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在線監測儀范文1
Abstract： Through analyzing the mercury in flue gas online monitoring technology of cold vapor atomic absorption spectrometry， the article designs mercury in flue gas online monitoring instruments based on cold vapor atomic absorption spectrometry， including sampling units， test unit， control unit， and display unit. The instrument test data on the drift of zero point， span drift is ideal， realizing the real-time， secure， and stable monitoring of mercury in flue gas.
關鍵詞： 冷原子吸收光譜法；在線監測；監測技術
Key words： cold vapor atomic absorption spectrometry；online monitoring；monitoring technology
中圖分類號：X82 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）35-0032-02
0 引言
伴隨著工業的發展，汞的用途越來越廣，生產量急劇增加，從而使大量的汞隨著人類活動而進入環境。主要包括：施用含汞農藥和含汞污泥肥料；汞礦的開采、冶煉；含汞廢水灌溉；城市垃圾、廢物焚燒等等。人類活動造成水體汞污染，主要來自氯堿、塑料、電池、電子等工業排放的廢水。而排向大氣和土壤的也將隨著水循環回歸入水體。據第一財經日報綜合報道，專家介紹，汞被聯合國環境規劃署列為全球性污染物，是除了溫室氣體外唯一一種對全球范圍產生影響的化學物質。
1 煙氣中汞在線監測儀器原理
煙氣做采樣泵的作用下經過氣路切換單元（除濕、除塵和除硫），通過隔膜泵將汞蒸氣輸送到檢測池中，汞蒸氣在254nm下有強烈吸收，汞蒸氣的濃度與吸收強度成正比，原理是朗伯-比爾定律
I=I0e-KCL
式中：I為吸收后的光強度；I0是物質濃度為零（即不存在吸收物質）時的光強度；C為物質濃度；L為比色皿（采樣槽）的長度；K為吸收常數。對于一個特定的采樣槽，其長度L不變；對于特定的測量波長以及特定的被測物，吸收常數K基本不變，因此通過測量吸收前后的可見光的強度，便可以測量出煙氣中汞的濃度。
2 煙氣中汞在線監測儀器設計
2.1 儀器結構框圖 儀器結構框圖如圖1所示。
圖1所示，監測儀器由三個單元組成，分別為氣路切換單元、檢測單元和顯示單元，氣路切換單元主要完成煙氣和零氣的切換處理，并針對不同的通道進行不同的預處理，其中煙氣通道進行除塵和超濾處理，以減少對汞檢測的影響。檢測單元由光源、檢測池和光電探測器組成，主要完成汞蒸氣的吸收光信號檢測，顯示單元由數據計算、數據顯示和數據輸出組成，主要完成對檢測到信號進行處理，經過運算得到吸光度，然后代入內置工作曲線進行計算得到汞濃度，最后將濃度結果通過RS485或4-20mA輸出。
2.2 氣路切換單元設計
2.2.1 切換器 切換器由三通切換閥和驅動器組成，當進行正常測試時，切換器切換到煙氣通道，煙氣經由除塵器和超濾器進入檢測單元，當儀器需要進行零點校準時，切換器切換到零氣通道，零氣經由零氣通道直接進入檢測單元。切換閥采用低壓24V控制模式，當三通電磁閥有電時，切換閥打開，失電時，切換閥關閉；當控制電源故障失電時，切換閥關閉。驅動器用于驅動三通電磁閥，能通過接收TTL控制信號是否產生24V電壓。
2.2.2 除塵器 除塵器采用不銹鋼材料制成的圓柱形多孔濾芯，煙氣通過入口進入濾芯，煙氣中的灰塵在濾芯上被攔截下來，煙氣得到凈化，當濾芯被附著的灰塵累積到一定程度后，啟動反清洗裝置，高壓空氣通過反清洗入口對濾芯進行高壓反清洗，附著在濾芯表面的灰塵被脫落，達到濾芯自動清潔的目的。
2.2.3 超濾器 采用歐洲優質過濾材料和不銹鋼骨架，具有過濾效率高、耐腐蝕、強度高、氣流阻力低、使用壽命長等特點。濾芯最外層采用抗油、耐酸類化學腐蝕的疏水性泡沫套筒，防止了聚結液體重新進入氣流，確保了高效率除有機干擾物，以減少有機物對汞檢測造成的影響。
2.3 檢測單元設計
2.3.1 光源 監測儀采用低壓汞燈作為光源，汞燈是指汞蒸氣壓力為1.3～13Pa（0.01～0.1mmHg），主要發射波長在紫外區的253.7nm（0.01mmHg），相當能量為471.0kJ/mol（112.5kcal/mol），占燈的總能量的70%的汞蒸氣弧光燈。25℃時，該燈的主射線為253.7和184.9nm。低壓汞燈光強低，光固化速度慢，但發熱量小，不需冷卻就可使用。由于汞燈發出的光時發散的，使用的時候需要使用透鏡將光聚焦，提高汞燈穿過檢測池的能量。
2.3.2 檢測池 在光譜吸收式氣體檢測系統中，氣室的有效吸收光程是決定系統檢測靈敏度的關鍵參數之一，本儀器采用懷特型氣室的方法進行設計。本長光程氣室內壁以及氣室反射鏡片均要求較高的反射率，以避免多次反射后造成的光強損失，氣室內壁及反射鏡片采用高反射率的金作為鍍層，使光強反射率達到95%以上。氣室的入射及出射窗口要求對于目標波長的光具有較高的透射率，根據波長的不同窗口使用的材料也會有所不同，光透射率達到92%以上。光路長度與測量精度有關，對于低濃度氣體測量，光路達到8米以上。氣室具有較強的耐腐蝕性，對于腐蝕性氣體（如HCL、HF等）具有良好的耐腐蝕性，尤其是樣氣的出入口部分，鍍層起到足夠的保護作用。
2.3.3 光電探測器 光電探測器的工作原理是基于光電效應，熱探測器基于材料吸收了光輻射能量后溫度升高，從而改變了它的電學性能，它區別于光子探測器的最大特點是對光輻射的波長無選擇性。在光電探測器的前端設置了253.7nm的濾光片，可以將其他波長的光攔截。
2.3.4 信號放大與AD轉化 這部分主要是將光電探測器探測到的光信號進行放大，使其達到AD轉化前的信號強度要求，AD轉化電路完成信號的數字化。
2.3.5 數據采集處理 數據采集處理部分主要是完成光電探測器后端的信號進行采集并處理，使其采集到的信號更加有代表性。數據處理采用算術平均濾波法，提高其有用信號的比重，消除變化信號中的尖脈沖干擾值。
