便携式设备（精选10篇）
便携式设备 篇1
医疗超声系统是目前广泛使用的最复杂的信号处理设备之一。虽然与雷达或声纳系统类似,但超声系统的RF工作速度比雷达慢几个数量级,而比声纳快几个数量级。在早期手推式超声系统的发展下,医疗行业已经将这种实时技术用于早期健康问题诊断和一般诊断过程。随着时间的推移,超声系统变得越来越便携,有些甚至正发展为超紧凑型的掌上设备。在不远的将来,超声系统可能会变成一种专用的个人数字助理(PDA)—虽然不像医生的听诊器那么常用。
超声系统架构
超声系统中常用的图像采集方法为数字波束成形(DBF)。对于医疗超声来说,波束成形被定义为从一个普通信号源产生,而在不同时间被多单元超声传感器接收的信号的相位对齐及求和。波束成形采用16~32(或更多)个接收器通道的相移阵列和求和阵列来提取相干信息,包含两个功能:一是为传感器指示方向,以增强其增益;二是确定人体内的焦点,即产生回波的位置。在最简单的状态下,DBF系统框图如图1所示,首先放大每个传感器单元的输出,将其转换为数字信号,再按顺序进行排列,最后对多个通道进行空间求和,以得到图像。
DBF架构要优于以前的模拟波束成形系统(ABF),这是因为DBF架构具有更好的通道间匹配特性和更大的灵活性,而ABF是一种在转换前使用可变延迟线和模拟求和系统。当采集到信号,可通过DBF中的波束控制和相干信号求和等数字运算来提高成像质量。将数字引擎靠近超声传感器,能获得比模拟系统更精细的调整。尽管DBF在功耗(由于通道数较多)和尺寸(为了获得并产生精确的信号通常需要大量器件)方面还面临着重大挑战,它仍然是目前最常用的架构。
直到最近,大多数DBF系统还是由分立解决方案和多个IC等许多器件构成。接收(Rx)信号链路主要包含用作前置放大器的低噪声放大器(LNA);用作时间增益放大器的可变增益放大器,它作为时间的函数(或作为深度的函数)用来补偿人体组织对返回信号的衰减;抗混叠滤波器(AAF)以及模数转换器(ADC)。通用的DBF架构包含了大量的这些元件。只要通道噪声是随机或不相关的,就可以通过增加通道数来提高动态范围。高端系统通常具有64~256个通道,而便携式的中端或低端超声系统通常则具有16~64个通道。
为什么要推出便携式系统
许多要求严格的应用可获益于能提供实时扫描功能的轻型、紧凑型便携设备。显然,现场紧急医疗服务(EMS)团队可以更迅速地到达病人身边,并能在病人进入急诊室(ER)之前提供检查结果。如果路途遥远,医生在等待病人的同时还可以进行远程诊断。在日常的办公室诊断过程中,普通医生无需专科医生的帮助,即可对病人进行超声扫描,将其作为检查的一部分。
增强的便携性可以提供使用这些设备的机会,以便为没有可靠电力的偏远地区和农村提供更好的医疗服务。
而在动物医疗检查方面,兽医发现便携式超声设备对于大型动物和宠物的现场诊断也是非常有帮助的。另外,它对猪和牛畜牧场的现场诊断也很有帮助。
超声设备在无创检测和预防性维护方面的应用也是一个不断增长的市场。典型应用包括扫描桥梁、工业机械轴承及输油管道的系统。它能够降低检测成本,避免重要设备的停机。在工厂中,便携式扫描设备可用于捕捉潜在的灾难性问题,避免问题发生,这是非常关键的。
采用便携式超声设备当然也会导致一定的成本开销,如用于购买这些诊断、扫描和分析设备的成本,以及培训用户的成本。但是,在很多情况下,从便携式超声设备获得的好处会远远超过所付出的成本。
另一种常见的成像形式是连续波(CW)多谱勒或D模式,它用于显示血液流动的速度及其频率。顾名思义,CW模式利用连续产生的信号来生成图像,其中一半的传感器用于发送,另一半用于接收。CW具有精确测量高速血液流动的优势,但缺乏传统脉冲波系统具有的深度和穿透性。由于每种方法都具有自身的优点和局限性,根据具体的应用,现代超声系统通常会同时使用两种形式——AD9273便可采用这两种方式进行工作。特别的是,它允许用户通过采用集成的交叉点开关而使其工作于连续波多普勒模式。这个交叉点开关允许将具有相似相位的通道相干叠加成群,用于相位对齐与求和。AD9273支持低端系统的延迟线以及具有可编程相位调整的AD8339四通道解调器,可获得最佳性能。AD8339允许对相位对齐及求和进行精细调整,以提高成像精度。这款器件易于外部连接,允许用户为需要极大动态范围的信号集成更多必需的信号链路。
动态范围与噪声要求
