出現(xiàn)布線的設置。

3、微弱信號檢測電路PCB的電磁場仿真。利用微弱信號檢測電磁場的仿真，首先是要建立相關的仿真模型。Ansoft Designer是綜合了電磁仿真、建模等物理原理，用有限元法解決電磁場問題的軟件，同時該軟件在仿真模型的建立中發(fā)揮著重要的作用。采用混合電位積分方程的計算方法，利用矩量法來計算相關的電流密度，得到參數(shù)J，從而根據得到的參數(shù)計算出S參數(shù)。接著利用Protel DXP軟件畫出PCB設計的方案，最后在Ansoft Designer軟件中導入，結合實際的情況需要，根據實際的參數(shù)建立仿真模型。

其次是在建立PCB仿真模型之后，還要根據實際的情況添加激勵端口，設置所需要的激勵增幅值。在設置的環(huán)節(jié)都完成之后需要對模型進行分析工作的準備。設定分析的各項條件，掃描的頻率、求解的頻率等等。最后的環(huán)節(jié)是進行檢驗，檢驗合格方可進行分析工作，不合格的需要進行重新的設定，知道檢驗合格才能進行下一步的工作。最后根據對仿真模型分析的結果，對PCB設計中的走線方向和方式進行適當?shù)恼{整，對距離較近或者是相同方向的信號線，要注意保持安全的距離，防止相互之間的干擾。另外對于垂直距離之間的走線，應當注意避免直角走線的情況。還要注意對那些比較敏感的信號線在走線設計的過程中，要盡量的遠離場強較強的地方，減少影響。

2.2 基于電磁屏蔽法

1、屏蔽原理分析。屏蔽是指通過用導電的材料，以及具有導磁功能的材料制成的屏蔽體，把電磁的能量限制在一定的范圍之內，從而大大的削弱電磁的傳輸。在現(xiàn)階段一般采用的屏蔽措施是通過對一些較敏感的電子設備和元器件進行保護，阻止外部的帶電磁場對設備內部產生影響，降低外界的電磁環(huán)境和電磁輻射對電子設備的內部產生影響。另外，一些具有比較嚴重干擾能力的電磁器件，會采用隔離的措施進行保護，從而減弱和降低電磁泄露。屏蔽的原理有很多種，大體上屏蔽的方式分為三類：電磁屏蔽和磁場的屏蔽，以及電磁的屏蔽。

2、屏蔽效能分析。對于屏蔽效能的分析，一般通過計算來驗證。屏蔽的效果用公式可以表示，傳輸系數(shù)T與屏蔽效能SE之間存在一定的比例關系。在公式中字母T所代表的是在屏蔽之后，某一處的場強（用字母E1和H1表示）和未經屏蔽處理之前的場強（用字母E2和H2表示）之間的比，由此可以得出關系式：即有對電場存在T1=E1/E2的反比例關系；對磁場存在T2=H1/H2的反比例關系，并且在關系式中，傳輸系數(shù)的值，也就是T的值越小，代表著該屏蔽效能越強，屏蔽的效果越佳。另一方面屏蔽的效能（用字母SE表示）也存在一定的比例關系，是指經過屏蔽之后某一處的場強E1和H1與和之前未經過屏蔽處理的場強E2與H2之間形成的比，所得到的數(shù)據單位是dB，由此可以得出公式：對電場存在S1=20log（E1/E2），對磁場存在S2=20log（H1/H2）的關系。并由此可知，屏蔽的效能值，也即是S值越大，代表著屏蔽物體所產生的屏蔽效果越強。利用屏蔽效能對屏蔽物體所產生的效果進行表示，能夠在進行多層屏蔽體的效果計算過程中，直接簡單的通過加減運算就能夠表示出整體的屏蔽效能，更加的直觀簡潔。

3、孔縫對屏蔽效能的影響。電磁波要對系統(tǒng)內部產生電磁干擾，一般會通過兩種形式。一種是利用設備的天線耦合，另一種是從設備的縫隙進入。針對第一種情況，為了防止外界電磁的干擾，可以加裝相關的抗干擾電子元件對設備進行保護。但是另一方面電子設備的內部不可避免的存在孔縫，孔縫會導致內部電磁對外界的輻射，也更容易的使外界的電磁干擾直接的進入電子設備的內部，難以保證屏蔽的效果。屏蔽效果還受到孔縫尺寸和面積的影響，一般來說，矩形孔縫造成的電磁輻射和泄漏要遠遠的大于方形或者是圓形孔縫所造成的電磁污染，然而方形孔縫造成的電磁泄漏比圓形的泄漏要嚴重得多。

4、Ansoft HFSS中屏蔽效能仿真分析。Ansoft HFSS是針對于微波電子器件的設計，利用有限元法解決電磁場問題，對電磁場數(shù)值進行高精度仿真的一款軟件，在電子領域的各個行業(yè)中應用廣泛。利用該軟件進行屏蔽效能的仿真分析，可以總結出：避免在屏蔽物體表面留下縫隙，否則會降低屏蔽的效果，另外，在必須要有縫隙的情況下，盡量減小縫隙的面積，采用圓形空洞，減少電磁的泄漏；敏感的元器件在放置過程中要遠離孔縫，從而減少電磁的干擾，提高屏蔽的效果。

三、結束語

綜上所述，在電子技術的發(fā)展過程中，智能檢測儀微弱信號電路檢測工作能夠發(fā)揮重大的作用，保證了不受電磁輻射的干擾，同時通過對微弱信號的處理辦法的探討，有利于提高抗電磁干擾的能力，保證電子系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

參 考 文 獻：

[1]朱維娜，林敏.基于隨機共振和人工魚群算法的微弱信號智能檢測系統(tǒng)[J].儀器儀表學報，2013，11：2464-2470.

[2]宋毅，楊裕翠.散射式低能見度無線預警檢測儀設計[J].測控技術，2013，10：55-58.

[3]劉旭飛.強噪聲下微弱信號處理方法研究[J].科技信息，2012，07：83-84.

[4]黃佳亮.微弱信號檢測的噪聲和處理方法[J].儀器儀表與分析監(jiān)測，1995，01：38-54.

第3篇：電磁輻射的檢測方法范文

二十世紀科學家和工程師從長波、中波、短波、超短波、射頻、微波頻段推進，掌握了有關電磁波從低到高的應用，當前從直流至100GHz的發(fā)生、變換、檢測方法比較成熟，對于100GHz以上的頻段了解不多。另一方面，光波的應用，從可見光開始，低端向紅外線擴展，達到遠紅外，高端向紫外線擴展，達到x射線甚至子射線。如果我們注意到高端微波0．1THz(100GHz)與最低遠紅外線30um(10THz)之間存在一個空白的太赫茲THz頻段(或波段)，對該區(qū)段內無論電磁波或光波都鞭長莫及，知之甚少，被視為未開墾的THz頻段或間隙。這種情況到了1995年開始突破，許多研發(fā)成果不斷出現(xiàn)，某些應用顯示THz(或稱T射線)可為人類提供豐富的頻率資源。THz頻段(0．1THz～10THz)跨越無線電波的高端與光波的低端，充分證明馬克思威爾理論的正確性，THz頻段將在二十一世紀為人類開拓新的應用。