2.3.6 檢測單元系統結構 檢測單元系統結構如圖2所示。光源由低壓汞燈構成，在檢測池的光路入口和出口分別設置了聚焦透鏡，光源發出的光透過聚焦透鏡進入檢測池，穿過聚焦透鏡，進入光電探測器。
2.4 顯示單元
2.4.1 顯示單元結構 顯示單元以嵌入式低功耗CPU為核心（ARM CPU，主頻400MHz）的高性能嵌入式一體化觸摸屏工控機，設計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480），四線電阻式觸摸屏（分辨率1024×1024），內置128M FLASH，24VDC供電，采用wince6.0操作系統，工控機的系統結構圖見圖3。
2.4.2 數值運算 儀器具有校準功能，能根據不同濃度的汞標氣記錄吸光強度值，然后采用乘二法進行線性擬合，得到線性方程，并將線性方程系數保存在儀器存儲器中，然后將數據顯示在顯示屏上，并將數據保存到工控機內部存儲器中。儀器設置了4-20mA模擬輸出和RS485數字輸出功能，可以提供外部儀器或數采儀進行數據采集。
3 性能測試
為了研究研制的在線監測技術定量分析過程中存在的系統誤差和偶然誤差，本文設計了專門的零點漂移、量程漂移和跨度漂移實驗，本儀器的測量量程為0-100μg/m3。零點漂移是讓監測儀每隔1h測試零氣，連續監測24h，計算相對于監測儀的最小讀數，儀器指示值在一定時間內的變化；量程漂移是讓監測儀每隔2h測試80μg/m3汞標氣，連續監測24h，計算相對于自動分析儀的測定量程，儀器指示值在一定范圍內的變化大小；跨度漂移是讓監測儀每隔1天測試50μg/m3汞標氣，連續監測1周，計算相對于自動分析儀的測定量程，儀器指示值在一定范圍內的變化大小。
表1是性能測試結果，可以看到，零點漂移值為1.37%，量程漂移值為0.067%，跨度漂移值為0.05%，性能指標比較理想。
4 結論
通過設計氣路切換單元、檢測單元和顯示單元，成功研制了煙氣汞在線監測儀器，能應用于煙氣中汞的在線實時監測，具有實時、快速、安全和可靠等特點，具備了良好的市場推廣前景。
參考文獻：
[1]李冬梅.燃煤鍋爐煙氣汞污染控制技術淺析[J].環境保護與循環經濟，2011.
在線監測儀范文2
關鍵詞：污水處理；在線監測儀；可靠性
1.污水處理廠污水處理情況
隨著進入污水處理廠的污水中主要污染物的不斷變化，這種變化情況可以反應出城鎮生活污水的收集效率，也從另一個方面反映了城鎮的發展程度。對污水處理廠進行監督管理一般都采用手工監測的方法，然而采用這種方法會消耗大量的人力及時間，且不能有效地對污水處理廠進、出水水質進行及時監測，無法及時掌握污水處理廠的污染物排放情況。2007年以來，我國開始大面積使用一種監測污染源的系統，一種在線監測系統。水質在線監測與手工監測相比速度較快，并且省時省力，效率較高。這種方法可以直接將污染源中的相關污染物質含量反應出來，從而可以清楚地知道污染情況，方便相關部門進行監督管理，并采取措施進行處理，所以水質在線監測得到快速發展。
2.提高在線監測儀器可靠性的主要措施
為了保障城鎮污水處理廠在線監測儀器的可靠程度，需要及時的排除相關的影響因素對其可靠性的影響。影響在線監測儀器的可靠性的因素十分復雜，其中最為主要的就是在線監測儀器內外電流以及電壓對其的影響。
2.1電磁感應
首先在線監測儀其周圍大功率的用電器在工作的過程中一般會出現回路電流，回路電流的存在會產生相對較強的電磁場，進而使得在線監測儀器受到影響，其中電流回路面積的大小會對在線監測儀器造成不同程度的影響。
2.2靜電感應
在線監測儀器周圍物理的電位一旦發生改變，就會通過其和在線監測儀器形成的電容使得在線監測儀器的電位也產生變化，最終影響在線監測儀的可靠性。尤其是物體和在線監測儀導線呈現平行狀態時，對其可靠性的影響程度最為嚴重。
2.3在不同電位引入的干擾
大功率設備接地一般會存在電位差，這種電位差會對在線監測儀器內部出現靜電耦合效應，對在線監測儀器的可靠性造成影響。
3.排除在線監測儀器可靠性干擾因素的主要措施
3.1串模干擾的抑制
為了減小電流回路對于在線監測儀可靠性的影響，一般采用將信號導線扭絞的措施，為了避免電場的影響，一般會采用屏蔽措施來防止信號導線的感應電流，而為了避免直流信號干擾，可以選擇濾波電路。
3.2共模干擾的抑制
在線監測儀器一旦出現接地措施不當現象，就會出現共模干擾問題出現，對于在線監測儀器的対地絕緣能夠高效的提升其抗干擾的能力。除此之外，另外一項避免在線監測儀可靠性不受影響的措施就對將其的屏蔽層接地。
4.在線監測儀器可靠性分析的方法
4.1確定在線監測儀器的壽命分布類型
對于在線監測儀器的壽命分布進行分析，能夠有效對其規律性的故障進行預測，也是保障日常的維護制度主要參照，一般情況下在線監測儀器的壽命分布為威布爾分布。
4.2分布參數的估計
威爾布分布參數估計主要包括兩方面的估計：區間估計以及點估計，對于現實問題的實際情況進行分析來對于相關參數進行科學合理的調節，以此來保障壽命分布的實際類型和威爾布分布吻合。其中點估計就是通過實際數據來對未知的數據進行估計，而區間估計就是確定置信區間的范圍。圖估計作為點估計以及區間估計最為常用的方法，基本要求就是使用描點、連線以及作圖的方式來妒忌分布類型的位置參數。以威布爾分布為例，圖估計能夠有效估計形狀、平均壽命以及位置等參數。
4.3高可靠性在線監測儀器的可靠性分析
對于高可靠性的在線監測儀器的可靠性分析來說，只有在壽命分布已知的基礎上進行，還需要通過推導以及特征壽命來對在線監測儀器的可靠度下限進行確定。
4.4在線監測儀器使用效果分析
使用效果分析是判斷在線監測儀器可靠性以及安全性的主要標準，同時，也能夠作為提升在線監測儀器使用水平以及完善管理制度的主要參照。在線監測儀器使用效果分析的主要數據依據就是使用效率、系統能效以及用可用度。
5.結論
綜上所述，城鎮污水處理廠廢水在線監測儀的可靠性設計研究對于生產工作的影響是非常大的，應加強重視程度，對于影響可靠性的因素進行有效的控制。在線監測儀器投入使用以前，需要對其的可靠性進行有效的評估，保障其實際可靠性達到標準之后才能夠進行相關工作的開展，只有這樣才能夠保障工作的質量。城鎮污水處理廠水質監測工作正在向自動化、智能化方向發展，這不僅可以節省人力，還可以使監測工作快速完成，節省時間，又能夠使監測更加準確。
參考文獻
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[4]蔡同鋒，張艷艷.環境自動監測技術綜述[J].污染防治技術，2010，23（3）：87-90.
