电子天平是通过其产生的电磁力进行平衡输出,电能质量分析仪主要应用在电网电力及用电场合

发布时间:15-06-15 10:54分类:技术文章 标签:功率分析仪
什么是功率分析仪?
提到功率分析仪,很多人都会觉得这是一个的分析仪器,与自己生活毫无相关。其实不然,功率分析仪不仅能够帮助工程师研发电力产品,也能为我们日常生活提供许多的帮助。功率分析仪中的功率指的是“电功率”(通过扩展也可以测量机械功率),“电功率”是反应用电设备耗电能力大小的指标,因此功率分析仪可以简单的理解为检测用电设备耗电能力大小的分析仪器。
功率分析仪应用行业
根据功率分析仪的作用,我们可以知道功率分析仪所应用的场合,那*是只要与电力相关的场合*可能用到功率分析仪,如发电端(太阳能光伏发电、风力发电),电力配送(逆变器、变压器),用电端(家电、电机),移动用电(电动车、蓄电池)等,下图反映了功率分析仪的应用场合。
功率分析仪与电表的区别
我们家里的电表也是反应用电多少的仪器,既然功率分析仪是分析设备用电能力的仪器,那功率分析仪与电表有什么异同呢?
功率分析仪与电表相同的地方*是,两者采集的基本电信号是一样的,电信号包括电压信号和电流信号。
功率分析仪与电表不同的地方是,电表只单纯的计量用电多少,而功率分析仪采集电压、电流后还需要对其做复杂的数据分析、处理、运算,显示出数据、波形、谐波、矢量图、频谱分布图、趋势图等内容,为研发人员设计研发电器产品提供可靠的理论依据。研发人员只有对电器的用电特性做出准确合理的判断后才能设计出更多更好的电器设备,提高我们的生活品质。
功率分析仪与电能质量分析仪的区别
电能质量分析仪是一种对电网中电能质量问题进行记录分析的测量工具,它可以捕捉故障现场的谐波、电压波动、闪变、功率和三相不平衡等常见的电能质量问题,为智能电网、新能源、电气化铁路和大型工业用户提供电能质量方面的性能评估和治理决策。电能质量分析仪可分为便携式系列和在线式系列。
电能质量分析仪采集的基本信号与功率分析仪一样都是电压、电流。那么两者究竟有何区分呢?
电能质量分析仪主要应用在电网电力及用电场合,用于评估电能质量好坏,测试对象为工频电,因为工频电的频率一般为50Hz,所以电能质量分析仪的带宽比较固定,为工频频率附近。如FLUKE电能质量分析仪F435-2的测试频率为50-60Hz,带宽大于10kHz。电能质量分析仪采样率一般为每周波512点,F435-2采样率可达每周波5000点。下图为电能质量分析仪测试的典型波形。
功率分析仪不仅要求能应用于电网电力,而且要求能测试变频器、电机等非工频场合,因此功率分析仪的带宽一般为宽频输入且采样率更高。HIOKI高精度功率分析仪3390的带宽为DC/0.5Hz~150kHz,采样率为500kS/s,可以满足各类应用场合的需要。下图为功率分析测量变频器输出波形图。
知道了两者的原理,我们再来说说两者的功能。电能质量分析仪主要针对工频电,进行电力故障诊断分析、供电质量评估管理、供电设备运行状态监测,对电能质量情况进行监视、异常捕获、数据记录,并且符合国际及*相关等级标准。
功率分析仪带宽广,所以应用场合更多,甚至可以说包含了电能质量分析仪的各项功能。这些功能不仅可以做工频范围的电能测试,还可以做非工频范围的变频测试,丰富了研发生产的测试手段。
功率分析仪与示波器的区别
相信只要是从事电类相关行业的人,大部分都接触过示波器。想当初在大学期间做电子竞赛,经常拿示波器观看板子的信号,将示波器的探头接到被测点,按一下AUTO按钮,屏幕中间*出现了被测信号的波形,使用非常方便。那么示波器为什么能抓到波形?如何抓到波形?我们看到的是不是实际波形呢?