随着高频声波信号穿透人体,它们以1d B/cm/MHz衰减。例如,当使用8MHz探头且穿透深度为4cm时,如果考虑发射与反射衰减,那么从内部组织反射的信号幅度变化与接近表面反射的信号幅度之间的差异将为64dB(或4×8×2)[1]。增加50dB的成像分辨率,并考虑骨骼组织、线缆及其他失配导致的损耗,所需的动态范围将接近119dB。为了更加全面的理解这一点,在12MHz带宽内具有1.42n V/rt-Hz本底噪声的0.55Vp-p满量程信号意味着92dB的输入动态范围,使用多个通道可获得额外的动态范围[10×logN(通道)],例如128个通道可增加21dB的动态范围,这确定了动态范围的实际限制为100~120dB。
可获得的动态范围会受到前端器件的限制。由于并非每时每刻都需要整个动态范围,因此可使用动态范围较小的ADC,通过扫描VGA的增益来对接收到的反射信号随时间的衰减(正比于穿透深度)进行补偿,这被称作时间增益补偿(TGC)。LNA设置了可映射到ADC的等效动态范围。AD9273在12MHz带宽内具有92d B的等效动态范围(162.7 d B/rtHz),能处理来自被扫描组织的极小和极大信号(回声),如图3所示。LNA的满量程应该足够大,从而不会被近场信号饱和,而且,本底噪声越小,动态范围就越大。
所需的最大增益决定于:
(A D C的本底噪声/V G A输入本底噪声)+裕量
所需的最小增益决定于:
(ADC输入满量程/VGA输入满量程)+裕量
为了处理较低的噪声电平,就必须增加功耗需求,而在便携式应用中,需要考虑权衡功耗的限制。请注意,在表1所示的解决方案中,AD9272和VGA AD8332具有最低的折合到输入端噪声和最大的输入动态范围,没有一种方案是理想的,尽管数字处理是当今所有解决方案的基本特性,但具体的实现以及器件的选择是每个超声系统制造商所专有的。
结论
在医疗和工业应用中,便携式超声都呈现出不断增长的趋势。在偏远地区,这种系统在紧凑性和便携性方面都具有相似的需求。AD9273通过在小型IC封装中集成8个同时支持脉冲波和连续波多谱勒系统的接收信号链路通道,满足了日益增长的便携性需求。AD927X系列包含多款产品,适合于具有不同功耗和噪声需求的多种应用,甚至将应用范围拓展到了未来的超声系统。
参考文献
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[2]Kisslo,Joseph A,Adams D B.Principles of Doppler Echocardiography and the Doppler Examination#1[M].London:Ciba-geigy,1987
[3]Kuijpers F A.The role of technology in future Medical Imaging[J].Medicamundi,1995,Vol.40,No.3,Philips Medical Systems
[4]Bandes,Alan.How Are Your Bearings Holding Up-Find Out with Ultrasound[J].Sensors Magazine,July,2006,pp.24～27
[5]Meire,Hylton B,Farrant P.Basic Ultrasound[M].New York:Wiley,1995,pp.1～66
便携式设备 篇2
最后开启音频电路
这个简单的原则可能最为重要，但却经常被系统设计者所忽略。功率放大器无法区分噪音、咔嗒声和信号。如果过早地开启功放，它会不加区分地放大所有输入信号。便携式产品播放电路通常包含数字信号存储器、数模转换器(DAC)、功放、扬声器或耳机(图1)。存储器中的数字信号经过解码后发送到DAC进行转换，DAC的模拟输出通过电容交流耦合到功放的输入端，放大器必须能够提供足够的电流驱动低阻扬声器。如上所述，放大器使能后将放大进入其输入端的任何信号，包括有用信号、噪声、咔嗒或嘭嘭声。
如图2所示，扬声器放大器连接在8Ω扬声器和音频DAC之间。DAC输出与功放之间的交流耦合电容是必需的，以保证两个器件具有适当的输入和输出偏置电压。大多数音频放大器的输出端含有偏置电压，为了可靠传输音频信号需要将此偏置电压预先设置好。在开启功率放大器之前必须留出一定的时间间隔，以便建立适当的偏置电压。假如过早地开启功率放大器，DAC输出正处于爬升阶段的偏置电压对于放大器输入来说相当于一个衰减脉冲。该信号经过-放大器放大后进入扬声器，产生可闻的咔嗒声。
图2假定功率放大器已经开启，并在DAC开启之前已经建立输入偏置。DAC使能后，节点A的电压会爬升到如图所示的DAC输出偏置电压。当DAC的偏置电压爬升时，由耦合电容以及放大器的输入电阻构成的高通滤波器在节点B会产生一个毛刺，经过放大器后的输出信号等于输入信号之间的差值[(IN＋)－(IN－)]乘以放大器的增益。