在線監測儀范文3
【關鍵詞】避雷器在線監測儀;校驗測試裝置;漏電電流;動作次數
引言
現在傳統的避雷器放電計數器校驗儀只能對避雷器在線監測儀的動作次數進行檢測校驗，工作現場無法檢測其電流精度，電網系統內曾多次發生因避雷器內部受潮、絕緣降低引起的爆炸事件。因此，非常有必要對避雷器在線監測儀的工作狀況進行檢測，保證監測儀指示動作次數和泄漏電流正確，準確地反映避雷器的運行狀況，保障人員的安全與設備的健康。目前，對避雷器在線監測儀的檢測和校驗，只能通過常規的避雷器放電計數器對動作次數進行檢測，對于監測儀的電流精度，工作現場則是一直無法開展檢測校驗，試驗通常是在離線情況下進行的，即首先將在線監測儀從接地回路中拆離開來 然后對獨立的在線監測儀進行試驗判斷它的性能是否良好，這樣的試驗需要將監測儀從正在運行的避雷器接地回路中拆離開，不僅工作需要考慮一定的安全因素，并且需要耗費相當的檢修力量。
本文根據脈沖電流和工頻電流產生原理，通過自行組裝元器件，研制一種避雷器在線監測儀性能實地校驗裝置，該裝置簡單、輕便和實用，能在現場迅速對避雷器在線監測儀的電流精度做出校準和動作次數做出檢驗，實現了在線監測儀的現場校驗試驗，并且可及時準確地更換已經損壞的監測儀，避免錯誤地更換了本身正常的價值較高的監測儀，節約了生產成本，且提高操作人員的安全性。
1.避雷器在線監測儀校驗裝置的研制
1.1 校驗測試裝置原理
該裝置包含兩個功能模塊，一是脈沖電流輸出模塊，能夠輸出≥100A（8 / 20μs）的沖擊電流，利用輸出的沖擊電流測試動作次數。二是標準工頻電流產生模塊，能夠輸出 1mA-5mA（最大值，負載小于500Ω）±3%的交流電流，并安裝有高精度電流表頭且可調節輸出電流幅度，利用輸出的數值現場實地校驗避雷器在線監測儀通過泄漏電流的變化。為了實現上述功能，需要使用高精度電流表并聯在在線監測儀接避雷器端與接地端，測量從監測儀分流下來的泄漏電流。為了能夠最大程度在在線情況下準確測量出避雷器的泄漏電流，并聯的高精度電流表內阻必須遠小于監測儀的內阻，通過比較高精度電流表測量的電流值與在線監測儀本身反映的電流值是否相近，從而判斷出避雷器在線監測儀本身的好壞。避雷器在線監測儀校驗測試裝置原理圖如圖1所示。
圖1 在線校驗測試裝置原理圖
此裝置由變壓器、整流濾波電路、調節和顯示、功能切換開關以及供電模塊五部分組成。變壓器輸入220V，輸出500V;整流電路為橋式整流電路，使輸出電壓波動小且提高了變壓器的效率;濾波為鐵殼封裝的大容量濾波電容，使輸出的直流更加平滑;調節電位器選用美國進口伯恩斯大功率多圈精密電位器，精度高且線性好;顯示部分采用高精度四位半液晶表頭，顯示清晰且精度高。脈沖電流模塊原理圖如圖2所示。
圖2 脈沖電流產生模塊原理圖
圖2中供電電壓經變壓器后輸出電壓U2=500V，進過三相整流橋后UL的值為：
（1）
設置開關管的導通角，由公式（1）可得：UL=585V，RL=5.58則可以得到輸出峰值為100A的脈沖電流。
標準工頻電流模塊原理圖如圖3所示。
圖3 標準工頻電流模塊原理圖
如圖3所示供電電壓經過變壓和整流橋電路后輸出的電壓由公式（1）可得Ud=585V。經過逆變電路后的輸出交流電壓為：
（2）
開關管的開關頻率為20kHz，則由公式（2）可知，逆變電路的輸出電壓為：
U0=500V （3）
（4）
功能轉換通過漏電電流檢測開關和放電計數開關實現，閉合其中一個開關實現相對應的功能，需注意的是同時只能閉合一個開關或者兩者均斷開。電位器實現脈沖電流大小調節的功能。變壓器次級側所接開關為供電電源開關。
1.2 并聯高精度電流表頭的選用
為了實現現場實地的對避雷器在線監測儀漏電電流的檢測，可以將高精度電流表頭并聯在在線監測儀的接避雷器端和接地端，從而測量從監測儀分流出來的漏電電流。高精度電流表頭的選擇首先要求是表頭內阻遠遠小于在線監測儀的內阻，其次要求具有較高的測量精度。綜上考慮，本文選擇YJ-500A（0.1）型號的液晶高精度電流表頭。
2.避雷器在線監測儀校驗裝置檢測
由于密封不良，動作計數器在運行中可能進入潮氣或水分，使內部元件銹蝕，導致計數器不能正常動作[4]，所以《電力設備預防性試驗規程（DLIT596-1996）》規定，每年應檢查1次?，F場檢查計數器動作的方法有直流法、交流法和標準沖擊電流法。其中以標準沖擊電流法最為可靠。標準沖擊電流法的原理為，將沖擊電流發生器發生的8/20μs、100A的沖擊電流波作用于動作計數器，若計數器動作正常，則說明儀器良好，否則應解體檢修。例如2013年我局曾用此法總共對27只計數器進行檢測，其中有3只不動作，解體發現內部元件受潮、損壞。根據《電力設備預防性試驗規程（DLIT596-1996）》規定，在每年雷雨季前以及必要檢修時間時對漏電電流和放電計數器進行檢測，檢測要求為：