對THz電磁波的認識取得進展

在研發(fā)和推介THz電磁波方面，美籍華人張希成教授的貢獻和成就卓著，他是開拓T射線研究領域的學術權威之一。1980年代初他從北京大學物理系畢業(yè)后，赴美國Brown(布朗)大學深造，曾在麻省理工學院擔任客座科學家，哥倫比亞大學電機系研究員，現(xiàn)任美國Rensselaer(倫斯勒)理工學院電機、計算機和系統(tǒng)工程系教授，THz研究中心主任，同時又是美國物理學會、光學學會和IEEE學會的資深會員。張希成教授不遺余力推動國際合作和共享成果，使THz電磁波獲得國際科學界的共識和重視。2004年美國技術評論(Technology Re―view)評選“改變未來世界十大技術”時，將T射線作為其中的緊迫技術之一。張希成還是中國科學院、首都師范大學、廈門大學的客座教授，為我國發(fā)展THz電磁波技術、技術合作、交換學者做了許多有益工作。張希成等美國學者提出“下一代射線，T射線!”的口號，同時認為二十一世紀是THz時代，在提高和普及兩方面都產生很大影響。

事實上，十年前我們對THz波段的電磁輻射和光學特性的了解非常有限，由于無線通信的迅猛發(fā)展使10GHz以下頻段全部被占用，需要向更高頻段擴展，網絡傳輸借助光纖和激光技術使10Gb／s實用化，60Gb／s以上正在開發(fā)中。無線通信和網絡傳輸都面臨頻譜資源的拓展，探索更高頻段的THz勢在必行。從光學應用方面，科學家預期T射線含有豐富的可用信息，通過T射線的發(fā)射、反射和透射光譜的研究將在物體成像、醫(yī)療診斷、安全檢測、生物科學、射電天文等尖端學科提供更廣泛的應用前景。得益于近二十年激光技術、光電技術、數(shù)字電路、飛秒(fs,10-12s)測量等先進科技，十年不懈攻堅，終于打開THz波之門，對THz波有了初步的了解，THz電磁波將如其它電磁波和光波那樣，給人類社會活動帶來更深遠的影響。

從電磁輻射和光波輻射角度來看，從低頻至微波，紅外線至紫外線都有電離輻射和非電離輻射。電離輻射是原子的外層電子所激發(fā)出來的輻射能量足夠大，達到電子躍遷而電離出所屬原子。x射線、丫射線和宇宙射線具有電離輻射特性，可用于人體醫(yī)學檢查和物理探傷，但劑量過大會引起人體損傷。非電離輻射是原子的外層電子的輻射能量不夠大，達不到躍遷而只是改變軌道，沒有離開所屬的原子。從低頻至微波都有非電離輻射，各個頻段的電磁輻射各有所用，低于1GHz主要用在通信和測量，1GHz－10GHz用在移動通信、衛(wèi)星通信、雷達、網絡傳輸、微波爐，高于10GHz用在光纖通信、網絡傳輸、航天／軍事通信。電磁波的非電離輻射無處不在，它對人體皮膚有穿透作用，產生熱效應，在規(guī)定的電平下輻射尚無明顯的損壞人體器官實例。THz波處在微波高端至紅外射線之間，仍屬非電離輻射，故輻射量不強烈，容易被水和空氣吸收，但相干性好，便于成像。

THz電磁波的產生和檢測

任何黑體在10度K以上的溫度都有THz電磁波發(fā)射，但非常微弱而無法應用。直至2000年代初，THz電磁波只能用同步輻射光源、返波振蕩器、大功率固體激光器產生，但輻射量很微弱。

在THz電磁波產生方面，使用晶體管器件雖然能夠產生100GHz(0．1THz)的振蕩，但是功率和頻率穩(wěn)定性都不夠。目前100GHz的信號是借助倍頻電路來獲得的，變容二極管或肖特基二極管作倍頻應用時，超過100GHz的頻譜衰減很快，很難進入THz波段。最有希望產生THz電磁波的是半導體晶體，某些特殊晶體可在fs電脈沖激勵下獲得短暫的THz光波發(fā)射。連續(xù)發(fā)射THz電磁波的器件至今尚未研制成功，沖息脈沖的THz光波的產生也是近幾年才得到的成果。

最簡單的可在實驗室條件下獲得的脈沖THz波振蕩源，是低溫砷化鎵(LT-GaAs)、半絕緣砷化鎵(SI-GaAs)、磷化銦等半導體，在半導體襯底兩面淀積金屬圖形電極，通常是偶極子天線，電極兩端施加40V的偏壓。半導體襯底在鈦一藍寶石(Ti-Saph)激光源100fs脈沖的激勵下，當能量超過半導體襯底的能帶間隙時，在天線電極兩端產生載流子電荷，再經偏壓加速使電荷產生THz波段的光子。在間隙產生的光電感應電流具有極快速的上升時間，而LT―GaAs材料的載流子壽命很短，形成寬度約2ps的THz脈沖。隨襯底所用的半導體材料和激光源的不同，這種辦法能夠獲得ps至ns的THz脈沖電流，輸出功率電平是nW級。由于輸出功率很低而頻率覆蓋范圍很廣，背景噪聲往往高于信號功率，因而，THz波信號的接收需要先進的高靈敏度檢測系統(tǒng)。

第4篇：電磁輻射的檢測方法范文

（國網遼寧營口供電公司，遼寧營口115000）

摘要：GIS局部放電檢測是GIS絕緣狀態(tài)監(jiān)測的一種科學有效的方法。當今，局部放電信號類型的識別越來越受到電氣試驗技術人員的重視。現(xiàn)基于特高頻檢測方法，對GIS局部放電中幾種典型缺陷的檢測及模式識別進行研究。

關鍵詞 ：特高頻；局部放電；典型缺陷；模式識別

0引言

氣體絕緣組合電器具有安全運行可靠性高、占地面積小、受外界干擾小等優(yōu)點，因此在城市供電的封閉式變電站中得到廣泛應用。GIS事故主要由絕緣故障引起，而絕緣故障早期的主要表現(xiàn)形式是局部放電（PartialDischarge，PD），它既是引起絕緣劣化的主要原因，又是表征絕緣狀況的特征量。

1GIS局部放電典型缺陷

國內外研究者根據大量的現(xiàn)場實際經驗研究，歸納出以下幾種PD典型缺陷：

（1）自由金屬顆粒放電。設備制造、組裝和操作過程中容易產生微粒，這些微粒在交流電場中發(fā)生隨機性位移，在移動過程中靠近GIS腔體高壓導體部分，在接觸前極易引發(fā)局部放電。自由金屬顆粒比固定金屬顆粒產生局部放電的可能性高出10倍以上。

（2）懸浮電位放電。此指設備內部元器件松動形成反復放電特征，此放電信號比較容易檢測出來。

（3）金屬尖端放電。GIS由于制造和組裝過程中工藝不良，不小心在腔體內壁產生的鋒利毛刺，在正常工頻狀態(tài)下不會發(fā)生擊穿放電，但在快速暫態(tài)過電壓作用下，會成為引發(fā)局放的很大的安全隱患。

（4）沿面放電。絕緣表面臟污、其他異物引發(fā)的絕緣沿面放電。

（5）內部氣隙放電。由于制造工藝不良，絕緣器件存在間隙、裂痕或氣泡等缺陷，導致在試驗電壓下發(fā)生閃絡所形成的表面樹形放電跡象。

2特高頻法基本原理

GIS腔體中PD源會產生電脈沖、氣體分解物、超聲波、電磁輻射、光、熱以及能量的損耗等特征，我們可以依據這些特征分別采用多種檢測手段對GIS腔體進行PD檢測。目前，特高頻（Ultra?highFrequency，UHF）法檢測技術在電力系統(tǒng)中應用比較廣泛。