示波器*常被提及的参数*是带宽和采样率,带宽表示示波器能测试信号的*大频率,采样率表示示波器采集信号的*大速度,如MDO3014示波器带宽为100MHz,采样率为2.5GS/s。由此可见示波器的采样速度非常快,这*必然导致示波器需要处理的数据量非常大,甚至超过示波器的运算能力,那么在这种情况下,数据如何处理呢?那*是几乎所有的数字示波器都存在死区时间,如下图所示。
简单的说,*是示波器并不是每时每刻都在采集数据,而是采集一段时间数据,计算一段时间,计算时前端ADC并不采集数据或者说采集的数据是无效数据,市面上大多数示波器的死区时间高达90%以上。由此可知示波器上看到的波形其实是真实波形的一小部分,而非全部波形。
通过之前的介绍,我们知道功率分析仪是分析电能量转换设备性能的重要工具,在实际应用中,必须要求功率分析仪工作无死区时间,否则*不能真实反映电能量转换设备的性能。功率分析仪前端ADC往往是16bit(大部分示波器ADC为8bit),功率分析仪的数据长度比示波器长,因此相对示波器而言,功率分析仪的带宽和采样率会低很多。
既然功率分析仪带宽不高,那么在实际测试中会不会影响测试结果呢?当然不会,因为功率分析仪测试的对象是电能量转换设备,常见的如变压器、逆变器、变频器、适配器、家用电器等等。我们可以发现这些设备的特点*是电压、电流频率不会很高,频率较高的如变频器等,基频也*在几十KHz,功率分析仪的带宽足够测试该信号。如此一来既能满足功率分析仪测试无死区的要求,又能满足被测信号的带宽要求。
下图为示波器测试信号的周期与功率分析仪测试信号的周期对比情况,示波器往往测试周期更短频率更高的信号,示波器是见微知著,功率分析仪测试的是周期较长频率较低的信号,功率分析仪无所遗漏!
功率分析仪与万用表的区别
电子工程师必定都用过万用表,但所有电子工程师都敢说了解万用表的工作原理和测试对象的吗?我想不一定。万用表顾名思义*是功能用处极多,测试对象极广的*电子测量仪器。
如泰克的DMM4050六位半数字万用表,其可测试内容包括:电压、电流、电阻、频率、周期、导通、二极管测试、电容、温度等,并提供丰富的硬件接口,方便客户二次开发。
通过之前的介绍,我们可以知道功率分析仪测试的原始信号*是交/直流电压、电流,而万用表也可以测试,也有人用万用表测试电压、电流来计算设备的功率。那么万用表是否能测试的准确呢?
示波器的采样率很高导致测试有死区,电能质量分析仪的测试带宽有限,所以无法测试高频。那么万用表呢?如DMM4050六位半数字万用表,其采样率为5kHz,测试带宽*大为10kHz,由此可见万用表的采样率并不高,且带宽也不高。而功率分析仪的采样率和带宽则高出很多。
除了带宽和采样率不同以外,万用表和功率分析仪的计算方法也不一样。
万用表测试交流信号得到的是真有效值(rms),且无法改变测试模式。而真有效值的特点*是只有当被测试的信号为标准正弦波时,其测试结果才*准确,如果测试对象不是正弦波,那么测试结果*会与实际值有偏差,甚至相差很大。万用表测试直流信号时,采样率会很慢,如果直流信号很稳定,那么万用表测试的值会非常准确,但是如果直流信号不稳定或带有纹波,那么万用表测试的结果也会偏差很大。
功率分析仪则不同,它的信号模式有有效值、平均值、峰值、基频测量值等,可以完全适应现实中的各种形式的信号类型,并进行准确测试。
功率分析仪和万用表还有一个*大的区别*是,万用表只能单*测试电压或电流,如果要计算功率,那么*必须*测电压或电流,然后再测电流或电压,*后通过电压电流来计算功率,如此一来电压、电流根本不是同时测得的,计算的功率也不具有很大的参考价值。
而功率分析仪*能同时测试电压、电流,3390分析仪的同步时钟为50ms或100ms,测得的功率才是实时功率。