（1）測量直流1mA電壓（U1mA）及0.75U1mA下的泄漏電流：U1mA實測值與初始值或制造廠規定值比較，變化不應大于±5%;0.75U1mA下的泄漏電流不應大于50μA。
（2）連續測試3～5次，每次應正常動作，每次測試時間的間隔不少于30s，測試后計錄器應調到零[5]。檢測裝置面板示意圖如圖4所示。
圖4 檢測裝置面板示意圖
檢測步驟：
（1）將檢測裝置輸入端與避雷器監測儀兩端相連（連結線要盡量短）。放電次數檢測時，紅色端接上端，黑色端接地，并按下動作次數檢測按鈕（綠色按鈕）;泄漏電流檢測時（1mA-5mA），紅色端接上端，黑色端接地，并按下泄漏電流檢測按鈕（黃色按鈕）且斷開動作計數按鈕，通過電流調節旋鈕調整輸出電流大小。
（2）將電源線接好后，檢查檢測裝置接線是否正確，確認無誤后即可開始試驗。
（3）合上電源開關（紅色開關），待電壓穩定（600V左右）后，即可開始校驗。
（4）按下測量鍵，輸出電壓立即下降，此時可觀察避雷器監測儀的動作情況或泄漏電流值。
（5）如需多次試驗，可待輸出電壓達到穩定值時，再按測量鍵，觀察避雷器監測儀的動作情況或電流值。
（6）檢驗完畢后，立即關掉電源，待輸出電壓完全回零時，才能拆除接線。
（7）如按檢驗鍵，輸出電壓沒有下降，應關掉電源，待電壓指示回零后，檢查是否回路有斷點，或者是避雷器監測儀不適合技術指標中規定的型號。
注意事項：
（1）拆除接線時，若輸出電壓沒有回零，操作人員不能碰測試線非絕緣部分，以免造成人身事故。
（2）被試品不允許帶電進行測試。
3.檢測效果及分析
根據GB11032-2000交流無間隙金屬氧化物避雷器的檢修標準，本文研制的避雷器在線監測方法校驗測試裝置的測試結果：
（1）漏電電流檢測結果：110kV電壓等級現場檢測儀并聯高精度電流表頭所測電流值與避雷器在線監測儀所測電流值基本一致;220kV電壓等級兩種測量電流有較大誤差;500kV電壓等級時兩測量電流誤差與220kV相比進一步增大。
（2）在110kV、220kV、500kV三種電壓等級場地中在模擬雷擊試驗，避雷器監測儀均能正確動作反應過電壓次數。
（3）由實地校驗結果（1）和（2）可知，現場電壓等級對于漏電電流的現場檢測有較大的影響而避雷器監測儀的現場檢測在不同現場電壓等級下均能正確反應過電壓次數。
4.結論
本文所研制的高電流精度的避雷器在線監測儀校驗測試裝置與傳統校驗裝置相比較有如下的創新：
（1）線性功放模塊的高穩定和高可靠性設計;
（2）輸出電流波形標準，電流參數穩定準確，達到國家相關標準;
（3）現場實地簡便地對避雷器監測儀的動作次數作出檢驗和電流精度作出校準，對避雷器的運行質量及時給出可靠的數據，防止事故的發生。
（4）及時準確地判斷避雷器監測儀的性能，避免錯誤地更換，節約生產成本。
綜上所述，本裝置能簡便有效地對避雷器在線監測儀的工作狀況進行檢測，保證避雷器監測儀指示動作次數和泄漏電流正確，準確地反映避雷器的運行狀況，保障人員的安全與設備的健康。
參考文獻
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在線監測儀范文4
Han Ding
（中電投華北電力工程有限公司，太原 030006）
（CPI North China Power Engineering Co.，Ltd.，Taiyuan 030006，China）
摘要： 根據汽輪發電機在線監測的應用情況，提出配置在線監測應遵循的原則，在對當前各種在線監測應用初步分析的基礎上，提出合理配置在線監測的策略性建議。
Abstract: According to the application of on-line monitoring in the steam turbine generator, the paper put forward the principles that should be followed in distributing online monitoring. Based on the analysis on the application of various online monitoring, it proposed strategic advice for reasonably distributing online monitoring.
