電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用研究

中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所 葉霄波

在各類控制與檢測(cè)技術(shù)支持下，電氣系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的監(jiān)控和檢測(cè)，始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的系統(tǒng)能夠由此獲得。結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)具備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等特點(diǎn)，測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用性能、作業(yè)的智能化水平及數(shù)字化控制均可由此得到保障。

1 電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用路徑

1.1 軟開關(guān)裝置

電力系統(tǒng)中存在電容、變壓器等元器件，尺寸較大的這類元器件很多在集成度方面存在欠缺，很容易在運(yùn)行中出現(xiàn)問題。在電子測(cè)控技術(shù)支持下，軟開關(guān)裝置中的電子測(cè)控技術(shù)應(yīng)用能夠縮小設(shè)備體積，設(shè)備智能化性能也可隨之提升。在不斷發(fā)展的微電子技術(shù)支持下，電磁兼容改善、裝置工作效率能夠顯著提升，電磁干擾等應(yīng)用問題也能夠在電子測(cè)控技術(shù)支持下有效改善或緩解，通過降低開關(guān)損耗和噪音損耗，節(jié)能降耗和工作效率提升可同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

1.2 遠(yuǎn)程測(cè)控

遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)屬于電子測(cè)控技術(shù)的重要組成部分，該技術(shù)同時(shí)屬于工業(yè)領(lǐng)域電子測(cè)控技術(shù)的重要發(fā)展方向。以專線遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)為例，該技術(shù)涉及石油輸送遠(yuǎn)程檢測(cè)等方面，通過應(yīng)用專線遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)，即可更好開展大型工程監(jiān)測(cè)工作。近年來(lái)，無(wú)線通信遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用也日漸廣闊，如煤氣、水、電自動(dòng)抄表遠(yuǎn)程測(cè)控便屬于其中典型，在遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的有效結(jié)合下，工作效率與生活水平提升、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展均能夠受到積極影響，圖1為典型遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)應(yīng)用示意圖，這一應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程抄表監(jiān)控。

圖1 遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)應(yīng)用示意圖

1.3 現(xiàn)代測(cè)控總線技術(shù)

現(xiàn)代測(cè)控總線技術(shù)同樣屬于典型的電子測(cè)控技術(shù)，該技術(shù)能夠有效連接處理器與各部件，在提升系統(tǒng)開放性和可靠性方面能夠發(fā)揮關(guān)鍵作用，不斷簡(jiǎn)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也能夠由此形成，由此科學(xué)更換系統(tǒng)各個(gè)部件，系統(tǒng)成本投入將不斷減少。USB總線技術(shù)、GPIB總線技術(shù)等均屬于典型的現(xiàn)代測(cè)控總線技術(shù)，這類技術(shù)在低速設(shè)備合理運(yùn)行等方面能夠發(fā)揮積極作用，在擴(kuò)大測(cè)控方向等方面也具備較高應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于各領(lǐng)域的自動(dòng)化來(lái)說(shuō)，科學(xué)應(yīng)用的現(xiàn)代測(cè)控總線技術(shù)能夠發(fā)揮積極作用，如企業(yè)能夠由此降低成本投入并提高產(chǎn)品質(zhì)量，圖2為汽車測(cè)控總線技術(shù)應(yīng)用示意圖，由此可更直觀了解現(xiàn)代測(cè)控總線技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

圖2 現(xiàn)代測(cè)控總線技術(shù)應(yīng)用示意圖

1.4 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)在電子測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值同樣較高，對(duì)于實(shí)際運(yùn)行中的電子測(cè)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，屬于常用重點(diǎn)設(shè)備的傳感器裝置發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。在不斷創(chuàng)新的電子測(cè)控技術(shù)影響下，各類新設(shè)備和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，測(cè)控傳感器裝置功能受此影響不斷完善和升級(jí)，在裝置類型的不斷豐富中，電子測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用效果得以有效提升，這與微型氣體傳感器、集成型傳感器、智能型傳感器等新型測(cè)控傳感器裝置的廣泛應(yīng)用存在直接關(guān)聯(lián)。受功能不同的測(cè)控傳感器裝置影響，不同裝置的具體用途和功能作用差異明顯，如測(cè)控傳感器裝置設(shè)置于電力系統(tǒng)中，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)傳輸和分析相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，即可對(duì)電力設(shè)備隱患等問題進(jìn)行自動(dòng)判斷，相應(yīng)的故障處理和防范措施優(yōu)選將獲得充足依據(jù)。近年來(lái)，新型傳感器在各領(lǐng)域的應(yīng)用極為普遍，如雷達(dá)傳感器、MEMS麥克風(fēng)、TAD2140傳感器、TMR傳感器等。雷達(dá)傳感器在起重機(jī)設(shè)備的精確定位中能夠發(fā)揮積極作用，采用支持軟件執(zhí)行的現(xiàn)成芯片電路板設(shè)計(jì)，即可通過協(xié)同作業(yè)的2個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)5mm定位精度，該精度能夠在500公尺以上實(shí)現(xiàn)；MEMS麥克風(fēng)同樣屬于新型傳感器，通過對(duì)20Hz～80Hz訊號(hào)的拾取，該傳感器在實(shí)際應(yīng)用中能夠?qū)Τ暡l譜進(jìn)行深層監(jiān)聽，用戶管線泄漏等故障可得到有效監(jiān)測(cè)；TAD2140傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)1個(gè)電阻和6個(gè)電容的組合，在T0-6封裝支持下，能夠?qū)SP數(shù)字接口提供支持，因此可較好用于汽車的雨刷馬達(dá)及動(dòng)力方向盤等領(lǐng)域；TMR傳感器可實(shí)現(xiàn)的定位角度在0.2°以內(nèi)，屬于實(shí)用性較高的360°角度傳感器，其在電子測(cè)控領(lǐng)域同樣具備較高應(yīng)用價(jià)值。