低频响应与输入时间常数
用于隔离DAC的偏置电压与功放输入端口的输入电容，与放大器的输入阻抗一起构成高通滤波器。可以考虑使用较大容量的电容以降低低频衰减，但由于功率放大器的输入偏置电压，增大了的输入时间常数可能导致输出砰砰声。假如放大器在输入稳定之前开启，就会导致砰砰声。功率放大器输入端的简化模型中以RIN表示输入阻抗，前置放大器的同相端连接到内部基准电压，这个输入结构是单电源功率放大器的典型结构。
图1：典型的音频子系统。
图2：大尺寸耦合电容以及输入、输出偏置电压共同导致扬声器子系统的咔嗒声。
当放大器的/SHDN拉高之后，经过一个固定延时后放大器被激活。该延时称为开启时间(tON)，在器件手册的电特性部分有具体定义。图3所示是当/SHDN拉高并且输入电容为推荐值时，功率放大器输入、输出端的波形。可以看到，功率放大器的输入偏置电压在/SHDN拉高之后开始爬升，但输出级仍然关闭。输入偏置电压达到正常值的时间由电容CIN和放大器的输入电阻(RIN)决定，合理设置放大器的开启时间使其在输出级开启之前建立稳定的输入偏置电压。对于大多数功率放大器，开启时间是固定的(图3中，tON = 24ms)。
图3：选择适当输入耦合电容时，图2电路的输入、输出波形。
设置开启时间时，IC设计工程师必须考虑放大器的输入阻抗以及输入偏置电压和输入偏置电容，输入电容由应用工程师选择，以提供快速响应的时间常数并保证低频响应尽可能平坦为目标。图3的测试波形表明/SHDN引脚拉高后，输入偏置电压爬升到正常值，延迟tON并激活输出端。如果在此过程中，被激活的输出平稳开启，扬声器不会发出咔嗒声。
元件选择
图4给出了选择过大的CIN时的波形，所选电容是正常值的10倍。从波形看，CIN低频响应相当平坦，但时间常数是原来的10倍。放大器的开启时间固定为tON，所以当放大器的输出已经开启时，输入偏置电压仍在上升！功率放大器将该电压视为正常信号，并将其放大，结果在扬声器中产生一个大的输出阶跃，导致令人反感的砰砰声。请注意图中示波器刻度是5V/div，而不是100mV/div。
图4：电容增大10倍时，图2电路的输入、输出波形。
以一个极端情况来说明这一点：我们选择了一个比推荐值大得多的输入电容。通常选择输入电容时会留出一定的裕量，以便使输入偏置电压在tON之前上升到最终值。以便在必要时留有一定的裕量来提高CIN。为了最终优化输入电容，必须利用器件手册提供RIN和tON进行一些实验。
了解扬声器的低频响应对于设计非常有帮助，如果功率放大器驱动的是很难恢复低频信号的小尺寸扬声器，最好将所有频率分量发送到扬声器。这种情况下，最佳选择应该是标准的CIN值。扬声器频率响应曲线通常可从扬声器厂家、数据手册获得，也可以向厂商索取。
音量控制设计
越来越多的音频IC带有音量控制功能，可以通过串口编程设置，或者是利用DAC或数字电位器的直流电压进行调节。音量控制电路能够帮助终端产品厂商优化开启时间，如果实际应用需要特别的低频响应，不可避免地要求使用大输入电容，此时可以利用音量控制电路在一定时间内将输出保持关闭状态，完成输入偏置的建立。图5简化电路是带有音量控制功能的功率放大器，通过一个单独引脚(VOL)控制该IC的音量，VOL引脚连接到粗调ADC的输入，加在VOL上的直流电压通过ADC进行编码，该编码反映特定的增益电平。(VOL＝VDD为完全关闭状态，VOL＝GND为最大音量状态。)
图5：此AB类音频功率放大器包含音量控制功能。
该类IC确保无咔嗒声的最佳方式是保持音量在最小输出设置，直至/SHDN拉高并且超出tON延时，然后使VVOL缓慢变化(任何超出tON的等待时间都有助于输入偏置的稳定)。音量控制允许使用大电容，同时提供可接受的咔嗒/砰砰声抑制特性(图6)。需要说明的是，输入电容增大10倍是一个极端情况，这里只是为了说明起见。
图6：利用音频IC的音量控制功能补偿大尺寸输入耦合电容。
输出耦合电容
传统的单电源放大器在输出端会有一个直流偏置电压，典型值为电源电压的一半，馈入扬声器之前需要将该直流分量从信号中去除(为了避免损坏音频线圈)，通常需要较大的输出电容来实现直流滤波。
为了避免对音频信号低频成分产生大的衰减，要求使用大电容。如果设计者需要特别平坦的通带响应，而且通带拓展至较低频率(小于100Hz)，则需选择大尺寸且价格昂贵的输出电容。例如100uF的电容，以便在32Ω负载条件下获得低达50Hz的频响。当放大器开启时，如此大的电容也会导致开启过程的咔嗒声。隔直电容以及扬声器的负载一起构成一个高通滤波器。当将直流偏置以阶跃电压形式加在隔直电容输出端时，电容的负载端会同时升高，并且按照电容大小以及负载确定的时间常数衰减。这个脉冲信号通过扬声器产生可闻杂音。
