论文部分内容阅读
近些年来,我国对输电网络建设的投入越来越大,而电力铁塔是输电网络中最重要的组成部分之一,所以电力铁塔的安全性也越来越受到政府的重视。但是,由于高压电力铁塔的工作环境较为复杂,可能存在太多的不可控因素,因为天气原因造成的电力铁塔倒塌的事故也屡有发生,更加威胁到电力巡检员的人身安全。在此背景下,研究输电铁塔的安全监测以及对其振动信号的处理与分析具有十分重要的意义。本文以电力铁塔作为研究对象。首先介绍了国内外电力铁塔安全监测、光电位置传感器PSD(Position Sensitive Detector)以及频谱细化技术的研究现状,提出了采用非接触式测量的方法(利用PSD传感器)采集电力铁塔的振动信号;其次,介绍了快速傅里叶变换算法FFT(Fast Fourier Transform)以及三种频谱细化方法:复调制频谱细化法ZFFT(Zoom-FFT)、FFT-FS(Fast Fourier Transform-Fourier series)法、线性调频Z变换频域细化法CZT(Chirp Z-transform)的主要内容,并从适用场合和运算量两个方面进行了比较,得出了在本系统内更适合采用CZT法的结论。由于外界条件的干扰会对电力铁塔的工作状态带来影响,所以本文通过实际采集电力铁塔在无干扰条件下的振动信号,利用MATLAB软件对信号进行时频变换与频谱细化,得到了该座电力铁塔的固有频率图。再通过敲击电力铁塔模拟外界干扰的方式,对敲击时产生的振动信号进行处理,获得了干扰条件下的信号频谱图。之后将该频谱图与固有频率图进行比对,发现在外界干扰的条件下电力铁塔的频域特性会受到较大影响,其固有频率的幅值会发生很大的变化。这一研究为电力铁塔的故障信号预警提供了依据,并验证了CZT法在本系统中的可行性。文章最后对系统的工作流程与硬件部分进行了介绍,确立了一套将STM32F103增强型系列单片机作为信号处理系统中的CPU,半导体激光器作为光源,光电位置传感器PSD作为信号接收端,以及包含AMS1117芯片的电源模块、OPA37型放大电路、AD7888模数转换电路作为系统信号处理模块的硬件系统。图[70]表[20]参[49]