PD會產生頻率在300MHz以上的特高頻電磁波信號，且傳播過程中衰減較快，但此頻段可有效避開電暈干擾，提高信噪比。GIS設備屬于金屬同軸構造，電磁信號可以沿著它有效地進行遠距離傳播，并通過GIS上眾多的盆式絕緣子等非鐵磁材料透射出來，再通過安置在不同位置的傳感器運用有限時域差分法對放電源進行定位。

3模式識別

3.1特征參量的提取

不同的PD類型對應的二維圖譜（PRPD）不同，得到的統(tǒng)計參數(shù)值也不同。本文采用統(tǒng)計參數(shù)法提取特征參量，進而描述各類圖譜的特征。通過提取PRPD圖譜的統(tǒng)計算子，進而可對局部放電進行模式識別，分析放電過程、放電類型、放電特性。統(tǒng)計算子就是對各類圖譜反映的信息量分布進行統(tǒng)計分析，得到定量參數(shù)描述圖譜的特征。統(tǒng)計算子包括：偏斜度SK、突出度KU、放電量因數(shù)Q、相位不對稱度Φ和互相關系數(shù)cc。

3.1.1偏斜度

當cc≈1時，表示圖譜正負半周的輪廓相似；cc≈0時，表示圖譜輪廓差異較大。

3.2識別的結果

現(xiàn)對GIS中局部放電UHF的幾種典型圖譜介紹如下：

3.2.1自由金屬顆粒放電

放電幅值分布較廣，放電時間間隔不穩(wěn)定，其極性效應不明顯，在整個工頻周期相位均有放電信號分布，如圖1所示。

3.2.2懸浮電位放電

放電脈沖幅值穩(wěn)定，且相鄰放電時間間隔基本一致。當懸浮金屬體不對稱時，正負半波檢測信號有極性差異，如圖2所示。

3.2.3金屬尖端放電

放電次數(shù)較多，放電幅值分散性小，時間間隔均勻。放電初期通常僅在工頻相位的負半周出現(xiàn)；放電變強時，正負半周會出現(xiàn)一強一弱的情況，如圖3所示。

3.2.4沿面放電

放電幅值分散性較大，放電時間間隔不穩(wěn)定，極性效應不明顯，如圖4所示。

3.2.5內部氣隙放電

放電次數(shù)少，周期重復性低。放電幅值也較分散，但放電相位較穩(wěn)定，無明顯極性效應，如圖5所示。

4結語

當今，局部放電信號類型的識別越來越受到電氣試驗技術人員的重視。本文基于特高頻檢測方法，對GIS局部放電幾種典型缺陷的檢測及模式識別進行研究，具有一定的應用指導價值。鑒于現(xiàn)場環(huán)境中，不排除有一定的干擾信號，所以以上圖譜與試驗現(xiàn)場環(huán)境下可能有所差距。因此，研究更高級別的專家診斷識別系統(tǒng)，有利于提升模式識別的精準性。

［

參考文獻］

［1］楊圓，李成榕.典型GIS局部放電超聲波信號特征研究［J］.現(xiàn)代電力，2009，26（5）：18?23.

［2］律方成，張波.基于超聲波法的GIS絕緣缺陷類型識別［J］.電測與儀表，2014，51（14）：22?26.

［3］丁登偉，唐誠，高文勝，等.GIS中典型局部放電的頻譜特征及傳播特性［J］.高電壓技術，2014，40（10）：3243?3251.

［4］程序，顏廷利，詹花茂，等.GIS中局部放電UHF信號傳播特性研究［J］.高壓電器，2014，50（5）：30?35.

第5篇：電磁輻射的檢測方法范文

[關鍵詞] 電梯光幕；原理性能；檢測方法

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）08-0305-01

前言

電梯作為一種現(xiàn)代化科技產物，為人們的生活提供著較大的便利條件。但在電梯普及率日益升高的當前，許多電梯安全事故也層出不窮，對人們的人身安全及財產安全構成了一定威脅。因此，如何加強電梯光幕的檢測準確性，提高電梯的安全性，便成為一個亟待解決的重要問題。為實現(xiàn)電梯光幕靈敏度、安全性的提升，本文特對電梯光幕的原理性能及檢測方法進行了深入研究，現(xiàn)總結如下。

1.電梯光幕的原理性能概述

1.1電梯光幕的原理

組成電梯光幕的三個部分分別為紅外發(fā)射器、接收器、電源與輸出控制器，其主要原理在于對光電感應進行利用，由此形成電梯門安全保護裝置，用以避免電梯失控、夾人等不良事件的產生[1-2]。在電梯光幕發(fā)射端內，存在著數(shù)個紅外發(fā)射管，發(fā)射接收管可在MCU的控制作用下呈依次打開狀態(tài)，多個接收頭可同時接收同一個發(fā)射頭射出的光線，即為多路掃描。掃描過程中，如其中任意光束受到阻擋，光電轉化也因此產生障礙，導致對光幕判斷形成遮擋，并將開關量或高低電平作為中斷信號輸出。通過上述方式對電梯的轎門區(qū)域進行掃描，可形成紅外線保護裝置，而在控制系統(tǒng)收到中斷信號的情況下，開門信號也可立刻輸出，電梯轎門的關閉過程即可停止。基于電梯光幕的上述原理，通常情況下，當電梯轎門警戒區(qū)域存在乘客或阻擋物時，電梯門將無法關閉，直至警戒區(qū)域不存在人或物后，電梯門方可關閉，由此形成安全保護作用。

1.2 電梯光幕的性能

（1）最大有效探測距離。在電梯光幕中，最大有效探測距離發(fā)射裝置及接收裝置均位于同一個空間平面，且該平面不存在外界紅外光源及反射紅外光線[3-4]。通常情況下，光幕可對發(fā)射裝置的透鏡表面之間最大距離進行持續(xù)性的有效探測。電梯的一般開門寬度約控制在2.5米左右，而電梯光幕的最大探測距離需大于這一寬度，以3米左右為宜。

（2）響應時間。響應時間可作為電梯光幕響應速度的重要衡量指標，計算時往往可精確至毫秒。以光束線被阻斷的時間為始，以光幕向繼電器觸點、邏輯電平的輸出時間為終，這一過程中的所耗時間即為光幕的遮光響應時間。

（3）安裝允差。安裝允差的設置應以不影響光幕的正常運行為前提，并在進行安裝時，將發(fā)射、接收等裝置的誤差范圍控制在合理的值域之內。安裝允差即指上述裝置在安裝過程中所允許出現(xiàn)的最大誤差，其中，傾斜允差應當采用角度單位，垂直、水平方向允差應當以長度為單位，并精確至毫米。

（4）工作可靠性。工作可靠性即指電梯光幕在運行過程中的失效次數(shù)。通常情況下，電梯光幕在帶額定負載開展探測工作的情況下，100萬次內的探測失效次數(shù)應當控制在4次以下的范圍之內。

（5）抗光干擾?？构飧蓴_即指電梯光幕在運行過程中，對太陽光、頻閃光、熒光、白熾光等光線輻射進行對抗。通常情況下，太陽光對于電梯的實際干擾頻率最高，需以光幕進行抵抗，以保障電梯的正常運行。