功率分析仪基本原理
功率分析仪3390是一台多通道的高精度功率测量仪器,可以精确测量多相高电压和大电流信号,计算有功功率P、无功功率Q、视在功率S、功率因数、相位、能量等参数,并集成有谐波分析仪功能。
功率分析仪3390可以具有1~4个输入单元,每个输入单元包括一路电压和一路电流信号通道,每个信号通道均有自己*立的ADC。
谐波分析
几乎所有的功率分析仪都有谐波测量功能,有的支持40次,有的支持100次,有的支持128次。
说到谐波,我们首*关注的参数*是THD(总谐波畸变率),总谐波畸变率*是各次谐波的均方根值除以基波值(有时候是除以总波值叫THF),其值以百分比方式显示。
公式中除数基波值是基本不变的,但是被除数各次谐波的均方根值,则随着谐波次数的增多而增大。也*是说,用于计算THD的谐波次数越大,THD值*越大。而谐波次数越多测试出来的THD值离真实值*越接近。THD*是告诉你,被测信号里面含有多少谐波成分,是否足够“纯净”。我们的常识里面谐波*是危害很大的,几乎没有好处(谐波当然也可以废物利用,比如供电线融冰),THD的真实值可以*准确的告诉我们,被测信号的“纯度”,*像饮用水里面各种成分的含量一样,谐波*像水里面的漂白粉、重金属、有机物成分等,我们当然希望了解我们的饮用水里面所有各种成分的含量。

发布时间:15-06-25 14:38分类:技术文章 标签:核辐射,核辐射防护服
核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电离或激发,故称为电离辐射。电离辐射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射。直接致电离辐射包括电子、质子等带电粒子。间接致电离辐射包括光子、中子等不带电粒子。
辐射防护
辐射防护是研究保护人类(系指全人类、其中的部分或个体成员以及他们的后代)免受或少受辐射危害的应用学科,有时亦指用于保护人类免受或尽量少受辐射危害的要求、措施、手段和方法。辐射包括电离辐射和非电离辐射。在核领域,辐射防护专指电离辐射防护。
辐射防护具有三原则
辐射防护三原则是指实践的正当性、防护水平的*优化和个人受照的剂量限值。
防外照射 体外辐射源对人体的照射称外照射。外照射的防护方法主要有:
1.受照射时间的控制; 2.增大与辐射源间的距离;
3.采用屏蔽物屏蔽。即使用核防护服等方法。 电磁辐射的分类和危害
交流电路向周围空间放射电磁能,形成交流电磁场,交变的电磁场以一定速度在空间传播的过程称电磁辐射。
电磁辐射包括非电离辐射和电离辐射两大类。非电离辐射通常指无线电波、红外线、可见光线、紫外线等;电离辐射是在通过物质时能引起物质电离的一切辐射的总称,它包括电磁波中的X射线及a、p、Y射线等。电磁辐射对人体的危害主要为:
(一)非电离辐射对人体的危害
1.无线电。较强大的无线电波对人体的主要影响是神经衰弱症候群,表现为头昏、失眠多梦、记忆力衰退、心悸、乏力、情绪不稳定等症状。它对人体影响程度取决于磁场场强、频率、作用时间长短以及作业人员身体状况。人一旦脱离电磁场作用,其症状将会逐渐缓解以至消除。
2.微波。微波对人体危害比中短波严重,其危害程度同样与场强、距离及照射时间等因素有关。人体各部位的组织器官对微波的敏感性不同,其中以眼睛*为敏感;*易受伤害的是神经系统和心血管系统。微波对人体的危害具有累积效应。
3.红外线。红外线能引发眼睛白内障、灼伤视网膜。其影响在电气焊、熔吹玻璃、炼钢等作业工人中多有发生。
4.紫外线。紫外线可引起急性角膜炎和皮肤红斑反应,电气焊作业人员因此而患电光性眼炎。
5.激光。激光能烧伤生物组织,如灼伤视网膜及皮肤等。
