二次脉冲法（精选三篇）
二次脉冲法 篇1
高阻故障(除短路、开路以外的故障)时需要施加高压脉冲来击穿故障,再根据放电电流波形特征分析故障点距离,这就是高压闪络法。从理论上讲,放电电流波形具有一定周期性,根据其周期性就能确定故障点距离;而实际采样时,受多种因素的影响,其周期性较难判断,故难以定位电缆故障点。
二次脉冲法和三级脉冲法可将高阻故障的放电电流波形变为低压脉冲短路波形,解决了高阻故障测距存在的问题。其基本原理是通过击穿故障点并保持燃弧短路一定时间,使高阻故障瞬间变成短路故障,然后在燃弧短路稳定期触发测量脉冲采样,则此刻的采样波形必然是“低压脉冲短路波形”。
对同一故障点,击穿故障点并燃弧短路所需的最小击穿电压Uj,min和维持燃弧短路所需最小电压Ur,min是一定的。燃弧短路过程就是脉冲能量的释放过程,当脉冲能量释放到一定程度,即维持燃弧电压低于Ur,min时燃弧熄灭,燃弧短路断开,能量释放终止,故障从瞬间短路恢复到原来高阻状态。故障点的燃弧短路时间t与脉冲能量P、击穿电压Uj及维持燃弧短路最小电压Ur,min密切相关。因此,本文从脉冲能量P的释放过程和击穿电压Uj与燃弧短路时间t的关系入手,阐述二次脉冲法和三级脉冲法的差异。
1 二次脉冲法
二次脉冲法采用限流技术来延缓脉冲能量P的释放,它将“无源的二次脉冲产生器”串联在“高压脉冲电源”与“故障电缆”之间构成二次脉冲测试系统。二次脉冲法接线如图1所示。
(1)第一次脉冲:高压脉冲击穿故障点,使电容器C中储存的能量通过R限流后在故障点处释放。
(2)第二次脉冲:二次脉冲产生器随机发送测量脉冲至故障点进行采样。
由此可知,二次脉冲的燃弧能量P是由电容器C中所储能量提供,经电阻R限流后,能量释放得到减缓,从而达到延长燃弧时间t2(不超过微秒级)目的。二次脉冲法燃弧过程的U-t曲线如图2所示。
由于电阻R限流要损失一定的击穿能量,因此二次脉冲的击穿电压设定值Uj是未知的,测试过程中需要不断调整才能获得适当的击穿电压。通常,击穿电压Uj要高于最小击穿电压Uj,min30%以上,即Uj≥Uj,min(1+30%)。又由于二次脉冲的燃弧过程不稳定,测量脉冲是随机发送的,因此需要不断调整击穿电压Uj及多次发送测量脉冲,才能成功采集到波形。
二次脉冲法采样时需要一次触发8个(或更多)测量脉冲,且须从这8个波形中辨别出“成功波形”,而在测量环境恶劣的情况下采集到的波形尤为复杂,几乎没有成功波形。
2 三级脉冲法
三级脉冲法采用蓄能燃弧技术,它将“有源的中央控制单元”串接在“直流高压源”和“故障电缆”之间构成三级脉冲测试系统。脉冲发送的顺序及时刻均由中央控制单元自动完成,与操作人员无关。三级脉冲法接线如图2所示。
(1)第一级脉冲:高压击穿故障点后,电容器C1上所储能量P1施加至故障点。
(2)第二级脉冲:中央控制单元的储能装置C2的能量P2也加至故障点。
(3)第三级脉冲:燃弧稳定后,控制系统发送测量脉冲采样。
由此可知,三级脉冲法的燃弧能量P是由高压脉冲电容C1所储能量P1和有源蓄能装置C2所储能量P2共同提供,即P=P1+P2,且能量P2的释放受控于控制系统并以小电流、稳定燃弧形式进行。由于有了外界能量的补充,故障点处的弧短路时间t3从微秒级延长至毫秒级,达到了量级的变化,同时击穿燃弧并不消耗第一级的脉冲能量,相反还有一定的补充作用,因此三级脉冲法的击穿电压设定值Uj与最小击穿电压Uj,min相当,即Uj=Uj,min。通常,Uj,min在三级脉冲测试前是已知的,因此不需要调整击穿电压设定值Uj。三级脉冲法燃弧过程的U-t曲线如图4所示。