2.電梯光幕的檢測方法

2.1 檢測設備

對電梯光幕進行檢測時，通常以專門的試驗裝置或等效試驗臺架為檢測設備。以電梯光幕綜合性能測試裝置機械為例，該裝置由各種限位開關、導軌、滑輪、伺服電機等部分組成，可與多種型號的電梯光幕相適應，且測試的最大有效探測距離約在5.5米左右，具有自動調節(jié)、抗光源干擾等功能，具有較高檢測價值。

2.2 測試環(huán)境

對電梯光幕進行檢測時，需將試驗場所設于沒有電磁輻射源與熱輻射源的區(qū)域，并確保頂高在3米以上。除此之外，還需將試驗環(huán)境的濕度、溫度、氣壓等參數(shù)控制在合理范圍內，并將照明光源與接收裝置的最小距離控制在2米以上。

2.3 檢測方法

基于電梯光幕檢測項目較多的特性，應當以試驗裝置的使用說明書為基準，對各項目進行逐一檢測。例如，測試光幕相應時間時，應首先將光幕輸出信號、開關信號與雙通示波器進行連接，并對遮光物位置開關進行調節(jié)。隨后，遮光物在光幕工作區(qū)進行往返停留，并以遮光物進入檢測區(qū)域的時間為始，以電梯光幕輸出時間為終，對兩個階躍信號的時間差進行讀取，由此對光幕的響應時間進行判斷。

3.結束語

綜上所述，電梯光幕是可對電梯運行性產生重要影響的關鍵部位，需對其原理性能及檢測方法予以足夠重視。進行電梯光幕檢測時，應當充分立足于其實際原理，并對可能存隱患的因素進行大力排查，由此促進電梯光幕質量的整體提升，對電梯運行的安全性形成保障。

參考文獻

[1]何永勝，羅志群.電梯光幕的原理性能和檢測方法[J].中國科技縱橫，2013（20）：168-169.

[2]鄭松鶴，吳振，劉鳴.一種電梯光幕保護系統(tǒng)的設計[J].電腦與電信，2014（03）：54-56.

第6篇：電磁輻射的檢測方法范文

關鍵詞：農產品安全檢測 儀器分析方法 未來趨勢

農產品是人們懶以生存的必備食物，但是近年來由于農藥殘留等影響農產品安全問題的不斷出現(xiàn)，使得農產品安全檢測成為關注的焦點。隨著社會生產力的不斷進步，社會生產技術不斷創(chuàng)新發(fā)展，在農產品的生產過程中，越來越多的現(xiàn)代化技術被廣泛應用，從農作物的種子培育到栽種，再到生長發(fā)育，最后到農產品產出，每一個步驟都已經浸透了各種現(xiàn)代化的技術，這些現(xiàn)代化技術使得農產品生產過程簡便，耗費勞動力少，產量增加，但是同時，也給農產品安全問題帶來了未知或者已知的威脅。其中，過量化肥以及農藥的使用是已知的影響農產品安全問題的重要因素。所以農產品安全檢測受到越來越廣泛的關注，傳統(tǒng)的人工檢測方法已經不能滿足日益增長的安全隱患檢測需要，所以在目前農產品安全檢測方法中，最為常用的儀器分析方法。本文主要探析農產品安全檢測儀器分析方法及未來趨勢。

一、儀器分析方法

在農產品安全檢測中，儀器分析方法具有靈敏性強、檢測速度快以及準確性高等特點，已經逐步取代傳統(tǒng)的人工檢測方法，成為最常用的農產品安全檢測方法。目前，在實際使用過程中，經常將多種儀器以及多種儀器分析方法結合起來使用，以達到更精準更快速的檢測目的。其中，常用的儀器分析方法主要有：光譜儀器分析方法（包括熒光儀器分析法、紫外—可見分光光度分析法、原子吸收分光光度分析法以及紅外光譜儀器分析法等）、色譜儀器分析方法（包括色譜質譜儀器聯(lián)用分析技術、氣相色譜儀器分析方法以及高效液相色譜儀器分析方法等）、生物傳感技術、高效毛細管電泳儀器分析法以及氨基酸自動儀器分析法等。

二、農產品安全檢測儀器分析方法

本文主要探析幾種常見的農產品安全檢測儀器分析方法：包括色譜儀器分析方法以及光譜儀器分析方法。

1.光譜儀器分析方法

光譜儀器分析方法包括熒光儀器分析法、紫外—可見分光光度分析法、原子吸收分光光度分析法以及紅外光譜儀器分析法等。

紫外—可見分光光度分析法：該方法是利用電子儀器使農產品產生紫外—可見吸收光譜，紫外—可見吸收光譜是農產品在吸收電磁輻射波（波長要在兩百納米到七百五十納米之間）后產生的光譜。該方法主要用于檢測農產品中含有的鐵、鋅、銅以及鉛金屬礦物離子等是否超標。

原子吸收分光光度分析法：是利用離子發(fā)射光譜儀發(fā)射等離子體，使用等離子體最為激光發(fā)射源，分析檢測農產品的原子吸收光譜，檢測其中含有的銅鋅等金屬離子，以及鍺、鍶以及硒等稀有元素。

紅外光譜儀器分析法：該方法能夠檢測農產品中含有的水分、脂肪、蛋白質、纖維素、氨基酸以及灰分含量，還能夠檢測出農產品中含有的保鮮劑以及防腐劑成分，而且還能夠檢測農產品經過加工后的質量等。

熒光儀器分析法：該方法主要用于檢測農產品中的鉛離子。

2.色譜儀器分析方法

色譜儀器分析方法主要包括色譜質譜儀器聯(lián)用分析方法、色譜核磁共振儀器聯(lián)用分析方法、氣相色譜儀器分析方法以及高效液相色譜儀器分析方法等。

色譜質譜儀器聯(lián)用分析方法：質譜儀的原理是利用一束電子流攻擊被檢測物體，然后將形成的正離子碎片圖譜記錄下來，產生定量質譜圖。該方法是利用質譜圖對農產品的組成成分進行分析檢測，在對農藥殘留的檢測上發(fā)揮著重要作用。

色譜核磁共振儀器聯(lián)用分析方法：核磁共振成像形成共振波譜，能夠顯示農產品中含有的不同類型氫原子的情況，這就可以從中看出農產品中含有影響安全的物質。

氣相色譜儀器分析方法：是一定溫度條件下，該方法可以將農產品中含有的部分化學物質氣化、快速分離并檢測出來，適用于檢測農產品中含有的獸藥殘留、農藥殘留以及氨基酸等化學物質。

高效液相色譜儀器分析方法：該方法應用非常廣泛，具有快速高效等特點，主要是利用液相色譜儀檢測農產品中含有的營養(yǎng)成分、毒素、添加劑、污染物、農藥殘留以及獸藥殘留等。據了解，有約80%的化合物可以通過液相色譜儀進行分離檢測。

三、農產品安全檢測儀器分析方法的未來趨勢探析

隨著現(xiàn)代化技術的不斷發(fā)展，農產品安全檢測儀器分析方法也越來越先進，其未來趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：檢測儀器更加靈敏，檢測儀器體型更小、智能化加強，所需的檢測環(huán)境趨近常態(tài)等。

檢測儀器更加靈敏：據目前儀器分析方法中使用的檢測儀器發(fā)展趨勢來看，檢測儀器將越來越精密、靈敏性越來越強，選擇性將越來越高，并且可能將會不斷推出具有特殊用途的檢測儀器。

