电气信号数字化检测技术及运用分析

　　【摘 要】随着科技不断发展，在电气信号检查中，以数字化检查技术为核心的技术应用逐渐受到社会所关注。电气信号是对电气设备实际运行状态的反应，数据化的监测技术能够及时发现设备运行中潜在问题以及安全隐患，进而提出合理是设备保障措施，提升设备运行的安全性能。基于此，本文将对电气信号数字化检测技术进行分析，研究其在实际生产生活中的应用。 

　　【关键词】电气信号 数字化 检测技术 运用分析 

　　电气信号检测技术在实际设备中的应用，能够反出真实的设备运行质量。随着电气设备逐渐发展，传统的电气信号检测技术不能与时代发展相适应，对设备的故障检测不全面。而基于数字化的电气信号检测技术，在实际设备运行检测中，检测精度更高。为此，本文将对电气设备数字化检测中所遇到的问题进行分析，根据实际的实践项目进行深入研究。 

　　1 电气信号数字化检测技术概述 

　　电气设备在实际运行中具有运行复杂、设备体系庞大以及线路多等特点，当设备出现故障时，可以采用电气信号数字化检测技术来对设备中存在的故障进行检查。而实现故障的检测，主要可以通过两个程序来实现，首先需要通过信号检测方式对电气设备在实际运行中的数据进行分析，主要针对设备的标准数据、运行数据以及故障数据之间进行对比分析，初步判断故障点所在。其次，根据数字化检测的实际要求进行故障诊断。在实际的信号检测环节中，主要包含了三个过程：第一，传感器检测信号[1]。在实际检测环节中，主要的传感器有光传感器和电传感器和温度传感器。这些不同传感器中对电气设备信号进行收集中，能够提升检测的准确性。第二，光缆、电缆信号收集。以光缆、电缆等方式进行信号的采集，不仅能够提升数字化信号采集的能力，还能够减少设备的干扰，是稳定信号传输的关键。第三，选择合理的信号处理方式。为了避免在对设备进行信号采集，以及设备故障检测环节中，设备外界环境对检测结果的影响，需要按照系统要求，选择合理的检测方法[2]。 

　　2 电气信号检测算法分析 

　　在实际的电气信号检测中，需要采用合理的数值算法，对系统运行中的交流采样数据进行分析，最终而得到所需要检测的信息。对实际的检测算法进行衡量与选择，电气信号设备的检测精度、响应速度等指标都是对算法衡量中的关键。 

　　2.1 正弦信号模型检测 

　　基于正弦信号模型的检测方式，主要是根据正弦函数的特性，从实际设备检查中获得的数据计算中，获取设备信号检测参数。与该种方式原理相同的算法有最大值算法、采样值累计算法、采样值积算法、三采样值算法以及解方程算法等。这些算法在实际运算中比较简单，因此在电气信号数字化检测中被广泛应用。基于正弦信号模拟的算法所收集的数据周期比较短，只需要在一个波峰内或者办个周期内进行数据采样就可以，采样点比较少。从计算上进行分析，正弦信号计算方式比较简单，实际响应的速度比较快。但是正弦信号模式方式容易受到设备中谐波的干扰，导致实际的信号收集精度降低。而要想提升信号模式的精度，就需要通过采样序列的预处理来进行，但是在实际预处理中，所涉及的数据计算步骤比较复杂，这与正弦信号模式计算简便的初衷相违背，进而使得该种计算方式实施率降低[3]。 

　　2.2 离散频谱分析 

　　在频谱分析中，采用的主要工具就是离散傅里叶变换DFT。DFT在目前的电气设备信号检测中被广泛应用。其主要的数据分析原理是，DFT能够对电气设备信号的基波、以及谐波进行分离，得出各个信号的频率分量和幅值、频率以及相位。当信号采集中采样频谱的选择比较合理，那么在DFT算法下，能够准确计算出电气设备的信号参数，实际精度等。而该种方式也有自身的缺陷性，在采样不同步的情况下，信号频谱将会出现泄漏的情况，并导致参数计算出现误差。一般在相位较高或者高次谐波参数下，其电气信号检测中算出现的误差最为明显。在我国针离散频谱所出现的误差进行校正，主要有以下几种方式： 