为了消除咔嗒声，最流行的方式是采用“无电容放大器”。通常，这样的放大器使用另外一个放大器为扬声器提供偏置，或配置成差分输出(BTL)放大器。最好的无电容放大器可直接与扬声器连接(Maxim称其为DirectDrive)，并且不需要偏置放大器或差分输出。
DirectDrive放大器包含一个内部反相电荷泵，由电荷泵为输出级产生负电压。通过正、负电源驱动输出级，因为输出信号偏置在地电位，放大器不再需要为扬声器提供偏压。设计者可将两个大的输出耦合电容换成一对小的电荷泵电容。DirectDrive放大器的动态范围是传统放大器或偏置放大器的两倍。图7A－7D展示了三款单电源放大器，图A为输出端使用隔直电容的传统立体声音频放大器；图B为一款使用第三个放大器产生偏置电压的“无电容”放大器；图C为信号通路上毋需任何电容的DirectDrive放大器；差分输出放大器如图D所示。
图7：传统单电源音频放大器及新型“无电容”音频放大器。
直接与扬声器连接可以大大降低开机、关机时的咔嗒/砰砰声。这种情况下，咔嗒声仅与放大器的输出失调有关。DirectDrive放大器的典型输出失调电压为±1mV至±5mV，启动时小的失调电压阶跃仅产生极小的开启瞬态响应，会被听力敏感的人所觉察。
设计D类放大器
D类放大器产生开关输出，音频信息存储在输出信号的脉宽调制信号中，与AB类放大器相比具有非常高的效率，但高效率是以成本为代价。为了获得高效率，放大器的输出级必须快速切换，使输出晶体管快速通过线性区。这种高速切换会在扬声器线圈中产生大的瞬态电流，导致较强的电磁干扰(EMI)。
为了降低EMI，需要尽可能缩短扬声器与D类放大器的连线。最好将放大器放置在扬声器附近，从而缩短扬声器的引线长度，这根线能够将EMI传送到周围电路。通常很难将功率放大器放在两个扬声器附近，因为扬声器必须分开一定距离，以获得有效的立体声效果。为了在降低EMI的同时获得立体声效果，最好用两个单声道D类放大器代替立体声放大器。
如果受成本限制不能选择单声道放大器，使用长线缆时采用铁氧体磁珠可以很好地降低EMI。在每个D类放大器的输出引脚使用一个廉价的铁氧体磁珠和一个小的1nF电容即可降低EMI(假定D类放大器毋需滤波调制架构，也就是说零输入时负载电压不为零)。图8所示为输出端包含铁氧体滤波器的D类扬声器放大器，图中还提供了使用和未用铁氧体滤波器时的输出频谱对照。
图8：D类放大器在每个输出端包含一个铁氧体EMI磁珠，下方曲线给出了包含、未包含滤波器时的输出频谱对比。
作者：
Mark Cherry
策略应用工程师
多媒体事业部
便携式设备 篇3
关键词：便携式电子设备 预测分析 电磁干扰 电磁防护设计
中图分类号：V240.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0018-02
随着互联网和移动通信业务的飞速发展，越来越多的航空公司期望能够在飞机上使用便携式电子设备（Portable Electronic Device， PED），如笔记本电脑、平板电脑、手机、MP3/MP4播放器等，以便给乘客带来更高端、更优质的服务，同时带来更多的利润。然而，这些PED辐射发射的电磁能量会对机载设备带来潜在的电磁干扰威胁。早在2003年，美国国家航空航天管理局（NASA）就曾针对PED对机载设备的干扰问题发布了两份研究报告，认为连续地使用手机等存在射频发射的电子设备，会影响驾驶舱内全球定位系统（Global Positioning System，GPS）接收机等精密仪器的正常工作，并且会降低机载敏感设备的安全预量。
目前，国外已有对商用飞机内部进行预测分析和实时监测的系统，并制定了相关的标准规范[1-3]。戴姆勒-奔驰航天空中客车公司研发出飞机客舱电磁环境实时监测系统，能够准确定位客舱内辐射干扰源及其干扰电平，并将记录的监测信息提供给飞机驾驶员及乘务人员。
国内对复杂系统的电磁环境预测进行过相关研究[4-5]，但对商用飞机PED电磁辐射干扰的预测分析还处于刚刚起步阶段，并未开展实时监测系统的相关研究。该论文在商用飞机开放使用PED的状态下，以新研的商用飞机为模型，对可能存在的便携式电子设备的电磁干扰源进行了预测分析。
1 干扰源预测分析方法
便携式电子设备作为辐射干扰源，对机载设备主要存在两种干扰方式，即前门干扰和后门干扰[1-2]，其原理如图1所示[1]。
标准ED-130中对大部分PED的辐射能量大小进行了统计分析[1]。在进行干扰源预测分析时，利用发射天线来模拟便携式电子设备的辐射发射，模拟天线的辐射发射电平根据ED-130中的统计值进行校准，其校准示意图如图2所示。