檢測儀器體型更小、智能化加強：這是未來檢測儀器的核心發(fā)展趨勢，檢測儀器將會趨向微型智能化發(fā)展，并且其使用程度也會越來越普及，方便攜帶、使用簡單，技術化越來越強，越來越多的使用高新技術，非傳統(tǒng)儀器技術（例如非破壞、非侵入、在線、多維、多參數(shù)、原位以及高通量等分析儀器）將被更廣泛使用。

所需的檢測環(huán)境趨近常態(tài)：目前仍存在一些檢測儀器需要在一定溫度或者一定壓強的環(huán)境中才能發(fā)揮作用，但是同時人們也研制出了新的不需要特殊環(huán)境的檢測儀器，在未來，能夠在常溫常壓檢測農產品安全是儀器分析方法發(fā)展的另一個方向。

四、結論

隨著農產品安全問題的不斷發(fā)生，安全監(jiān)測儀器分析方法開始被廣泛關注，本文主要探析了農產品安全檢測儀器分析方法以及其未來趨勢，農產品檢測儀器分析方法主要包括：色譜儀器分析方法、光譜儀器分析方法以及其他儀器分析方法。其未來趨勢主要包括：檢測儀器更加靈敏，檢測儀器體型更小、智能化加強，所需的檢測環(huán)境趨近常態(tài)等。

參考文獻

[1]李亮輝，葉健強，程勇，等.現(xiàn)代儀器分析在食品安全檢測中的應用[J].科技資訊，2012，14：225.

第7篇：電磁輻射的檢測方法范文

【關鍵詞】巖石；土工；性能檢測；抗壓強度；抗剪強度

【abstract】based on the analysis of the characteristics of rock and soil， on the compressive strength of rock， soil liquid

plastic limit of soil shear strength index and performance testing technology is briefly analyzed.

【key words】rock； soil； performance testing； compressive strength； shear strength

1 前言

一般情況下，在外載荷的作用下，巖石和土體的破壞實際上是結構缺陷的產生、變大、擴展和匯合的一個過程。巖石力學的基本問題就是對巖石的變形與破壞機理進行不斷的研究，土體的基本問題就是對土體的液性，塑性指標及其結構進行研究，然而由于巖石和土體本身結構十分復雜，并且人們對其復雜多變的力學特性認識上存在著一定的不足，現(xiàn)階段，更多的是通過實驗的方法，進行合理的分析，來了解和認識巖石和土體的各項性能。對于巖石，常用的力學試驗有抗拉強度試驗，抗壓強度試驗，直剪強度試驗，壓縮變形試驗等，對應土體的力學試驗主要有抗壓強度試驗，抗剪強度試驗，壓縮試驗等，因篇幅有限，以下僅從巖石的抗壓強度的檢測方法、土體的液塑限指標和土體的抗剪強度檢測方法進行了分析，希望能為工程實踐和巖石力學的研究提供一定的現(xiàn)實及理論依據。

2 巖石抗壓強度的測定方法

為了確定巖石的力學性能，我們常規(guī)采用的方法是將巖石制成各種試件在實驗室進行試驗，如巖石單軸抗壓試驗，單軸壓縮變形試驗，三軸壓縮強度試驗，抗拉強度試驗，直剪強度試驗等等。巖石物理力學性質的重要參數(shù)之一是單軸抗壓強度，它能夠將巖石的堅硬程度直接反映出來。對于巖石的抗壓強度測定，我們可以將制成規(guī)則的試件，采用巖石單軸抗壓試驗進行測定，巖石單軸抗壓強度是試件破壞時的極限載荷與垂直于加載方向的截面積之比，也就是指巖石試件在無側限條件下受軸向壓力作用產生壓縮破壞時單位面積上所承受的載荷。巖石單軸抗壓強度可以采用直接壓壞試件的試驗方法來加以測定，選好了試驗材料后，放在試驗平臺上，以每秒0.5-1.0mpa的速率加載直至破壞，巖石的單軸抗壓強度和軟化系數(shù)按以下公式計算：r=p/a，η=rx/rd。（r為巖石單軸抗壓強度，p為破壞載荷，a為試件的截面面積，η軟化系數(shù)，rx飽和狀態(tài)下單軸抗壓強度平均值，rd干燥狀態(tài)下單軸抗壓強度平均值）

3 快速測定巖石長期抗壓強度的試驗方法

巖石長期抗壓強度的測定一直是相關研究的難點，為了測定巖石的長期抗壓強度，我們可以采用一種新型的快速測定巖石長期抗壓強度的試驗方法，此方法的原理是建立在以破壞應變?yōu)闇蕜t的巖石蠕變破壞判據和

巖石破壞的依據。

圖1 巖石變形破壞曲線示意圖2、長期強度的確定。在恒溫作用下，通過恒定載荷或梯級加載蠕變試驗，測定不同應力水平下的彈性應變εt，第一蠕變階段應變εi和穩(wěn)態(tài)蠕變階段應變率根據溫度補償時間的原理可以由以下公式計算溫度t0條件下的等效應變率。logεⅱ’=logεⅱ-（t-t0）/c（式中c為溫度補償系數(shù)，t為試驗溫度），溫度補償系數(shù)根據不同溫度條件下的巖石蠕變試驗數(shù)據進行確定，c一般在50-200℃之間。最后根據試驗結果，繪制不同溫度下的應力水平σ與等效應變率εⅱ’的關系圖。由以下公式計算穩(wěn)態(tài)蠕變的破壞應變率

εⅱ’。εⅱ’=（εd-εe-εr）/[t]，在σ-εⅱ’圖中，推斷長期強度下的[σd]值。

很多試驗研究結果表明，影響巖石抗壓強度試驗值的因素非常多。從整體上看，這些因素可分為兩方面：一是巖石自身存在的因素，例如礦物成分、顆粒大小、密度、層理和裂隙的性質、卸荷強度及含水狀態(tài)等；另一方面是試驗方法中存在的因素，如試件形狀、高寬比、試件加工方式等。無論是哪種巖石，它內部都存在如裂隙、變質等各種各樣的地質缺陷，這些缺陷往往都會導致巖石抗壓強度的降低。

4 土體的液塑限指標測定

眾所周知，用液性指數(shù)來評價粘性土稠度狀態(tài)具有非常重要的作用。一般情況下，粘性土中的天然含水量發(fā)生變化就會使得該種土顯著地表現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)和性質

，同時隨著含水量的逐漸增加，粘性土的狀態(tài)就會從堅硬、半堅硬狀態(tài)轉變?yōu)榭伤軤顟B(tài)，還有可能是流塑狀態(tài)。粘性土的稠度是土的工程性質的一項重要指標。我國建筑地基基礎設計規(guī)范中規(guī)定用液性指數(shù)判斷粘性土的稠度狀態(tài)，并用來評價粘性土的承載力基本值，這是在充分考慮了水對地基土層的重要影響的前提下而產生的評價方法。我們一般采用液、塑限聯(lián)合測定法進行試驗測定，根據規(guī)范要求，所選用的土樣經過0.5mm的篩，界限含水率中的液限可以采用圓錐儀或碟式儀法，塑限可以采用滾搓法，這種聯(lián)合測定法是為了改進蝶式儀液限和滾搓法塑限而提出的一種試驗方法。

5 土體的抗剪強度測定方法

土體的一重要力學性能就是土的抗剪強度，在實際工程中，沒有準確估計土體的抗剪強度，都會對工程造成重要的影響，提供準確的抗剪強度指標在工程中具有重要的意義。對應抗剪強度常用的方法是采用直接剪切試驗、無側限抗壓強度試驗，三軸壓縮試驗等等，以下主要是對這些剪切試驗進行了說明。