1.5 有源電力濾波器

除上述應(yīng)用外，有源電力濾波器同樣屬于電子測(cè)控技術(shù)應(yīng)用典型，依托復(fù)電路系統(tǒng)補(bǔ)償軟件，有源電力濾波器能夠在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)分析，正確諧波分流可通過分析獲取，而在之后運(yùn)行的補(bǔ)償裝置作用下，即可通過針對(duì)性補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)諧波抵消。結(jié)合功能角度進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，有源電力濾波器裝置在應(yīng)用中存在較高靈敏度，在抗干擾能力和反應(yīng)速度方面均具備出色表現(xiàn)。一般情況下，有源電力濾波器多用于電子電路系統(tǒng)，電網(wǎng)運(yùn)行要求能夠在有源電力濾波器支持下較好滿足，其較為突出的存儲(chǔ)功能也能夠發(fā)揮積極作用。如斷電故障突發(fā)，有源電力濾波器可提供充足反應(yīng)時(shí)間，保證故障帶來(lái)的影響降到最低。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外圍繞有源電力濾波器開展了大量研究，三相三線制、三相四線制的單相并聯(lián)型有源電力濾波器大量涌現(xiàn)，這類新型有源電力濾波器在使用中具備更為突出的性能優(yōu)勢(shì)。在新型有源電力濾波器的具體應(yīng)用中，這類有源電力濾波器一般存在16～789kV·A范圍的額定補(bǔ)償容量，同時(shí)存在25～1200A范圍的額定補(bǔ)償電流，而在整流器帶阻感負(fù)載下，此時(shí)存在較小的負(fù)載電流畸變率，此狀態(tài)下新型有源電力濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載電流補(bǔ)償，電網(wǎng)電流畸變率能夠由此下降至5%以下。在有源電力濾波器的支持下，諧波抑制、無(wú)功功率補(bǔ)償均可順利實(shí)現(xiàn)，在較好的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果和較快響應(yīng)速度下，其在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值較高。但對(duì)于環(huán)境較為復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)。各類負(fù)載的存在使得有源電力濾波器的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較高，為盡可能規(guī)避相關(guān)應(yīng)用問題，還需要開展更深入的理論研究和實(shí)踐探索。

2 電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向

2.1 高頻化

在未來(lái)電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)應(yīng)用發(fā)展中，高頻化屬于重要發(fā)展方向。結(jié)合現(xiàn)有理論研究和實(shí)踐成果可以了解到，變壓器和電容及電感的變壓器和與對(duì)應(yīng)的供電頻率平方根存在顯著的反比關(guān)系，用電體積重量會(huì)隨用電頻率升高而降低，此時(shí)存在更小的空間占用。因此，未來(lái)電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)應(yīng)用發(fā)展會(huì)關(guān)注直流電源改造，電源材料使用量減少與電能節(jié)約均可由此實(shí)現(xiàn)，同時(shí)市政的節(jié)電、節(jié)水、節(jié)能還能夠提升電子測(cè)控技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 模塊化

模塊化同樣屬于電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)應(yīng)用重要發(fā)展方向，具體發(fā)展中，各類細(xì)小的測(cè)控裝置器具和零部件將得到模塊化管理，或通過模塊化形式開展這類器具和零部件的組織，通過多個(gè)單元的組建，設(shè)備組裝作業(yè)難度將大幅下降。在模塊化發(fā)展中，對(duì)于出現(xiàn)運(yùn)行故障的設(shè)備，僅需要更換或修理對(duì)應(yīng)模塊，即可保證故障的快速有效處理，故障影響和維修成本能夠降到最低，模塊化的電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)應(yīng)用發(fā)展在減少空間占用、提高故障處理效率和質(zhì)量、增強(qiáng)使用水平等方面均能夠發(fā)揮積極作用。

結(jié)論：綜上所述，電子技術(shù)中測(cè)控技術(shù)的發(fā)展前景廣闊。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的高頻化、模塊化等發(fā)展方向，則為電子測(cè)控技術(shù)發(fā)展指明了道路。為更好應(yīng)用電子測(cè)控技術(shù)，技術(shù)在虛擬儀器中的應(yīng)用及智能化發(fā)展同樣需要得到重視。