關鍵詞： 汽輪發電機 在線監測 監測裝置
Key words: steam turbine generator；online monitoring；monitoring device
中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）32-0033-01
0引言
20世紀80年代以后，電子信息技術迅速發展，各種各樣的在線監測裝置在汽輪發電機上得到了推廣和應用。
1對當前我國在線監測裝置應用情況的初步分析
1.1 直讀型在線監測裝置HPA、SCW、HLM、HDM、HLOM是目前我國廣泛采用的直讀型裝置。我們可以直接讀到通過該裝置的在線監測獲得趨勢曲線和相關數據，在沒有專家參與的情況下，能通過相關數值獲得某參數具體情況。以下簡要分析了這些裝置的特點。
HPA（氫氣純度分析儀）：這套設備可自動測量氫氣中其他氣體的含量，但是要注意防爆。如果氫純度在95%以下時，能越限報警同時自動補、排氫氣，還可預警某些異常情況，如氫側密封油過熱或超量等。
SCW（定子冷卻水導電率儀）：該儀器可檢測定子冷卻水的導電率，避免定子空芯銅線積垢堵塞，以確保其達到0.5～1.5μs/cm的水導率。能有效預警水化學性能不平衡、樹脂離子器失效、聚四氟乙烯管閃絡、空芯導線堵塞和定子接地等狀況。
HLM（氫氣漏入水中監測器）：將壓力表安裝在定子密封水箱中，如果氫漏量超標，排氣閥就會自動開啟，同時通過氣體流量表對排氣量做出記錄。因為定子水壓比機內氫壓要低，所以如果定子內部水系統回路組成件出現密封墊失效、匯流管接頭滲水、水接頭漏水和空芯導線裂紋等問題時，HLM就會預警。在國內的很多電站中，HLM都成功、及時地預測了定子漏水故障，有效阻止了危害的蔓延，體現了其獨特的功效。
HDM（氫氣露點儀）：該儀器可以對機內的氫氣濕度進行監測，同時通過露點表示出來。它還能預測某些故障，如氫氣干燥器失效、冷卻器漏水、轉子護環應力腐蝕等。就目前來看，VAISALA產品一直被人們廣泛采用，但是其壽命還達不到人們的使用要求。
HLOM（漏氫監測儀）：該儀器與HMU相當，都是在可能發生泄漏的部位或指定位置進行取樣檢測，再通過聲、光、電發出預警信息，從而有效預防氫爆發生。以往國產的HLOM受感元件壽命較短，現已做出了一些改進。目前的市場普遍認可了HLOM，但漏油易堵塞管路導致儀器失靈，所以需要及時清洗管路。
1.2 解讀型在線監測裝置SEVM、RSTD、STOM、GCM、RFM或PDM是目前我國正在使用的裝置。
SEVM（定子端部繞組振動監測器）：利用光導（高電位點）和加速度計（低電位點）對定子端部繞組的振動情況進行監測。它對固定螺桿松、相引線斷裂、定子線棒磨損、動定子槽楔松動等故障具有預測作用。
RSTD（轉子匝間短路監測器）：它對因轉子匝間發生短路而引起的轉子振動和接地故障、護環燒損故障等具有預測作用。國產RSTD具備較高的靈敏度，在300MW發電機上有2臺在線運行經驗和10余臺離線運行的業績，正嘗試著將其安裝在600MW的發電機上，保持目前試用性質是合適的。
STOM（轉軸扭振監測儀）：這套設備的功能包括扭振測量、扭振保護、扭振應力分析。它可以針對大軸裂紋及轉子不平衡負荷、次同步振蕩和軸疲勞積累等故障類型進行預測。
GCM（發電機工況監測器）：該監測器只要針對轉子絕緣過熱及高壓出線過熱、定子繞組絕緣系統過熱、定子鐵心過熱等故障類型進行預測。發電機過熱屬于比較嚴重的故障，所以這套設備相當重要。但它也存在一些問題：
①解讀能力不好，報警后需要將氣體送到北京分析，不能及時判斷過熱點的位置和停機時間。
②因為抗油霧能力較低，加之有誤報之忌，所以切除率過高。RFM，PDM（無線電頻率監測器或稱局部放電儀）：將變壓器連接在中性點的RFM上，可測10kHz～30MHz，俗稱“窄帶”。用電容器與高壓出線端的RFM連接可組成RFCC2，用電容器與分相封閉母線上的RFM連接可組成RFCC3。將天線安裝在出線端定子槽內的叫做SSC，它可對定子繞組的高頻放電（10～1000MHz）進行監測，從測量局放機理的角度來分析，傳感器安裝于高壓側能提高靈敏度。RFM（包括RFCC2、RFCC3）能夠對有字子端部繞組表面放電、電連接斷裂、定子絕緣整體老化、端部手包絕緣放電、定子主絕緣故障、定子其他絕緣故障、電暈放電等故障類型進行預測。一般情況下，在所有發電機故障中，定子高壓絕緣系統故障所占比例大概是15%～20%，而且定子線棒的壽命往往決定著發電機的壽命。所以，很多國外的研究者都將定子繞組局部放電作為課題來研究，在每一屆的CIGRE、IEEE會議上都有很多這個課題的論文。至少有200多臺儀器設備是將國產RFM、PDM安裝在發電機上使用的，但真正投入運行的不多。主要問題是：①排除電氣干擾的方法措施不到位。②數據處理技術無法滿足過大的數據量。③解讀比較困難，要求既要具備設計方面的信息，對運營及維修的歷史了如指掌，熟悉各類絕緣的制造及典型的壽命、性能，且沒有解讀支持，比較茫然。
2建議
2.1 明確在線監測的配置原則。在配置原則上做到由“招標決定一切”轉變為“通過發電機制造廠推薦”，還要和運營單位共同磋商。
2.2 直讀型在線監測裝置的運用情況已趨于成熟，并且在實際應用中取得了很好的成果，可在水氫氫型發電機上推廣使用。
2.3 慎重選擇解讀型在線監測裝置，盡量采用典型發電機以積累經驗，切忌在每臺200MW及以上的發電機上都安裝。
2.4 一些發電機已安裝了在線監測裝置，在線監測裝置供應商、主機制造廠和運營單位應成立跟蹤小組，挑選典型的機組定期進行跟蹤觀察，同時編制出指導性文件提升應用水平。
2.5 一般GCM、RFM（或PDM）不容易解讀，應該加大科研力度。我國有很多在線監測制造商，但技術力量、售后服務還達不到使用要求。所以當前工作重點應在控制數量的基礎上實行質的提高。
參考文獻：
[1]CIGRE/SC11 Questionnaire 95-1 REPORT/1998.
[2]IEEE1434-2000 Parcial Discharge Test.
[3]CIGRE/SC11. Application of Partial Discharge to Rotating Machines Position Paper. 2002.