1、直接剪切試驗

國內多采用結構簡單的應變控制式直剪儀，將試樣置于一定的垂直應力下，在水平方向上向試樣施加剪應力進行剪切，求得破壞時的剪應力，最后根據庫倫定律確定圖的抗剪強度指標，內摩擦角ф和凝聚力c。

2、三軸壓縮試驗

三軸壓縮試驗是測定抗剪強度的另一種方法，通常采用圓柱形試樣，在不同的恒定壓力作用力下，施加軸向壓力，進行剪切直到破壞，進一步根據相應的公式求得抗剪強度參數(shù)。

3、無側限抗壓試驗

無側限抗壓試驗是三軸壓縮試驗的一種特殊情況，周圍的壓力為零，測定飽和的土體不排水強度，比如淤泥等，對于這種測定方式，還需要結合現(xiàn)場的原位十字板剪切試驗，因為在制備取樣的過程中，土體容易發(fā)生擾動，算出的不排水強度會偏大。

6 結束語

現(xiàn)階段巖石和土工性能的檢測方法也存在著一些未能解決的難題，例如易受外界干擾、不能對巖體內部破壞準確定位等。因此除了采用有效的試驗方法外，也會結合采用一些高科技手段，如光學檢測法，ct檢測法，聲發(fā)射法，電磁輻射法，紅外檢測法等。只有通過對目前的一些檢測方法進行深入研究，才能找到更為有效的檢測方法。

參考文獻

[1]柴敬.層狀巖體變形與破壞光纖傳感檢測基礎實驗研究[d].西安：西安科技大學，2003

第8篇：電磁輻射的檢測方法范文

關鍵詞： 雷擊信號檢測； 無線傳感網絡； 實時檢測； 防雷擊監(jiān)測

中圖分類號： TN915?34； TN911 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）24?0162?05

Design of lightning signal detection platform based on wireless sensor network

HAN Chunxia

（Information Engineering College， Tongren University， Tongren 554300， China）

Abstract： A foundation for the lightning protection monitoring of high voltage electrical equipments was laid by using the real?time accurate detection of lightning signal. The time?frequency parameter estimation is adopted in the traditional lightning signal detection method， whose detection performance is poor under strong electromagnetic interference. A design method of the lightning signal detection platform based on wireless sensor network is proposed in this paper. The original lightning signal parameters are collected through the wireless sensor network （WSN）. The hardware circuit of the designed lightning signal detection platform includes A/D sampling circuit， signal filter circuit， clock control circuit of lightning signal， program loaded circuit， interface circuit， etc. Software of the lightning signal detection platform was developed. The waveform data storage interface was designed on the basis of the application software development of lightning signal detection platform based on Qt/Embedded script to realize visualization module design. The lightning signal detection platform design was completed by lightning signal waveform output and human?computer interaction. The simulation results show that the lightning signal detection platform has a good performance and accurate detection probability.

Keywords： lightning signal detection； wireless sensor network； real?time detection； lightning protection monitoring

0 引 言

高壓電氣設備在受到雷擊后，會產生強烈的放電脈沖，釋放出的高頻電流導致電氣設備的損壞，需要對雷擊脈沖信號進行準確的預測和判斷。通過對雷擊信號的強度、周期、頻譜等參量的準確估計，提高對雷擊災害的預防和監(jiān)測能力。在雷擊監(jiān)測系統(tǒng)中，對雷擊信號的準確檢測是預防雷擊的重要環(huán)節(jié)，對雷擊信號檢測平臺進行合理有效設計，可以準確檢測雷擊信號，具有重要的現(xiàn)實意義。

傳統(tǒng)方法對雷擊信號進行檢測主要采用基于時頻分析的信號檢測方法、基于分數(shù)階傅里葉變換的雷擊信號檢測方法和基于小波分析的雷擊信號檢測方法等[1?4]。這些方法結合現(xiàn)代信號與信息處理理論，通過建立雷擊信號的數(shù)學模型，采用時頻特征提取和高階譜特征提取等方法，進行雷擊信號的檢測，取得了一定效果。文獻[5]提出一種基于雷擊脈沖窄帶波束形成的雷擊信號檢測系統(tǒng)設計方法，通過窄帶波束形成逐次把雷擊突發(fā)脈沖電壓降低，實現(xiàn)雷擊后的高壓負載監(jiān)測和分析；但是該系統(tǒng)在進行雷擊系統(tǒng)檢測過程中，受到諧振和電磁干擾的影響，檢測性能差。文獻[6]提出一種基于寬帶混頻接收的雷擊信號檢測系統(tǒng)設計方法，通過對電氣線路在遭到雷擊后的信號畸變成分進行自適應特征分解，提高雷擊信號的幅度和頻譜檢測精度；但是該方法容易受到旁瓣波束的干擾，在雷擊信號檢測中容易產生失真和虛警檢測現(xiàn)象[7?9]。

針對上述問題，本文提出一種基于無線傳感網絡的雷擊信號檢測平臺設計方法，通過仿真實驗進行了性能測試，展示了本文設計的雷擊信號檢測平臺在提高雷擊信號檢測能力方面的優(yōu)越性能。

1 總體模型設計

1.1 雷擊信號檢測的無線傳感網絡結構模型建立

首先建立混合傳感器鏈路結構模型，將傳感器網絡中雷擊信號特征節(jié)點通過輻射半徑為SN×L的用圓盤布爾覆蓋，無線傳感網絡系統(tǒng)是一個n階多輸入/多輸出系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，用于雷擊信號檢測的傳感器移動位置為[S=sii=1，2，…，NSS?C]，雷擊信號的跟蹤濾波節(jié)點[u∈C]，傳感網絡的路由移動節(jié)點二維坐標[xu，yu]表示在雷擊信號檢測的無線傳感網絡系統(tǒng)中，每個節(jié)點具有不同的鏈路特性，通過M個傳感器網絡節(jié)點進行雷擊信號調制，在上行鏈路中進行雷擊信號的信噪比估計和信號特征分析，在下行鏈路中進行雷擊信號的信道采集和調制，得到本文設計的雷擊信號檢測無線傳感器網絡結構模型如圖1所示。

1.2 雷擊信號檢測平臺的總體模型設計

在雷擊信號檢測無線傳感器網絡結構模型建立的基礎上，進行雷擊信號的原始數(shù)據采集，然后采用自適應融合濾波系統(tǒng)，進行雷擊信號的參數(shù)估計和降噪濾波，實現(xiàn)雷擊信號的檢測和輸出，檢測系統(tǒng)的設計框圖如圖2所示。

本文設計雷擊信號檢測平臺主要包括硬件電路設計和軟件集成兩大部分。其中硬件電路有A/D采樣電路、信號濾波電路、雷擊信號的時鐘控制電路、程序加載電路、接口電路等。軟件開發(fā)中，通過McBSP與MCP2510的SPI接口傳送到雷擊信號檢測無線傳感器網絡中，McBSP通過訪問發(fā)送寄存器在內部發(fā)送時鐘Internal CLKX的內部時鐘進行數(shù)據收發(fā)和通信，此時，雷擊信號檢測平臺的單極點高通濾波器保持關閉狀態(tài)，耦合電容[CC]設為10 nF，通過電容交流耦合，采用PCI9054的LOCAL 總線設計方法，對雷擊信號檢測平臺的程序進行加載，系統(tǒng)自動將行為特征線性頻率尺度提取值通過串行E2PROM進行配置和程序編寫，通過動態(tài)控制增益進行雷擊信號檢測平臺的數(shù)據的采集，時鐘頻率為33 MHz，E2PROM的配置采用VXI總線器件，采樣頻率不低于21 MHz。根據上述分析，得到本文設計的雷擊信號檢測平臺的技術指標描述如下：雷擊信號檢測的采樣頻率不低于13 MHz；在雷達信號的幅值特征提取中，采用移位器進行循環(huán)堆棧尋址，其中分辨率不低于8位；并行外設接口的輸入范圍盡量大，采用2線制接口；功耗盡量小。