(二)电离辐射对人体的危害
人体在短时间内受到大剂量电离辐射会引起急性放射病。长时间受超剂量照射将引起全身性疾病,出现头昏、乏力、食欲消退、脱发等神经衰弱症候群。受大剂量照射,不仅当时机体产生病变,而且照射停止后还会产生远期效应或遗传效应,如诱发癌症、后代患小儿痴呆症等,也有不孕不育的可能性。
核防护服原理
核防护服是一种质轻的,耐用的聚合脂物,亦有采用有机橡胶制成的,一般对从低到中等能量的γ辐射、X射线以及低能至高能的β粒子和α粒子提供屏蔽。
目前较新型的核防护服采用了一种改性聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)的新技术,采用该技术改性的聚乙烯和聚氯乙烯具有抗核辐射能力,可以用作核辐射屏蔽材料。这种聚合物衬层采用的屏蔽材料使用钽材料制成,钽在物质衰减系数、对抗γ、X线和β放射物都与铅相当,可以有效的对辐射进行吸收。采用聚合物衬层和天然材料或合成无纺布材料配合生产的织物,进而用于制备可以抗辐射的安全服装。这种服装的重量仅是传统的铅服装的五分之一。它的抗辐射能力在现有的铅制防护服装之上。聚合物衬里通过改性可以使它的电子层和重金属的电子层相似,可以有效的吸收核辐射。
某款核防护服的穿戴效果
上图即为某款核防护服,实际上,人体受到核辐射时,比较容易产生损害的地点有两处,生殖系统和免疫系统。一般核防护服都会针对此两处作加厚等额外防护处理,即生殖器处和胸腺及甲状腺等相关血管密集的脖颈处。
应用 核环境防护 辐射事故抢险救援
核爆炸环境响应,如原子弹爆炸,核电站爆炸 核事故、反恐处理小队
军事的特种部队和警察的反恐小组 核电站放射性的设备检修
等可能或确实存在核辐射的场景或情况。

发布时间:15-06-24 16:23分类:技术文章 标签:电子天平
电子天平是*新发展的一类天平,因其具有称量快捷、使用简便等优点,被广泛的应用于各行各业中。电子天平主要平衡原理是电磁力或者电磁力矩,能准确可靠、清晰快速的称量与显示,一般可以达到±0.1mg,同时还具有自动检测和自动校准以及超载保护等功能。电子天平核心技术是电子技术和传感器,在科技的进步下,电子天平的设计越来越复杂,规格型号存在很大的差异,一旦出现故障*会对影响各行各业的正常工作。因此必须了解电子天平的工作原理,并对其常见的故障进行了解,熟知其调修的方式,进一步保证电子天平工作质量,延长其使用寿命。
电子天平的主要工作原理
电子天平是天平的一种类型,不同于其他电子秤。电子天平的主要元件是传感器,其又包括了电磁式传感器与应变片式传感器。
电磁式传感器是通电导体在磁场中做切割磁场线运动,电子天平是通过其产生的电磁力进行平衡输出,其电磁力公式为:F=BLIsinQ。其中B是磁感应强度,L是受力导线长度,I是电流强度,Q是通电导体与电磁场形成的夹角,F为电磁力。电磁式传感器由磁缸、感应线圈、支撑杠杆等组成,磁缸中心有圆柱形磁铁,内部有感应线圈,并与支撑杠杆相连。通电导体在磁场中做切割磁力线运动,能长生电磁力。位置传感器采集电子天平秤盘上的物体,引起杠杆的位置相对变化,把产生的数据转化成电信号并由伺服放大器的作用,将其加载到线圈上,这样物体的重力*会和磁场中产生的电磁力相平衡。通常情况下,通电线圈中的电流强度I与电阻的电流强度相同,这样*确定了电阻上的电压和秤盘上的物体重量的对应关系。通过对电压信号的采集,并由A/D数模转换和微处理器的处理,*可以在显示器上显示秤盘上物体的重量。
应变片式传感器主要工作原理是电子天平秤盘上没有放任何物体时,应变片阻值相同,通过桥式电路后输入到放大器的电压为零。如果秤盘上放有物体,应变片*会被拉伸或者受压,其阻值会根据实际情况减小或者增大,在这样的负载下经过桥式电路*会有微小的电压输入都放大器。数值放大后经过微处理器处理显示出物体的重量。