在線監測儀范文5
關鍵詞：光纖測試技術;建筑基坑;變形監測
1 概述
在傳統的建筑基坑變形監測工程中，各種埋入式的巖土監測儀器，如測斜儀、伸長儀、沉降儀、傾斜儀等，通常采用的振弦式、電阻式、電感式等形式的傳感器，存在著精度低、耐久性差、易受環境影響、易受電磁干擾、成活率低等缺陷。與傳統檢測技術相比，光纖傳感可實現多點串聯甚至全分布式連續測點，具有長期穩定性好、無零漂、不受電磁干擾等優點，因此在很大程度上彌補了傳統監測技術的不足，從而在地基基礎工程檢測和監測中得到越來越廣泛的應用，作用越來越重要。因光纖光柵傳感器具有尺寸小、質量小、抗電磁干擾、防水防潮、耐腐蝕、動態響應快、靈敏度高、易實現多點及網絡化傳感等優點，已廣泛應用于科學研究和實際工程中，尤其是在應變測量領域得到了更為廣泛的應用。
2 分布式光纖感測技術在護坡樁體深層水平位移監測中的應用工作原理
在護坡樁鋼筋籠主筋上對稱綁扎固定一組對稱的應變感測光纜，并將光纜布設的截面方面垂直于基坑走向。通過分布式光纖應變檢測技術（BOTDR）即可探測到樁身不同方位的樁身應變分布，當樁身受側向土壓力作用而發生彎曲變形后，樁身的迎土面和背土面發生拉、壓應變，其拉壓應變可以通過預埋在其中的傳感光纖測得。
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圖1 樁體水平變形受力示意圖
設ε1（z）和ε2（z）分別為對稱分布的兩條傳感光纖在深度z處的應變測試值，則軸向壓縮應變ε（z）和彎曲應變εm（z）值分別為：
εm（z）= （1）
ε（z）= （2）
樁身的彎曲應變大小與局部彎曲曲率成正比關系，根據彎曲應變及樁身形態參數可推算出樁身彎曲曲率：
εm（z）= （3）
樁在發生水平撓曲后，假設深埋的樁端不發生位移，樁身各埋深點水平向位移v（z）可表示為：
v（z）=dzdz+mz+n（4）
其中m、n為待定系數，根據樁體變形的邊界條件確定。在本次監測中邊界條件為：
v（z）z=0=0
v（z）z=26=0 （5）
對于護坡樁，H為樁長，εm（z）為對稱的兩條光纖在同一深度光纖應變測試之差，y（z）即為感測光纜到中性面的距離。從式（4）中將差異應變沿著樁身路徑兩次積分，再根據（5）式中的邊界條件，即可得到樁身的每一點水平變形位移量。
3 工程試驗及監測數據處理
3.1 工程概況
試驗基坑等級為一級，基坑支護采用護坡樁加錨桿的支護方式，開挖深度約21m，選擇了基坑南北側2個監測點同時采用測斜法與全分布式光纖感測技術進行了監測對比試驗。試驗選用了鋼繩式應變感測光纜（NZS-C05）。該光纜直徑為5.0mm，抗拉強度大于1400N，順直性好。試驗利用光纖應變分析儀，實現了對植入到護坡樁內光纖的應變解調，進而反向計算出護坡樁內部不同深度位置的變形位移、內力變化等大小。
3.2 數據處理
用EXCEL軟件打開各期對應光纜測線的應變數據文件，統一整合到一個EXCEL表格中。將整合的數據導入到ORIGIN軟件中，平通過測試數據對齊、有效測試數據截取、截取數據濾波平滑處理和光纖數據溫度補償處理4個步驟的處理后，根據上述理論方法，利用公式（1）～（5），先對平移后的光纜數據進行對稱處理，一一對應上樁身兩側，將對應的樁身數據進行兩兩做差處理。將處理好的數據，導入到ORIGIN中，結合ORIGIN軟件的特點進行運算即可得到，樁體深層水平位移量變化曲線（如下圖所示）。
<E：＼123456＼中小企業管理與科技?下旬刊201509＼1-297＼199-2.jpg>
圖2
4 試驗監測數據成果對比與綜合分析
4.1絕對位移量對比分析
①B1#點的各期次絕對位移量較差最大值分別為4.27mm、4.92mm、3.19mm、7.12mm，B2#點的各期次絕對位移量較差最大值分別為3.08mm、3.00mm、6.87mm、8.85mm，兩點的位移量最大較差均發生在最后一次，對應觀測日期2月25日，相對應的樁置為樁的頂部，時值春節后氣溫逐漸變暖、地表開始融化解凍，說明外界氣溫變化對分布式光纖（BOTDR）監測法采集的數據有較大影響，溫度應變引起的誤差較大，溫度補償計算模型還不夠準確。
②在兩個監測點共8次觀測成果中，各期次絕對位移量較差最大值≥5mm的有3次，占38%，較差最大值為3～5mm的有4次，占50%，較差最大值≤3mm的有1次，占12%;B1#點的各期次絕對位移量較差平均值分別為6.16mm、1.88mm、0.02mm、-0.60mm，B2#點的各期次絕對位移量較差平均值分別為1.03mm、-0.45mm、1.85mm、3.06mm，較差平均值≥5mm的有1次，占12%，較差平均值為3～5mm的有1次，占12%，較差平均值≤3mm的有6次，占76%，說明采用分布式光纖（BOTDR）法監測成果數據多數較為穩定，無異常跳動現象，大部分已接近于測斜法得到的單期次絕對位移量。
③按照誤差傳播定律理論，樁體深層水平位移監測得出的位移量均以護坡樁最底部端點作為穩定的基點進行計算得到，測斜法是以各期次每隔0.5m觀測讀取對應深度相對基點的偏移量并將相鄰期次偏移量求差值而得到每期次的位移量，因而相對樁底基點，樁頂部即測斜管管口位置應是測量最弱點，以測斜儀的標稱精度0.25mm/0.5m作為標準中誤差、樁長22.5m進行推算，樁頂部相對基點的偏移量測量中誤差為1.68mm，若以2倍測量中誤差（3.36mm）作為極限誤差，即可認為采用光纖（BOTDR）法得到的監測成果與測斜法較差≤3mm時，則可以接受。
4.2 相對位移量對比分析
對相對位移量較差數據進行簡單統計分析，同樣可以得出：B1#點的相鄰兩期次間的相對位移量較差最大值分別為5.10mm、4.28mm、3.93mm，較差平均值分別為-1.72mm、1.86mm、0.63mm;B2#點的相鄰兩期次間的相對位移量較差最大值分別為3.62mm、6.36mm、3.78mm，較差平均值分別為-1.49mm、2.30mm、1.21mm;兩點相對位移量較差最大值分別為5.10mm、6.36mm，較差平均值均已<3mm，由相對位移量的較差平均值再次驗證了分布式光纖（BOTDR）法監測成果數據大部分與測斜法相接近。
5 結語
由以上兩點采用不同監測方法得到的不同深度的絕對位移量和相鄰兩期次間的相對位移量比較結果可看出：少部分監測成果相差較大，測斜儀方法數據與光纖法測試數據存在一定偏差。原因主要有兩方面：兩種不同監測儀器測試得到數據本身具有系統性誤差，該誤差暫時無法消除，對測試結果造成影響;光纖法中光纖傳感器同時對樁身彎曲變形和環境溫度同時感應敏感，而布設安裝的溫度補償光纖同時受到溫度和較小的彎曲應變影響，并未能發揮良好的溫度補償效應。在對光纖數據進行處理時，以上兩部分誤差無法消除，造成了計算得到的樁身位移曲線與測斜儀方法測試得到位移數據存在較大偏差。
盡管溫度變化對光纖BOTDR法監測有較大的影響，但也有測斜法所不具備的優勢，如光纖BOTDR法監測采集的數據密度大、不受光纖長度限制、易實現網絡在線自動化監測等，在許多監測領域都值得探索運用，特別是超高層建筑結構的后期健康安全監測、大型水利設施安全監測、山體滑坡、大面積沉陷區域變形等工程中進行嘗試，同時采用多種監測手段互相進行驗證。
參考文獻：
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[3]石順祥，孫艷玲，馬琳，劉繼芳.光纖技術及應用[M].華中科技大學出版社，2009.