该论文利用仿真的方法对PED的干扰源进行预测分析和定位计算。仿真时直接在模拟辐射天线端口加载输入功率，直到在约定的距离产生规定的场强值。利用仿真软件对飞机客舱内的电磁场进行仿真，可以得到飞机客舱内的场强分布。
2 干扰源预测仿真分析
2.1 仿真模型的构建
基于国内新研商用飞机的模型，对飞行客舱进行简化设计，建立仿真模型，如图3所示。
飞机客舱为纯金属蒙皮，客舱地板和飞机内部座椅简化为介质材料，利用飞机结构的对称性进行仿真计算。
2.2 模拟辐射发射输入分析
选取CDMA2000通信制式下的工作频率（选取频点1850MHz）和辐射电平进行模拟仿真，单个PED的辐射电平定义可以参考ED-130中的定义[1]。
考虑到最严酷的情况，商用飞机在运营过程中存在多个PED同时辐射发射的情况，当多个PED设备同时发射时电磁场在客舱内部存在叠加效应，即多设备影响因子（Multiple Equipment Factor，MEF）。MEF与PED间的间距和数目有关[1]，而PED数目又与商用飞机的机型有关，因此不同的机型，多设备影响因子也存在差异，其统计值如表1所示。
仿真时根据在研机型进行选取MEF，即选取128座、间距为0.75m的机型进行分析，MEF=13dB。考虑MEF影响后，模拟辐射天线输入端口的能量为单个PED工作功率（dB）加上MEF（dB）值。
2.3 仿真结果分析
根据飞机客舱模型和模拟天线输入功率的设计，通过仿真软件计算得到飞机客舱内部的场强分布。由于PED使用位置的随机性，仿真时模拟发射天线的位置选取客舱前部、客舱中部和客舱尾部三个典型位置进行计算。
模拟发射天线位于客舱前部时的计算结果如图4所示。
模拟发射天线位于客舱中部时的计算结果如图5所示。
模拟发射天线位于客舱尾部时的计算结果如图6所示。
根据三个典型位置客舱场强仿真结果，与飞机客舱内机载设备的辐射敏感性设计电平值进行对比分析，可以得到机载设备在PED有意辐射状态下出现电磁干扰的可能性。如果客舱内机载设备的辐射敏感性设计电平高于计算结果，则不会出现干扰现象；如果客舱内机载设备的辐射敏感性设计电平低于计算结果，则存在电磁干扰风险。
3 结语
通过模拟PED辐射发射，对飞机客舱内的场强分布进行计算，能够对可能出现的辐射敏感现象进行预测分析，大大减少由于乘客使用PED而产生的电磁兼容风险，降低后期飞机更改设计的成本。同时该技术可以应用到已有机型的改装上，通过预测分析，对可能出现敏感性的机载设备进行优化，满足飞机开放乘客使用PED权限的要求，改善乘客飞行体验，提高飞机运营方的盈利能力。该预测技术具有一定的先进性和良好的社会经济效益。
参考文献
[1]ED-130，GUIDANCE FOR THE USE OF PORTABLE ELECTRONIC DEVICES（PEDS）ON BOARD AIRCRAFT，December， 2006.
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[4]李靖，张兴国.飞机电磁兼容预测分析系统设计[J].测控技术，2009，28（6）：79-81.
便携式设备 篇4
1.普通救生设备。目前市场上最普遍的与便携式智能救生设备功能相近的救生设备, 是救生圈和救生衣。救生圈是指水上救生设备的一种, 通常由软木、泡沫塑料或其他比重较小的轻型材料制成, 外面包上帆布、塑料等。供游泳练习使用的救生圈也可以用橡胶制成, 内充空气, 也叫作橡皮圈。救生衣又称救生背心, 是一种救护生命的服装, 设计类似背心, 采用尼龙面料或氯丁橡胶, 浮力材料或可充气的材料, 反光材料等制作而成。一般使用年限为5~7年, 是船上、飞机上的救生设备之一。较为常用的为背心式救生衣, 用泡沫塑料或软木等制成。穿在身上具有足够浮力, 使落水者头部能露出水面。两者都具有很大浮力, 在救援活动中, 不仅可以帮助被营救人员, 而且对于营救人员来说, 也有很大作用。但是对于营救人员来说, 浮力太大也会造成不便, 在其游向被营救者的过程中, 会消耗额外的体力, 耽误一定的时间。
2.智能水上救生设备的市场情况。现在, 市场上还没有智能类救生设备, 就连网上的购物平台也找不到此类产品。而市场上的消费者对此类产品呼声很高, 有很大需求。从购买者来分析:现在, 进行救生工作的除了某些政府救援组织, 还有就是以救生为职业的人们、客渡船和观光船, 如果能占领这些市场的一些, 客户群也很庞大。从购买能力来分析:便携式智能救生设备物美价廉, 各个收入段的消费者都有购买能力, 所以产品价格对消费者几乎可以说没有门槛。从购买欲望来分析:便携式智能救生设备比市场上同类产品价格更低, 更能吸引政府救援组织和救生职业人员的购买欲望, 对于单个购买者来说, 便携式智能救生设备价格低廉, 且作用可以代替游泳圈, 并且携带方便, 也会增加购买者的欲望;而且便携式智能救生设备并不是一次性产品, 可以重复使用, 对于多数消费者来说, 低价买到可以重复利用的产品性价比是很高的, 从而也会吸引更多的消费者。