三级脉冲具有足够长的弧短路时间,并能在燃弧稳定期自动触发测量脉冲采样,从而保证每次触发的测量脉冲都能采到弧短路波形。在蓄能燃弧的基础上,三级脉冲法在燃弧稳定的整个时间段t3内,采用了分时刻多次控制触发测量脉冲技术,即将t3分为8个时段后分别触发8次测量脉冲,从而保证了三级脉冲采样不受故障点环境的影响,即使在极端环境下(故障点在水中)也能成功采集波形。三级脉冲法的采样波形是在燃弧稳定期控制触发测量脉冲而获得的,所以其波形与“低压脉冲短路波形”几乎一致,极易判读,大大提高了测试成功率。
3 比较
综上所述,二次脉冲法和三级脉冲法存在以下差异:
(1)三级脉冲的蓄能燃弧技术优于二次脉冲的限流技术。三级脉冲的稳弧控制触发技术是二次脉冲随机触发无可比拟的。
(2)三级脉冲的弧短路时间可达毫秒级;而二次脉冲的弧短路时间只是微秒级。
(3)三级脉冲的中央控制单元可控制测量脉冲在最佳时刻触发采样;而二次脉冲是随机触发测量脉冲。
(4)在击穿燃弧的前提下,三级脉冲法不受故障点环境的影响,采样成功率近100%;而二次脉冲的采样是随机的,需一次发多个测量脉冲,故障点环境不理想时几乎采不到成功波形,因此采样成功率低。
(5)三级脉冲法是在中压续弧的稳定期采样获得波形的,此波形几乎与“低压脉冲短路波形”无差异,极易判别;二次脉冲法是在高压燃弧瞬间采样获得波形的,燃弧不稳定、干扰大,所采波形乱、一致性差、不易判别。
参考文献
[1]西安华傲通讯技术有限责任公司.KC-900电缆故障快测系统使用说明[R]
[2]张栋国,孙雷.电力电缆及其故障分析与测试[M].西安:陕西科学技术出版社,1994
单脉冲二次雷达的假目标抑制 篇2
1 虚假目标产生的机理
单脉冲二次雷达虚拟目标的产生具有三种原因和情形:
(1) 由于雷达本身产生的虚假目标, 实际上是由旁瓣应答而形成的虚假目标和分裂目标。
(2) 由于现场架设的环境而形成的虚假目标, 实际上也是指由二次雷达所产生的FRUIT应答, 从而由于非目标发出的信号回应而产生了虚假的目标, 同时也由于雷达周围地形, 或者雷达一类物品所引发的多路径效应, 由此构成了反射的虚假目标。
(3) 由于目标环境而产生的虚假目标。当雷达监测的目标较为密集, 或者与雷监测雷达较为接近, 以及监测的目标处于交叉飞行的状态时, 单脉冲的二次雷达将接收到的应答代码的相互叠加产生了同步混淆, 当所监测的目标呈现密集、接近和交叉飞行状态时, 将由于接收到的应答代码的相互叠加而产生了同步的混淆由此形成了虚假目标。
2 虚假目标产生的信号特征
2.1 异步干扰目标
异步干扰目标, 也称之为FRUIT目标。实际上是雷达系统的相互干扰, 例如飞机旁边具有多个单脉冲二次雷达, 这时所形成的虚假干扰是主瓣或者旁瓣询问机受到触发而导致的。一般情况下, 异步干扰应答不会重复出现, 由于异步干扰应答所形成的虚拟点迹, 并不与监测的方向以及距离有关, 而是只含有A、C两种代码才将产生应答。若是由于二次碰撞所形成的点迹, 与现有的的航迹不相关, 那么则可判断为FRUIT应答所形成的点迹。