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在線監測儀范文6
關鍵詞：在線核檢測儀表；信號堆疊檢測；CPLD；多單道測譜
Abstract: nuclear pulse amplitude of a signal analysis is nuclear testing instrument online an important function units, it needs high-speed reliable special logic circuit for the service, so as to remove signal stack, overload, instrument testing dead time on energy spectrum of the bad influence of the measurement. In order to improve the nuclear testing instrument online detection performance, instrument with the complex programmable logic device CPLD to achieve live time compensation, overload signal detection, stack such logic function inhibition circuit.
Keywords: online nuclear testing instrument; Stack signal detection. CPLD; Single way more than the spectrum
中圖分類號： TL8 文獻標識碼：A文章編號：
近年來核探測技術在工業中的應用越來越廣泛，它已經滲透到各個工業領域。當今世界的工業核儀器正在飛速發展，一些發達國家工業核儀器的年產值已經超過了100億美元。近幾年我國進口的大型自動化生產線中全都采用了大量的核檢測儀表。目前全球的經濟高速發展，對各種金屬礦產資源的需求越來越大，金屬礦山產業也進入高速發展階段。在金屬礦山企業的日常生產過程中急需一種能夠對礦石和礦粉的品位進行實時在線檢測的儀表，以便對生產進行有效的指導。礦石品位在線核檢測儀是一種能夠對礦石和礦粉的鐵品位進行實時在線檢測的核檢測儀表。儀表的工作原理是高能γ射線照射到礦石上，產生湮沒輻射光子和散射光子，湮沒輻射光子的產生幾率和礦石的品位相關。探測器中的晶體接收到γ 射線，產生熒光，在光電倍增管的光陰極上轉換成電子束；光電倍增管在高壓電源的電場作用下，產生電子倍增效應，最后在陽極生成電壓脈沖，經前置放大器放大，輸出，進入主機。主機中的主放大器對射線脈沖再一次進行放大成型，進入脈沖鑒別及幅度分析器[1]。主機通過獲取的射線能譜數據和探測器溫度、高壓等其他信息來進行礦石品位計算和儀表運行控制。
1 采用CPLD 進行設計的原因
為了保證在線檢測對實時性的要求，儀表中的脈沖鑒別及幅度分析器等都需要高速可靠的邏輯電路為其服務，在現有的核儀表電路中（包括國外很多先進的核檢測儀表）通常采用眾多的小規模數字集成電路搭建而成，存在電路規模較大、時序及定時不夠準確、電路處理速度較慢、無法實現較復雜的邏輯、調整和電路升級不便，保密性差等問題。為解決上述問題，在本設計中采用CPLD設計技術，采用VerilogHDL硬件編程語言[2]，所有的邏輯處理及相關邏輯控制電路均在一片Altera公司的EPM7160SLC 芯片內部實現。Altera 公司是20 世紀90 年代以來發展較快的PLD 生產廠家，在激烈的市場競爭中，憑借其雄厚的技術實力，獨特的設計構思和功能齊全的芯片系列，擠身于世界最大的可編程邏輯器件供應商之列。Altera 公司的PLD 分為CPLD 和FPGA 兩類：CPLD 器件邏輯單元大，分解組合能力很強，一個單元可以分解成數十個組合邏輯，因此其產品較適合設計復雜組合邏輯和控制電路；FPGA 器件邏輯單元小，有較多的觸發器，適合用來設計需要大量觸發器的算法級邏輯電路。
通常，完成相同功能的邏輯電路用FPGA 來實現起來更為容易一些，因為FPGA 內部的資源通常遠高于CPLD，但是在本儀表中CPLD 更為適用。原因之一是CPLD 中的邏輯單元是大單元，其變量數可以多達二十幾個，采用PAL（即乘積項）結構。由于這樣的單元功能強大，一般的邏輯在單元內均可實現，因而其互連關系簡單，通過總線即可實現。電路的延時通常就是邏輯單元本身和總線的延時（在數納秒到十幾納秒之間），CPLD 較適合控制器等邏輯型系統，這種系統的邏輯關系復雜，輸入變量多，電路延時可預測，對電路在高速時鐘下運行時避免競爭冒險現象有利。原因之二是在CPLD 中，常使用EPROM、E2ROM 和Flash ROM 編程工藝。這種編程工藝可以反復編程，可多達上萬次。但其一經編程片內邏輯就被固定（除非擦除），不會由于系統掉電而丟失。芯片內有可以加密的編程位，能夠有效地保護知識產權，而在FPGA 中，常用SRAM 編程工藝。這種編程工藝系統掉電后編程信息不能保存，必須與存儲器聯用，在系統上電時須先對芯片編程，方能使用，