根據上述設計指標，進行雷擊信號檢測平臺的模塊化設計，包括檢測平臺硬件電路設計和軟件設計等。

2 檢測平臺的設計與實現(xiàn)

2.1 雷擊信號檢測平臺的硬件設計部分

在無線傳感網絡平臺中，進行系統(tǒng)的硬件電路設計，本文設計的雷擊信號的檢測平臺的硬件電路主要有A/D采樣電路、信號濾波電路、雷擊信號的時鐘控制電路、程序加載電路、接口電路等。其中，A/D采樣電路是在無線傳感網絡的輸入層，實現(xiàn)對雷擊信號的原始數(shù)據采樣，將無線傳感網絡采集到的雷擊信號的模擬數(shù)據轉換為計算機和DSP芯片能識別的數(shù)字信息。本文設計的雷擊信號檢測平臺的A/D采樣電路如圖3所示。

根據器件手冊和圖3設計的A/D電路，采用ADG3301進行A/D、D/A轉換和雷擊信號濾波檢測。A/D電路設計后，進行雷擊信號的濾波電路設計。濾波電路采用FIR濾波設計方法，對輸入的雷擊信號進行降噪和抗干擾處理，使用WorkBench電路進行濾波電路的核心器件配置，WorkBench是ADI生產的單通道雙向電平轉換芯片，本文設計的雷擊信號的濾波電路如圖4所示。

分析圖4可知，雷擊信號流經電阻R的電流為0，濾波的轉換電阻R設為200[Ω]，負載電阻100[Ω]實現(xiàn)1.15～5.5 V電平的自由轉換。內核電源通過10[μF]和0.1[μF]電容濾波，ADG3301在內部集成有一個開關電源控制器，進行3.3～5 V的電平轉換，在無線傳感器網絡結構中，實現(xiàn)對雷擊信號的動態(tài)濾波管理。其中，濾波輸出的傳輸時延為6 ns，在濾波輸出的接口電路中，為了防止電壓突變產生的基線漂移誤差，采用0805封裝使得ADCLK相比PPICLK延遲6 ns，雷擊信號的高頻TDO信號加匹配電阻進行PPI和AD9225時序調制。下一步，進行雷擊信號的時鐘控制電路設計，時鐘控制電路位于濾波電路的輸出端，通過時鐘控制進行雷擊信號的時頻特征采樣和高階譜分離，是整個基于無線傳感網絡的雷擊信號檢測平臺的控制核心，采用并行外設接口（PPI）與DSP芯片直接相連，AD9225可以差分輸入，本系統(tǒng)采用多通道的A/D接口進行信號處理，采用DSP處理器和PCI總線兩模塊設計進行時鐘鎖定和輸出增益控制，在雷擊信號檢測的時鐘控制中，由Mux101多路ADC通過自適應反饋方法控制VCA810的輸出，當計數(shù)器的值為0～[M1]時，輸出0，時鐘控制電路的輸出電壓范圍是[-2 V≤VC≤0]，考慮到輸入的雷擊信號的傳感數(shù)據的幅值較低的特點，在模擬信號預處理機的引腳配置中進行現(xiàn)PC機與DSP的高速數(shù)據通信，實現(xiàn)對雷擊信號的時鐘控制電路的設計如圖5所示。

在雷擊信號的時鐘控制電路的基礎上，進行雷擊信號檢測的程序加載電路和接口電路設計，程序加載電路是實現(xiàn)雷擊信號檢測算法程序加載的電路部分，本文設計的雷擊信號檢測平臺的程序加載電路如圖6所示。

分析圖6可知，雷擊信號檢測的JTAG口離DSP距離不能超過[6 inch]，ADSP?BF537需要3種電源進行集中供電和JTAG Debug接口模塊的DSP芯片控制，采用在線下載程序到DSP的RAM中的方法，實現(xiàn)對雷擊信號的TAP的復位和高階譜特征提取。

最后進行接口電路設計，通過接口電路實現(xiàn)對雷擊信號檢測、輸出和設備控制，接口電路設計中，通過HP E1433A提供的實時計算測量功能，實現(xiàn)高速傳輸數(shù)據和雷擊信號檢測的控制分析，通過接口電路的輸出端，實現(xiàn)對雷擊信號的最高65 MHz的A/D采樣，電路設計結果如圖7所示。

分析圖7可知，通過合理選取R1和R2的阻值可以調整MOSFET功率管的柵極電壓，抑制尖峰電壓的產生，實現(xiàn)對雷擊信號的準確檢測。

2.2 雷擊信號檢測平臺的軟件開發(fā)實現(xiàn)

在上述進行了系統(tǒng)的硬件設計的基礎上，進行雷擊信號檢測平臺的軟件開發(fā)，通過McBSP與MCP2510的SPI接口將雷擊信號傳送到檢測無線傳感器網絡結構中。雷擊信號檢測平臺采用Server/Client協(xié)議進行遠程控制，雷擊信號檢測平臺的Qt/Embedded通過API進行中間件設計，檢測平臺的中間件可以分為三部分：控件、框架和工具。使用的GUI支持訪問嵌入式設備的Qt C++ API，其中?prefix指定安裝目錄，?opensource指定使用開源版本的Qt，輸入命令source install?qt?embedded?x86.sh，開始編譯，在Qt/Embedded的應用模塊編譯鏈接生成可運行于目標平臺的可執(zhí)行文件，程序編譯過程如圖8所示。

基于Qt/Embedded的應用軟件開發(fā)雷擊信號檢測平臺的腳本，在指定的安裝目錄下生成Qt/Embedded for x86，配置qtx11、編譯和安裝編譯、仿真所需的各種文件。為便于用戶保存雷擊信號檢測的輸出結果，本系統(tǒng)設計了波形數(shù)據存儲界面。該界面可將測量時間以及測量結果存入SD卡中，雷擊信號的波形存儲界面的設計如圖9所示。

軟件開發(fā)的最后，進行可視化模塊設計，人機交互的可視化界面可以實現(xiàn)雷擊信號的波形輸出，設計的人機交互的可視化界面如圖10所示。

綜上分析，完成了雷擊信號檢測的硬件設計和軟件設計。

3 檢測性能測試

為了測試本文設計的系統(tǒng)在實現(xiàn)雷擊信號檢測中的性能，進行仿真實驗，采用無線傳感器網絡進行原始的雷擊信息的采集，信號的采樣頻率為15.64 kHz，雷擊信號的特征提取采用的解調頻率為20 kHz，根據上述仿真環(huán)境和參數(shù)設定，使用的GUI支持訪問嵌入式設備的Qt C++ API，進行檢測算法的程序加載，實現(xiàn)雷擊信號檢測仿真，得到在信噪比分別為[SNR=-5 dB]和[SNR=-8 dB]條件下，進行雷擊信號檢測的輸出的信號波形如圖11所示。分析圖11可知，采用本文方法進行雷擊信號檢測，能準確檢測到雷擊信號的輸出譜峰值和持續(xù)時間，檢測性能較好，為對比性能，采用10 000次蒙特卡洛實驗，結合本文方法和傳統(tǒng)方法進行信號檢測，分析檢測性能曲線，在不同的采樣周期T下，得到仿真結果如圖12所示。