2.2 旁瓣应答
单脉冲二次雷达询问天线旁瓣导致了飞机应答设备在应答的情形下受到旁瓣发射询问信号触发, 同时对雷达所发射到的信号给予了回应, 同时雷达的应答信号被天线旁瓣所接收, 构成了虚假的监测目标。这些由于旁瓣关应答而产生的虚假监测目标在雷达的圆环上环绕显示, 造成了环绕的效应。雷达监测目标应答机的信号与普通信号相比较来说, 不仅缩短了传播距离, 使单脉冲二次雷达所接到的信号要强, 由此单脉冲的二次雷达的旁瓣问题相对普通雷达较为严重。
2.3 同步混淆目标
单脉冲二次雷达采用了全呼叫询问方式, 并且下行的信号具有一致的载频, 1090MHz。若是波速内两个或者多个监测目标与监视雷达所观测的斜距和方位角具有较小的差距, 那么所应答的信号框架重叠, 后一个应答的框架F1落在前一个应答的F2框架之前, 致使单脉冲的二次雷达解码器无法分辨这些应答, 由此产生了虚假的监测目标, 就理论上而言, 两个信号应答F1和F2在时间上相差20.3 s, 然而电磁波是以光速传播, 在同样的波速情形下, 两个目标距离之差小于 (20.3×3×108) /2=3 045 m时, 单脉冲的监测雷达将无法分辨所需要监测的目标信号。
2.4 多路径产生的反射目标
监测雷达与监测信号之间通过多种路径传播。多路径传播对雷达所产生的干扰取决于直达信号路径, 反射信号路径所处在的铅锤平面之间的水平夹角, 及直达信号以及反射信号在不同路径上传播的时间差T。T较小时将导致应答信号产生交叠, 而当信号所处的铅锤平面之间的水平夹角为0, 信号的反射体为地面, 实际的反射目标距离比真实目标远, 当较大时, 将产生对所需要监测目标的镜像, 在反射物体的相同方位以及方向上形成点迹, 从而形成了虚假的信号反射目标。通常状况下, 单脉冲的雷达到反射物体之间的距离不应大于8km, 往往距离非常小, 距离较小也将导致目标信号的重叠。
3 单脉冲二次雷达假目标的抑制方法
虚假目标的抑制可贯穿到整个雷达的发射机、接收机以及应答信号处理单元和数据处理机各个部门, 又有数字的处理方法。旁瓣而形成的虚假目标主要可通过四种方法采取抑制:旁瓣抑制发射, 也就是将P2作为旁瓣的抑制脉冲由的通道发射;接收机旁瓣抑制, 若是控制通道信号的幅度大于与通道的信号幅度时, 应将信号的应答去除;相对容易控制功率, 同时也容易控制时间控制的灵敏度;通过同步混淆目标, 混淆处理开展抑制, 同时采用幅度相关性以及/相关性 (下转第26页) (上接第27页) 和方法的判定, 将脉冲的幅度以及/值分别与框架所参考的幅度以及/值开展比较, 否则将代码设置为低置信度。低置信度代码通过单脉冲测角在很大程度上的提高而来混淆性能。通过对单脉冲二次雷达虚假目标的识别和抑制技术的探讨, 通常雷达监测技术的持续发展和进步, 也可通过数据融合处理识别以及抑制虚假目标。
参考文献
[1]袁义煌.二次雷达所受干扰来自何方[J].中国无线电管理, 2001 (11) .
[2]何翼, 刘严岩, 刘华军.基于运动特征的分层模糊目标识别[J].现代雷达, 2010 (9) .
[3]谢洁, 杨文军, 黎海林, 邓振淼.低重复频率下的目标速度估计算法研究[J].现代雷达, 2010 (9) .
[4]吴志刚, 翁永伟, 梅文辉.基于试验数据的雷达系统可靠性评估[J].现代雷达, 2010 (9) .
