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高压电力电缆温度的数据采集和信号处理系统

作　者: 陈芳兰
导　师: 周芸；路青起
学　校: 西安工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 分布式光纤测温 DSP 高速数据采集 串行通信
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着经济的迅速发展,城市化建设的加快,地下电缆供电系统正逐渐取代其他形式的高压输电网络。整个电力网络中,温度是系统安全的重要参数之一。目前,分布式光纤温度传感技术是近年来测温领域的热门课题之一,随着其技术的不断成熟,在高压电力电缆温度测量系统这一工程中得到了应用。分布式光纤传感系统可以在一根光纤上同时检测多点的温度(或者应力等其它物理量),并可以利用光时域反射技术对温度场进行温度定位。论文在分析和研究分布式光纤温度传感系统背景知识和工作原理的基础上,完成了由拉曼分布式光纤组成的高压电力电缆温度测量采集和处理系统的设计；同时,对拉曼型分布式光纤传感系统温度解调方法进行详细的分析比较,采用了一种双通道分布式光纤温度传感系统温度信号解调方法,不仅使系统的信噪比得到了保障,而且使系统的测温灵敏度得到了一定的提高。论文中的信号采集和数据后处理部分为系统的核心,主要由高速的AD9288和TMS320VC5402 DSP完成对信号的采集,通过串行通信的方式传送显示数据,即采用串口将采集到的数据送到上位PC机,在PC机上用Visual Basic开发平台设计出电缆温度显示界面,实现电缆温度状态的显示。这部分采集和数据处理速度决定了整个测温系统的精度,空间分辨率,采集速度以及最后的请求响应时间。实验结果表明,由分布式传感技术及高速的数据采集卡组成的高压电力电缆温度测量系统,反应速度快,测量精度高,可以进行实时温度的测量、报警、存储和历史查询。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 引言  8-9
  1.2 分布式光纤温度传感系统研究的背景  9-12
    1.2.1 分布式光纤温度传感系统的特点  9-10
    1.2.2 分布式光纤温度传感系统的国内外研究发展概况  10-12
  1.3 课题研究的主要内容  12-13
2 分布式光纤温度传感系统的理论基础  13-24
  2.1 光时域反射(OTDR)原理  13-15
  2.2 分布式光纤温度传感系统的原理  15-17
    2.2.1 瑞利散射分布式光纤传感系统  15-16
    2.2.2 布里渊散射分布式光纤传感系统  16-17
    2.2.3 拉曼散射分布式光纤传感系统  17
  2.3 拉曼散射型分布式光纤测温的原理  17-22
    2.3.1 光纤中自发拉曼散射原理  18-19
    2.3.2 拉曼散射型分布式光纤传感系统信号解调方法  19-22
  2.4 分布式光纤温度传感系统温度测量定标方法  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 高压电力电缆温度采集及数据处理系统的设计  24-31
  3.1 高压电力电缆线分布式光纤温度测量的实现  24
  3.2 光纤测温系统结构  24-25
  3.3 测温系统的参数  25-30
    3.3.1 系统空间分辨率  25-26
    3.3.2 时间分辨率  26-30
    3.3.3 温度分辨率  30
  3.4 本章小结  30-31
4 基于DSP的系统采集卡设计  31-62
  4.1 数据采集系统硬件设计  31-45
    4.1.1 DSP芯片的选择和硬件特征  31-32
    4.1.2 DSP最小系统设计  32-35
    4.1.3 C5402片上外设直接存储器访问(DMA)控制器  35-37
    4.1.4 DSP的外部存储器扩展  37-39
    4.1.5 前端调理电路  39-40
    4.1.6 A/D转换电路设计  40-43
    4.1.7 C5402与PC通信接口电路  43-45
  4.2 系统软件部分设计  45-61
    4.2.1 AD模块软件工作流程  45-47
    4.2.2 DSP软件开发工具介绍  47-49
    4.2.3 系统初始化  49-51
    4.2.4 在线Boot Loader  51-54
    4.2.5 算法模块的实现  54-56
    4.2.6 计算机串口通讯程序设计  56-61
  4.3 本章小结  61-62
5 设计调试及实验数据  62-67
  5.1 器件的焊接与电路板的检测  62-64
  5.2 人机界面的基本实现流程  64-66
  5.3 本章小结  66-67
6 总结与展望  67-70
  6.1 总结  67
  6.2 前景展望  67-70
参考文献  70-73
攻读硕士学位期间发表的论文  73-74
致谢  74-76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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