基于ARM的输电线电磁无损检测系统开发

发布时间：2017-04-24 17:01

  本文关键词：基于ARM的输电线电磁无损检测系统开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：相对于我国高压电网建设的高歌猛进,高压架空输电线结构损伤检测技术仍然非常落后。本文提出了一种利用电磁无损检测技术对输电线结构进行损伤检测的方法,将涡流检测技术与漏磁检测技术相结合,充分发挥这两种技术的优点。该方法不仅能检测输电线内部钢绞线和外部铝绞线的断股、裂纹损伤,还能检测对接头处钢芯在钢压接套管中压偏、拉开等缺陷。同时该方法还具有设备简单、检测结果直观易懂、易于实现自动化等优点。本文基于该方法设计了一套以ARM芯片为控制器的输电线电磁无损检测系统用于实验演示,同时也为该检测方法的早日应用做一些前期准备。基于上述思路,本文的重点工作在输电线电磁无损检测系统的设计与制作上。首先,针对输电线的特殊结构,设计了系统整体的方案:涡流部分采用DDS技术产生激励波形,利用正交锁相放大技术提取损伤信号;漏磁部分采用差分对管技术测量;上位机与下位机的数据通信使用USB接口技术来实现等。其次,介绍了实现上述方案所需硬件电路和软件程序的设计,硬件电路包括STM32F407微控制器接口电路,使用DDS芯片AD9954激励信号模块、使用AD630芯片的锁相放大电路、使用AD7606的采集电路等等,软件程序包括下位机驱动程序和Lab VIEW程序。最后,介绍了系统的调试方法,并对实验结果进行了分析。最终试验结果表明,在实验室演示条件下,本系统检测运行稳定,可有效获取输电线结构中的涡流、漏磁信号,并可根据信号分析出损伤的存在与位置,检测结果满足设计要求。
【关键词】：输电线 电磁无损检测 涡流检测 漏磁检测 ARM 正交锁相放大 DDS技术
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 课题背景及研究意义12-13
• 1.2 现有的输电线损伤检测方法13-15
• 1.3 电磁无损检测技术及其研究现状15-20
• 1.3.1 电磁感应现象及相关定律15-17
• 1.3.2 涡流检测技术17-18
• 1.3.3 漏磁检测技术18-19
• 1.3.4 电磁无损检测技术研究现状19-20
• 1.4 本文的主要研究工作20-23
• 第二章 系统整体设计方案23-36
• 2.1 输电线结构23-24
• 2.2 需求分析24-25
• 2.3 涡流检测方案25-30
• 2.3.1 涡流探头结构25-26
• 2.3.2 DDS基本原理26-28
• 2.3.3 正交锁相放大器28-29
• 2.3.4 方案设计29-30
• 2.4 漏磁检测方案30-33
• 2.4.1 励磁及传感方式30-31
• 2.4.2 漏磁检测传感器的选择31-32
• 2.4.3 对管与差动测量技术32-33
• 2.4.4 方案设计33
• 2.5 系统整体方案33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第三章 硬件电路设计36-53
• 3.1 ARM及Cortex-M4内核微处理器介绍36-37
• 3.2 数字电路部分37-45
• 3.2.1 微控制器STM32F40738-39
• 3.2.2 外围接.电路39-42
• 3.2.3 DDS激励信号发生模块42-44
• 3.2.4 ADC模数转换模块44-45
• 3.3 模拟电路部分45-51
• 3.3.1 锁相放大模块45-48
• 3.3.2 功率放大模块48-49
• 3.3.3 霍尔传感器信号调理电路49-50
• 3.3.4 系统电源设计50-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 系统软件实现53-70
• 4.1 软件设计思想53-54
• 4.2 嵌入式微控制器程序54-63
• 4.2.1 DDS驱动程序54-56
• 4.2.2 ADC驱动程序56-59
• 4.2.3 USB及其驱动程序59-61
• 4.2.4 命令传输识别协议61-63
• 4.3 上位机程序63-68
• 4.3.1 Lab VIEW程序框架63-64
• 4.3.2 程序设计64-66
• 4.3.3 Lab VIEW程序用户界面介绍66-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第五章 系统硬件调试及实验70-82
• 5.1 检测系统硬件制作70-71
• 5.2 检测系统调试71-72
• 5.3 检测系统实验72-80
• 5.3.1 检测系统硬件平台搭建72-74
• 5.3.2 涡流检测及信号分析74-76
• 5.3.3 漏磁检测及信号分析76-80
• 5.4 本章小结80-82
• 第六章 全文总结与展望82-85
• 6.1 全文工作总结82-83
• 6.2 工作展望83-85
• 参考文献85-87
• 致谢87-89
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文89

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本文编号：324574