高压脉冲法测量微电阻 篇3
在工程实践中经常会遇到对某些微小电阻进行测量以检测设备的质量与性能的情况。比如检测变压器绕组的接触电阻, 当接触电阻为100Ω, 流过的电流为100 A时, 其损耗的功率会高达10 W。微电阻的测量还用在众多工业领域。一般的测量工具, 如普通的万用表其测量精度对于10Ω~100 MΩ的电阻来说还是可以的, 但用它测1Ω以下的电阻效果就很不理想。对于微电阻测量, 是不能容忍这样的误差的。所以, 微电阻测量的设计一定要充分考虑导线电阻和接触电阻。被测电阻发热的问题通常可以通过采用脉冲电流或减小测试电流的方式得到合理解决。
1 高压脉冲技术
高压脉冲技术是一种新兴的技术, 其工作原理是在时间维度上对脉冲能量进行压缩。大电流、高功率、高电压的脉冲放电研究中都用到这个原理[1]。目前正在逐步向采矿、医疗、环保等众多民用工业领域不断发展[2]。本实验微电阻测量的具体实现设备为MARX发生器, 它主要包括电容器、隔离电感和火花隙开关、隔离气室及放置绝缘模块和不锈钢外壳三部分。下图为其具体的工作电路:1) A侧为负、B侧为正时, 二极管D1处于导通状态、二极管D2处于截止状态, 定义为负半周。电源经二极管D1向电容器C1进行充电, 理论上不考虑干扰因素时, 该半周内, 二极管D1可视为短路, 将电容器C1充电到Vm, 对应的电流路径及电容器C1的电路图如图1-1所示。2) A侧为正、B侧为负时, 二极管D1处于截止状态、二极管D2处于导通状态, 电源经电容器C1、二极管D1向电容器C2进行充电, 这时电容器C1的Vm加上二次侧的Vm使电容器C2充电至最高值2 Vm, 对应的电流路径及电容器C2的电路图如图1-2所示。
由于不可忽略的干扰电容器C2的电压实际上无法在一个半周内即充到2 Vm, 只有在连续几周充电后才会渐渐趋近于2 Vm, 下面的电路说明同样做这样的假设以方便解释说明。当没有变压器的电源供应器中使用半波倍压器时, 需要给电容器C1串联一个限流电阻, 目的是保护二极管不受刚开始充电时电源的涌流损害。当在倍压器的输出并联有一个负载的话, 电容器C2上的电压会在输入处负的半周内降低, 在正半周内被充到2 Vm。
2 微电阻测量
微电阻测量原理如下:电容器长时间充电, 把电能储存在电容器中, 然后使电容器短时间放电, 使负载得到很大的功率。实验装置包括两部分:一是由变压器、调压器、整流器、限流电阻和储能电容组成的充电电路;一是由储能电容, 隔离间隙, 传输线和负载组成的放电回路[3]。
2.1 高压脉冲测量微电阻
标注数据说明:T为电流和电压的周期时间;t为电流和电压波分差。t1为电压峰值左过零时间;t2为电流峰值左过零时间;t3为电压峰值;T4为电流峰值;t5为电压峰值右过零点时间;t6为电流峰值右过零点时间;t7为下一周期电压峰值左过零时间;t8为下一周期电流峰值左过零时间;
波形处理:如图2浅色波形为电压波形, 深色波形为电流波形, 它们都带明显的毛刺儿, 其主频为250 k Hz, 用ORIGIN软件进行500 k Hz低通滤波处理, 得到平滑的波形。然后提取其每个周期电压电流峰值, 峰值时间及过零时间, 如图2所标注的特征点。
2.2 仿真结果
用MATLAB仿真软件仿真设置对应参数后, 仿真结果显示所测微电阻为4.05μΩ。
3 结语
实测夹具引起的最大电阻值18.734 1μΩ, 最小电阻值13.619 6μΩ, 平均值16.613 6μΩ;仿真计算得到夹具等其他电阻约4.054 9μΩ;焊缝电阻最大约18.734 1μΩ-4.054 9μΩ=14.679 2μΩ, 最小约13.619 6μΩ-4.054 9μΩ=9.564 7μΩ, 平均值约16.613 6μΩ-4.054 9μΩ=12.558 7μΩ。焊缝电阻值在12.558 7μΩ到9.564 7μΩ之间。
参考文献
[1]邓漫龄.ARM嵌入式Linux系统的研究与实现[D].北京:北京邮电大学, 2009.
[2]刘卫.基于ARM架构的嵌入式系统开发平台设计和应用研究[D].长沙:湖南大学, 2008.