并且很難對存儲器加密，不利于保護知識產權。基于以上兩點原因最終決定采用CPLD 來進行設計。Altera 公司的CPLD 器件主要有Classic 系列、MAX 3000 系列、MAX 5000 系列、MAX 7000系列、MAX 9000 系列以及最近幾年推出的MAX II 系列。MAX 7000 系列在國內應用較為廣泛，其結構具有一定的代表性，是Altera 公司銷售量最大的產品，屬于高性能、高密度的CPLD。在結構上包含邏輯陣列塊（LAB）、宏單元、擴展乘積項、可編程連線陣列（PIA）和I/O 控制塊。MAX II系列是最近幾年新推出的CPLD 系列，它具有功耗低、資源多、速度快及成本低等多方面的優勢，但由于該系列芯片只能工作與3.3V、2.5V、1.8V 等低電壓系統，而目前核檢測儀表的電路均是采用5V 或以上電壓，因此在核檢測儀表中使用MAX7000 系統較為合適。
2 具體功能模塊的設計
在礦石品位在線核檢測儀中，對核脈沖信號的幅度分析是通過多個單道[3]來完成的，每個單道電路對落在該單道上下閾值內的脈沖進行判別和計數處理。
本次設計的儀表在測品位工作狀態下共提供6 個獨立單道進行測量，其中的兩個單道用于穩峰。儀表另一個需要提高速度的應用場合就是測譜，由于儀表采用的是單道測譜，因此測譜時間較長，解決的方法就是要增加測譜的單道數目。但是增加單道數目通常會增加電路的規模，增加儀表的成本、復雜性和功耗，在本設計中充分利用了CPLD 在設計復雜邏輯方面的優勢，在不增加硬件電路的情況下，在測譜時將6 個獨立單道復用成連續的11 個單道，這樣在電路規模不變的情況下測譜的能力比原來提高了5 倍（原四道測控儀在測譜時采用兩個單道進行測量），大大縮短了測譜時間。具體采用的方法是在測譜時，將6 個獨立單道電路的12 個閾值電壓（由DAC 提供）連續排布，相鄰道的上下閾值共用，此時CPLD 內部的6 個單道電路轉換成連續的11 個單道電路，這樣就可以用6個單道電路的硬件資源進行連續11 道的同時測譜工作。這部分的電路原理框圖如圖1 所示：
圖1 工作狀態的單道及測譜狀態下單道的原理框圖
CPLD 內部采用同步時序邏輯進行設計，系統時鐘采用100MHz，工作過程是每10ns 對工作或測譜狀態輸入進行檢測，根據檢測結果選擇六個獨立單道或11 個連續單道電路結構，與此同時對12 個閾值比較器進行采樣，按照單道的工作邏輯進行處理，并根據過載檢測電路、堆疊檢測電路的處理結果對各單道計數輸出進行取舍。通過仿真驗證，在閾值比較器信號能夠保證的前提下，電路最快可以對脈寬大于30ns 的信號進行準確處理，這樣就足以滿足本次設計中對脈沖處理速度的要求。
由于核脈沖信號的發生具有隨機性，這樣就存在多個核脈沖信號在非常相近的時間內同時發生的現象，此時后續處理電路的脈沖信號會發生堆疊現象，造成脈沖幅度失真，影響測量結果。因此，必須用堆疊檢測及抑制電路去除畸變的信號。電路工作原理是首先提取各核脈沖信號的起始點信號，然后電路對各起始點信號的間隔進行測量，當測量結果小于整形后的信號脈寬（1μs）時判斷為發生信號堆疊，對于發生堆疊的信號要繼續進行判斷，分清是信號前沿堆疊還是后沿堆疊。對于前沿堆疊，堆疊的信號全部去除；對于后沿堆疊的情況，前面的一個信號給予保留（該信號的幅度信息未失真）以最大限度的保留有用信號。通過實測和理論估算該電路可以將70％～80％的堆疊信號剔除（部分前沿過于接近和幅度過小的脈沖堆疊無法剔除）。目前檢索到的國外儀表實現該功能的電路處理的核脈沖寬度最小為3.5μs 以上，而我們通過對CPLD 的合理運用將該項指標提高了3.5 倍（1μs脈寬）。該功能電路可廣泛應用于其他核檢測儀表中，可以很好的提高儀表的檢測性能。
電路對堆疊信號的實際檢測情況如圖2 所示。
(a)
(b)
(c)
a― 信號前沿堆疊圖；b―信號后沿堆疊圖；c―多脈沖堆疊圖
在本次應用中還利用CPLD 設計了核檢測電路中常用的活時間補償電路以減少實際射線計數率變化對最終測量結果的影響；設計了信號過載處理電路以減少信號放大電路過載對測量引起的誤差；設計了極零相消狀態檢測電路[4]，并能對電路的信號通過率、信號過載情況、堆疊等情況通過驅動相關的LED 發光二極管來進行指示。
3 性能
對礦石品位在線核檢測儀表引入 CPLD 技術后的性能進行測試并與傳統方法進行比較，采用1.48×109Bq 的137Cs 放射源和Φ100×100mm 的NaI 閃爍體探測器，將探測系統分別與引入CPLD 后的和傳統的礦石品位在線核檢測儀表的電路連接，表1 和表2 給出了測試結果及比較情況，其中能量分辨率是在計數率為25000 時測量的。
表1 傳統方法的礦石品位在線核檢測儀表性能參數
最大計數率 能量分辨率 長期穩定性 死時間
表2 引入CPLD 技術的礦石品位在線核檢測儀表性能參數
最大計數率 能量分辨率 長期穩定性 死時間
4 結束語
在礦石品位在線核檢測儀表中引入CPLD 技術是一次成功的嘗試。采用CPLD 技術，不僅克服了傳統設計方法帶來的諸多缺陷，而且提高了儀表的性能。該設計方法可以廣泛應用到其它的核檢測儀表中，對提高儀表檢測精度，縮小和國外先進儀表的之間的差距大有裨益。
參考文獻：
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