從圖12可見，采用本文方法進行雷擊信號檢測的精度較高，準確檢測概率較高，性能可靠穩(wěn)定，展示了較好的檢測性能。

4 結 語

本文提出一種基于無線傳感網絡的雷擊信號檢測平臺設計方法，系統(tǒng)測試結果表明，采用該平臺進行雷擊信號檢測，準確檢測性能較好，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，具有較好的應用價值。

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第9篇：電磁輻射的檢測方法范文

【關鍵詞】小檗堿；藥理作用；分析

小檗堿又稱為黃連素，存在于小檗科、毛茛科、罌粟科、鼠李科、防己科等6科中，屬于異奎啉類生物堿，作為廣譜抗菌藥物和清熱解毒藥在臨床上應用多年，隨著現(xiàn)代技術的應用，新的藥理作用不斷被發(fā)現(xiàn)，其抗腫瘤活性、調節(jié)脂肪酸代謝、改善胰島素抵抗、保護血管內皮細胞等作用大大擴展了應用范圍，使其成為具有開發(fā)潛力的先導化合物[1]。筆者通過對小檗堿的藥理作用和分析方法進行回顧分析，為其結構優(yōu)化和探索新的臨床應用提供線索。

1小檗堿藥理作用研究進展

1.1小檗堿抗菌、抗病毒作用小檗堿常用于腸道細菌感染的治療，研究顯示小檗堿對于革蘭氏陰性菌、鏈球菌、葡萄球菌、肺炎球菌等均有較強的抗菌作用，亦對MRSA黏附、侵襲能力有抑制作用，能降低苯唑西林、氨芐青霉素抗MRSA最小抑菌濃度。據研究小檗堿對結核桿菌也有一定的抗菌作用，100μg/ml小檗堿作用于結核桿24小時能殺滅幾乎所有的結核菌，30μg/ml小檗堿能抑制早期結核桿菌生長，提示小檗堿也有抗結核研究價值。通過聯(lián)合小檗堿和奧美拉唑用于治療消化性潰瘍能夠較好地根除幽門螺桿菌。此外，小檗堿還有較強的體外抑制HIV-1重組逆轉錄酶活性，也有綜述提到小檗堿能在病毒入侵宿主細胞后病毒DNA復制前發(fā)揮作用，阻止人巨細胞病毒的復制[2]。

1.2小檗堿對心血管系統(tǒng)影響近年來小檗堿影響代謝方面的研究較為廣泛，其降血脂作用機制可能為①增加c-Jun氨基末端激酶、細胞外信號調節(jié)激酶活性，增強低密度脂蛋白啟動子轉錄；②激活磷酸腺苷活化蛋白激酶，抑制肝細胞脂質合成；③抑制過氧化物酶體增殖物激活受體表達來減少脂肪細胞分化[3]。小檗堿降低血糖的機制為促進胰島素分泌和釋放、幫助恢復胰島β細胞功能、增強胰島素敏感性、促進糖酵解、抑制糖異生等。小檗堿直接影響心臟作用體現(xiàn)在穩(wěn)定心肌電活動、延長APD和有效不應期、消除折返，其正性肌力作用能改善心離衰竭患者心功能，保護心肌能量代謝，而增強乙酰膽堿作用可以抗心律失常，與谷維素的聯(lián)用可以糾正患者焦慮情緒。

1.3小檗堿抗腫瘤活性 小檗堿的細胞毒作用在體外試驗中顯示能明顯抑制多種腫瘤細胞，如結腸癌、鼻咽癌等，有學者研究指出小檗堿可能通過阻滯堿性成纖維細胞生長因子活化的人臍靜脈內皮細胞細胞（HUVEC）周期（G0-G1），同時誘導HUVEC細胞凋亡，抑制新生血管形成起到抗腫瘤作用，也有學者推斷小檗堿誘導早幼粒白血病HL-60細胞分化成熟的機制可能是調控有關增殖、分化相關基因表達，減少DNA合成、轉錄，延長細胞的倍增時間[4]。

1.4小檗堿對消化系統(tǒng)影響 小檗堿能增加膽汁形成，用于治療慢性膽囊炎，也能降低霍亂毒素引起的腹瀉發(fā)生率，其促進內緣性的NO釋放、改善腸道微循環(huán)是其治療腸道疾病的重要機制之一。

2小檗堿分析方法研究進展

2.1紫外分光光度法由于小檗堿屬于異喹啉生物堿，具有較強的紫外吸收，紫外分光光度法是運用十分廣泛且簡單易行的方法。劉婷等人通過利用紫外分光光度法考察黃連葉片中小檗堿提取工藝，發(fā)現(xiàn)黃連葉中生物堿含量較高，超過很多小檗屬植物根和莖[5]。

2.2 薄層掃描法分為單波長掃描法、雙波長掃描法、熒光掃描法，姚志凌等建立連茜沖劑檢測鹽酸小檗堿含量雙波長薄層掃描法，展開劑為正丁醇-乙酸-水（7：1：2），含量測定準確、重復性好[6]。

2.3高效液相色譜和超高效液相色譜HPLC分離效率高、定量準確，目前已成為多數(shù)實驗室常用分析手段。李敬龍等對文獻報道的黃連和小檗堿HPLC檢測方法進行總結，發(fā)現(xiàn)正相流動相一般選用乙酸、甲酸、乙酯、無水乙醇混合液，而反向色譜法多采用甲醇、乙腈、磷酸鹽不同比例混合液流動相，紫外檢測波長選用254nm和346nm。超高效液相色譜（UPLC）是傳統(tǒng)HPLC基礎上發(fā)展起來的新興色譜分析方法，其調料為粒徑低于2μm的顆粒，柱效更高，靈敏度更強，分離速度也有所提升，徐福平等就建立了UPLC黃柏知母藥3種主要成分檢測方法，能在8分鐘內完成小檗堿、芒果苷、新芒果苷分離，分離效果大幅提升[7]。

2.4其他分析方法物質選擇性吸收紅外光區(qū)電磁輻射是紅外光譜法進行結構分析、定性、定量的基礎。不同基團產生振動有差異，光譜結果也就有多差別，有學者提出采用近紅外光譜技術可以測定中藥指標成分含量。色譜連用技術是將高分離效率的HPLC和高靈敏度、高選擇性檢測方法聯(lián)用，實現(xiàn)復雜組分在線分析，也可對結構式進行確證。周慧等將HPLC與電噴霧質譜技術聯(lián)用，系統(tǒng)分析黃柏、大黃、赤芍炮制前后成分變化情況，為探討中藥藥效物質基礎提供科學依據[7]。

綜上所述，小檗堿的藥理作用包括抗炎、抗病原微生物、抗癌以及保護糖尿病患者腎功能、促進胰島素分泌等，現(xiàn)代分析手段紫外分光光度法、HPLC、薄層掃描、UPLC、紅外光譜法、色譜聯(lián)用技術使得小檗堿的研究越來越深入，更多藥理作用會被發(fā)現(xiàn)并廣泛應用。

參考文獻

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