电子天平常见故障调修
电子天平主要由电源、电磁传感器、光电传感器、控制电路、显示器以及键盘组成,由于电子天平工作时较多的因素干扰,使得其发生失控,影响系统的正常工作。下文主要对电子天平的常见故障进行分析,并提出了相对应的调修方法。
2.1开机后出现负测量值:可能是因为没放好秤盘,使得感应线圈处于不平衡的位置。如果放好秤盘后仍然出现这样的情况,可以用手对秤盘轻轻的按压,那么感应线圈的恢复力会使得秤盘重新回到平衡位置。如果感应线圈没有电源,控制电路*会失去平衡,导致支撑杠杆弹片断裂。
2.2开机无显示或者出现一条横杠出现开机无显示时,首*应该检查外部用电外界,220V电源和电子天平专用电源变压器是否正常,电源插头是否与天平连接好,天平与PC或者其他设备连接时,没有用RS232电缆烧毁了电子天平控制电路上的CPU。若排除了以上外界的情况,可以打开天平的上盖,检查是否有异物影响了支撑杠杆,弹簧片是否变形严重,甚至是断裂。如果使用不注意,磁缸内部可能会有微粒粉尘掉入,使得感应线圈无法灵活地活动。
2.3不稳定、不回零:在使用过程中,如果电子天平出现不稳定、不回零的情况,可能是①对天平预热的时间不够,使得天平温度和湿度没有达到标准,有气流产生;②应该检查被称量的物体或者容器本身的温度湿度变化,本身是否带有磁性物质或者静电;③电子天平秤盘屏蔽环安装不正确,也会使得天平工作不稳定,重复性差;④检查控制电路是否工作正常;⑤称重传感器工作是否有异常。
2.4无法执行外校:电子天平无法执行外校,可能是①天平摆放的位置不稳定;②天平操作没有正确的设置菜单;③天平秤盘上放置有一定的重物;④天平零点偏移,需要重新调校。
2.5天平无法执行内校准:在使用电子天平过程中,可能会出现天平无法执行内校准的情况,除了天平不具备这项功能外,还有的可能是①天平摆放不稳定;②天平操作没有设置正确的菜单;③秤盘上放有一定的重物;④天平砝码没有抬起,这项故障与外校准相似。
2.6天平四角误差较大:天平四角如果出现较大的误差,①首*应该检查传感器的弹簧片是否出现变形;②调整传感器的螺母,传感器左右对称,螺母被调整后也可以相互对称。可以调整左右误差,以顺逆时针旋转两个螺母,在调整过程中用规定的砝码对左右螺母误差进行不断的测量,直到误差满足为止。然后调整前后误差,和左右调整相似。两方面调整完成后,再对其进行相应的调整,以保证四角误差较小。
2.7天平线性差:①天平四角误差较大;②称重传感器是否工作异常;③重新校准线性。
2.8天平无法与PC通讯:当电子天平无法与PC进行通讯时,检查①天平与PC连接电缆是否有问题;②天平如果处于BPI接口,需要设置为SBI接口;③天平与PC接口参数没有设置正确。
2.9无法称到满载:这种情况与天平无法回零相似,可能是因为小信号输入范围发生了变化。按照无法回零的方式如果不能找到问题,**检查供电电源、A/D电路是否正常,再检查称重传感器的输出。
2.10天平工作时反应较小甚至没有反应:出现这样的情况,可能是①连接传感器线圈的金线断裂;②传感器线圈出现了短路;③控制电路存在一定的问题。
2.11维护保养:电子天平使用完后需要及时的清扫天平内外,定期用酒精或者丙酮擦洗秤盘及防风罩,以保证玻璃门能正常开关。
总结
本文主要对电子天平的主要原理和常见的故障进行了分析,并提出了相应的调修方法,这对电子天平的使用、检测、维修保养有重要的意义。因此在使用电子天平时,要学会常见故障的鉴定,并及时给予维修,保证电子天平的正常工作。

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