二、营销方式
可采取体验营销、知识营销、差异化营销、直销和网络营销多种方法进行营销。
可以在游泳馆等游泳场所, 让消费者体验便携式智能救生设备, 以获得其信赖和口碑。通过讲解便携式智能救生设备的原理, 让消费者相信其是非常安全、可以信赖的产品;同时通过将便携式智能救生设备与市场上同类产品进行比较, 突出便携式智能救生设备便于携带、价格低廉并且对水质没有危害的特点, 吸引消费者来购买。
在产品刚上市的时候, 可以采取直销的方式, 在不同的地方设点, 进行推广。还可以在网络购物平台上进行销售, 通过做广告, 扩大产品知名度, 增加网络销售量。
可以综合运用上述方法, 使消费者在信赖、了解便携式智能救生设备的基础上, 更倾向于购买。
三、营销渠道
1.实体店营销。政府救援组织和职业救生团队购买此类产品, 都是跟厂家直接联系, 因为这样可以降低成本, 针对这种情况, 可以主动与相关部门洽谈, 让他们了解便携式智能救生设备, 或者可以先给他们一批产品, 让他们进行试用。然后再与市场上的零售商联系, 使便携式智能救生设备入住其实体店, 进行零售。还可以在城市中的各游泳馆开设实体店, 因为产品体积小, 即使存储大量产品, 也不需要很大的面积, 因此一位销售人员, 5~10平方米即可, 这可以方便消费者购买。
2.网络营销。由于短时间内无法在大范围内都开设实体店, 所以进行网络销售十分必要。在了解便携式智能救生设备的特点后, 猎奇的消费者就可能希望尝试这种新出现的产品, 但是其所在地不一定开有实体店。这时, 消费者就可以通过网上订单进行购买。当然, 其使用后对产品的评价也会帮助扩大产品知名度, 消费者的口碑比广告更为有用。
3.“强制”营销。由于每年因溺水而死亡的人数很多, 所以各地政府为了降低因溺水而发生的问题, 强制客渡船、出海船必须配备救生衣。鉴于这种情况, 可以主动找有关部门, 推广便携式智能救生设备, 使其成为客渡船、出海船上的必备设施。
4.公司发展前景预测。现行市场缺乏此类产品, 并且比同类产品价格低廉, 安全性跟市场上已有的救生设备相同, 相信会获得消费者的青睐。在现在这种社会情况中, 许多消费者都有猎奇心理, 因此, 此产品会有很好市场。预计第一年亏损, 但是第二年开始就可以扭亏为盈。
四、结语
便携式设备 篇5
闷豆：“我上星期在你这里买的这相机，但是电池充一会儿灯就灭了，电池也没充上。”
老板：“不可能，你拿来我看看。”
老板把电池和充电器插上去，还不到1分钟就不再充了。而电池放回相机上，连开机都不行。
老板：“你这电池可能坏了，找售后保修吧。”
闷豆：“别开玩笑了，新电池第一次充电就坏？”
僵持了半天也没有结果，闷豆把整套机器拿到奥林巴斯的客户服务中心去检测，结果对方说这块电池不是原装正品，还给开了张证明，说是可以凭这张证明找经销商更换新的原装电池。
闷豆：“这是客服的证明，你这电池不是原装的。要么给我换原装电池，要么退货。”
老板：“退货不可能，你这电池如果是假的，那就肯定不是我这相机原配，我卖的都是全新原装。”
看到老板翻脸不认账，闷豆没再说什么，找到市场管理部，把情况讲清楚，并出示了当初购机的发票和客服证明。在市场管理部的协调下，闷豆最终拿回了全部购机款。
闷豆提醒
便携式设备用超低功耗编码解码器 篇6
其中K为与电池容量、电池电压和电源变换器效率有关的因数，A为系统功耗，B为音频CODEC功耗。为了保持在小和薄形状因数前题下提高电池寿命，要求功率和音频信号通路中的所有元器件必须降低功耗。
为此欧胜微电子 (W o l f s o n Microelectronics) 推出新一代超低功耗音频CODEC WM8905, 使音频功能便携装置电池寿命大大降低，使音频回放时间延长高达40个小时。
W M 8 9 0 3超低功耗C O D E C
WM8903功能框图示于图1，其特点如下：
·SmartDACTM技术—这是一种独特的低功率DAC开关架构，使DAC到耳机的功耗只有4.4毫瓦，可通过编程调节“性能与输出功率”曲线的能力使系统设计者能优化每一种使用情况 (处于连接或移动等不同状态) 。
·W类放大器技术—采用了一种自适应双驱动电荷泵和直流伺服芯片架构。W类耳机放大器能够智能地追踪实际的音乐信号级别，并使用一种自适应双驱动器的电荷泵来优化功耗。这种架构不仅优化了功耗，也无需大的直流阻塞耳机电容器，极大地节省了PCB空间和音频子系统的BOM。通过改进的低音响应，使音频性能得以提升。