　　（1）内插法。建立方程，以校正频率为核心，求解出校正频率，最终实现幅值或者相位的校正。（2）能量重心校正。根据功率法则求出频谱校正量，对相位进行二次校正。（3）FFT+FT细化分析法。以DFT连续谱分析的方式，对数据的实部和虚部进行计算，最后计算出幅值。（4）相位差校正法。通过离散频谱对应的峰值的相位差，求出频率以及相位校正量。虽然频谱校正能够在电力谐波检测中得以应用，但是其在电气信号检测中的很少应用，主要的原因是频谱校正方式，所需要的采样时间和采样点数较大，不能满足电气信号实时测量[4]。 

　　2.3 小波分析 

　　小波分析与DFT相比，能够突破在时域上的局限性，在很多不平稳的电气信号场所适用，针对电气信号系统中的动态特性进行检测。基于小波分析这样的特点，其在电气信号检测中所适应的范围比较广，针对信号系统中所出现的诸多问题能够及时克服，例如信号系统的周期性陷波、暂态振荡、电压跌落以及闪变等。小波变换能够实现多分辨性，能够实现信号是多向观察性。但是任何一种检测技术都具有一定局限性，小波检测技术也有一定的局限性。第一，小波变换中的滤波特性较差；第二，小波分析中的频域分辨率较粗糙。第三，小波变换环节中所涉及数据计算比较多。 

　　3 电气信号数字化检测技术的应用展望 

　　3.1 人工智能数字化检测技术 

　　随着科技信息技术不断发展，电气信号的数字化检测逐渐倾向于人工智能化。智能化的信号数字化检测方式逐渐替代了人工检测的方式，以模型化的计算机来替代人的思维方式，并实现对问题的解决。智能化的数字检测技术，能够顺利时代发达方向，以科技信息技术为核心，对电气设备在实际运行中所出现的问题进行专业化诊断。通过数字化信息技术，以专业的知识表达来进行故障检测，能够对电气设备中的不确定因素进行分析。在模型化的数字信号检测系统中，能够通过数字模型仿真的形式，对数字化检测技术在实际电气设备上的应用进行分析。该种形式的精度更加的高，是电气信号数字化检测未来发展的主要方向[5]。 

　　3.2 虚拟信号应用 

　　将虚拟信号应用到电气信号数字化检测中，是数字化检测技术的重大突破。虚拟信号技术是指，以计算机网络技术为依托，将虚拟软件接入到系统运行中。该种形式能够提升虚拟信号在电气信号检测中的准确度，并提供模拟环境。虚拟信号的发展，使电气信号数字化检测技术具备了可视化优势，将电气信号数字化检测技术良好的应用到实际电气设备中，不仅使得电气设备的在信号检测中的可靠性提升，还推动了数字化检测的科技发展。此外，对数字化检测技术进行信号处理，是电气信号技术发展的关键之一，实现对数字化信号的控制，一方面能够摆脱设备中其他信号的干扰，提升设备可用信号精确度。另一方面还能够通过对特征设备信号的控制，对实际故障进行检查。 

　　4 结语 

　　综上所述，在本文中对电气信号数字化检测技术进行简要概述，分析电气信号检测算法，分别从正弦信号模型检测、离散频谱分析以及小波分析等三方面进行分析。最后对电气信号数字化检测技术的应用进行展望，研究了人工智能数字化检测技术以及虚拟信号应用。 

　　参考文献： 

　　[1] 黄纯.电气信号数字化检测技术及应用研究[D].湖南大学，2005. 

　　[2] 杨涛铭.电气信号数字化检测技术的探讨[J].中国新技术新产品，2012（17）：171. 

　　[3] 魏彩香.电气信号数字化检测技术研究[J].科学决策，2008（12）：140. 

　　[4] 王新磊.电气信号数字化检测技术的发展研究[A].《建筑科技与管理》组委会.2014年5月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会，2014：1. 

　　[5] 连明昌.氦光泵磁力仪数字化检测系统研制[D].吉林大学，2013.