·Silent SwitchTM技术—该技术通过集成复杂的钳位和音序器电路使“pops&clik” (喇叭上电噼叭声) 最小。
·动态范围控制器—采用一个“快速释放”的脉冲噪音过滤器，在响亮的脉冲噪音存在的情况下，可提高录制声音的解析度，优化了录制的声音质量。
·控制定序器—延迟时间可编程的定序器可启动/关断WM8903的多个单元, 可显著地减少“噼叭声”, 并且简化了软件驱动器开发时间。
·数字麦克风接口—此接口能提供较高的SNR (信噪比) 和改善灵敏度匹配。
应用
WM8903是专为显著延长音频功能便携设备的回放时间而设计，主要应用于便携式音频应用，包括PMP/MP3播放器、多媒体手机、手持游戏系统、数字视频相机、录音机等。图2示出WM8903在便携式媒体播放器中的应用。
参考文献
便携式发动机测试设备的研究 篇7
目前检测飞机发动机各状态参数的设备, 体积和重量大, 集成度很低, 导致其灵活性较差, 不能很好地满足现代作战对发动机测试的要求, 且给地勤人员增加了飞机的维护保障难度, 影响了飞机的保障效率[1,2]。因此, 研制一套功能齐全, 智能化、集成度高, 使用、携带方便的发动机状态原位监测设备尤为迫切。
系统总体设计
发动机状态检测设备总体构成如图1所示, 由适配器、信号采集处理模块、硬件测试平台组成。图中, 机载传感器敏感被测对象发动机的各种物理量 (温度、压力、转速等) , 并将其转换成电信号。适配器将输入的电信号通过处理转化为标准电信号送给硬件测试平台, 测试平台对输入信号进行相关运算和处理后、通过显示器显示最终的测试结果;并实时保存测试数据, 为地勤人员进一步对发动机进行故障分析与诊断。
硬件设计
设计方案
硬件平台设计采用嵌入式平台, 它是系统的智能指挥中心, 根据检测设备总体设计要求, 所设计的硬件平台结构如图2所示, 它由最小系统和各种外围扩展电路接口组成。硬件平台在设计中采用分层结构设计, 顶层为最小核心系统层, 底层为外围扩展模块层。
最小系统层由处理器 (S3C2410) , 64M字节NAND Flash, 两片64M字节SDR AM, 网口芯片CS8900, Multi-ICE调试接口和复位模块组成。底层由LCD模块, SD卡模块和电源模块等组成。
小系统由嵌入式实时操作系统Windows CE进行系统管理和运行应用程序, 采用Flash存储器来存储操作系统代码, 由于Flash的读写速度相对较慢, 因此不直接用Flash运行操作系统和应用程序, 而是选择两片64M SDRAM作为闪存。系统加电时, 地址指针首先指到Flash的第一个地址, 执行Boot Loader进行系统初始化, 图1发动机测试系统的总体构成将操作系统本身拷贝解压到SDRAM中, 让整个操作系统在SDRAM里执行, 使系统达到最佳的速度。SD卡保存每次测试的结果, 建立数据库, 提供大容量的存储空间[6]。LCD接口为嵌入式处理机提供自由、强大的用户输入输出接口。为满足状态检测与故障诊断系统软件开发的需要, 设计了必要的扩展按钮、工作状态指示灯和键盘接口等。电源管理模块提供5V, 3.3V和1.8V三种电源。时钟模块由12MHz的系统时钟和32.768kHz的实时时钟组成。Multi-ICE接口用于S3C2410的在线调试。
发动机信号采集处理模块设计
该模块完成传感器输出信号的采集和数据处理工作, 其结构如图3所示。嵌入式平台通过数据总线读取该模块的数据, 计算出实时的测量值, 同时利用软件绘制出发动机各个参数的试车曲线, 记录并保存测试数据。
FPGA设计与配置
现场可编程门阵列FPGA (Field Pr o g r a m m a b l e G a t e A r r ay) 器件选用基于SR AM的内部结构的FPG A芯片XC2S100E[3]。设计过程中将XC 2 S 1 0 0 E工作于主动串行模式。F P G A的程序存放在外部P R O M XC18V01中, 这些程序可以通过加电自动加载到FPGA中或通过命令加载。在主动串行模式下, 系统加电时产生一个驱动XC18V01的时钟信号, 通过这个时钟脉冲, XC18V01中的数据通过XC2S100E送到FPGA。FPGA与配置芯片的连接关系如图4所示。
转速测量模块的设计
采用嵌入式单片机和FPGA相结合对转速测量模块进行设计, 通过对转速信号的采集、运算和分析实现对发动机运行状态的在线监测。某型发动机四路转速信号经机载传感器转化为四路频率信号, 该频率信号经74LV04反向驱动后, 送入FPGA的I/O口采集计数, 然后嵌入式单片机通过数据总线读取FPGA的计数值, 并通过软件计算出最终的转速值, 电路如图5所示, FPGA实现时间门限的开通、关闭及计数, 然后将计数值送入嵌入式软件平台, 实时计算出发动机的转速值。20MHz晶振时钟电路, 为FPGA提供外部标准时钟信号。LED1~4为状态指示灯。根据指标要求, 频率的分辨率等于1Hz, 因此程序中把对频率的计数门限时间设为1秒, 门限时间的设置以外部的参考晶振为基准, 通过计数器实现。
温度与压力测量模块的设计
温度传感器将温度信号转化为相应的电信号, 经专用适配器将其转化为0到+5V的模拟量。16路模拟信号, 经多路开关后, 送入调整电路, 再经AD转换器, 转换为数字量, 最后利用FPGA采集处理后通过数据总线来读取FPGA运算值, 并通过软件做较简单的计算得出最终的测量结果, 测量的结果可以保存在SD卡存储器中。
测量电路组成如图6所示。由通道选择电路, 信号调整电路和AD转换电路三部分组成。AD转换后将采集到的数据量输入到FPGA里。 (1) 通道选择电路:采用1片16路多路开关MAX396完成对多路模拟信号的输入选择, 其地址位A0A1A2A3决定输入信号对应的输出通道号, EN使能端控制是否处于工作状态。A0A1A2A3和EN均可通过FPGA编程来实现; (2) 信号调整电路:采用美国ADI公司的运算放大器AD8605为核心进行设计; (3) AD转换电路:选用4通道、12位的模数转换器件MAX1282, 采样频率为400kHz。
为提高系统的稳定性和精度, 设计中采用数字滤波方法, 将输入信号经过低通滤波器处理, 可有效地消除输入信号中的高频噪声信号[6]。
测试系统软件设计
测试系统软件设计包括Windows CE的移植、驱动程序开发和应用程序设计[7]。
Windows CE系统移植
Windows CE操作系统从体系结构上具有分层结构和微内核结构的特点, 可以被裁减和重新配置, 具有很强的扩展性。开发人员使用该系统提供的集成开发环境 (Platform Builder简称PB) 可根据它的提示完成操作系统镜像的定制、编译与调试工作, 并可在此环境中进行应用软件和驱动程序的开发。
当地裁减、添加组件, 对某些配置文件进行修改;然后封装所需要的功能模块, 编译生成OS镜像文件。设计中, 设备要为自己定制目标设备, 则需开发Boot Loader和驱动程序;最后把镜像文件下载到目标设备, 进行调试, 直到满足要求后, 才完成平台的创建。完成以上工作后, 导出相平台定制过程如下[4,5]: (1) 选择操作系统的基本配置, 并且为特定的平台选择相应的微处理器和平台支持包BSP。本平台选用三星公司的ARM9 S3C2410作为核心处理器, 在PB的BSP列表中, 选择SAMSUNG SMDK2410:A R MV4I作为开发板支持包。 (2) 制定平台。首先完成开发设备驱动, 适应的SDK (Software Development Kit) 软件开发工具包, 运行后加到EVC中, 可在特定的硬件平台上进行应用程序开发。SDK包含程序库、头文件、示例程序源代码和库函数使用文档, 同时还包括编程指导和API参与设备驱动工具包 (DDK) 。 (3) 通过JTAG仿真器将Windows CE映象文件下载到Flash存储器中, 然后脱机, 按下测试系统的电源键, 屏幕上将会显示Windows CE开启画面, 说明Windows CE已经成功运行。
本系统采用一般Boot Loader源码的实现思想, 根据实际硬件平台将Boot Loader代码分为NBoot (NAND Flash Boot Loader) 和EBoot (Ethernet Boot Loader) 两部分实现。
NBoot启动代码是最先执行的部分, 主要为后面启动Windows CE内核镜像和下载Windows CE内核镜像准备基本的硬件环境。
EBoot负责各个设备的初始化、内存地址映射、文件系统、网络系统驱动和加载内核镜像的相关准备工作。EBoot通过串行口为用户提供控制台接口, 从以太网下载Windows CE的镜像文件到RAM中, 然后再烧写到Flash中。
驱动程序开发
驱动程序将操作系统和设备连接起来, 使操作系统能够识别设备并为应用程序提供设备服务。Windows CE提供的驱动软件可驱动内部和外围的硬件设备, 或者为它们提供接口。本设计主要开发了SD卡驱动程序, 而其它驱动程序都可在BSP模板里找到, 不需要开发。
SD卡驱动设计包括插卡的自动检测;SD初始化和卡的读写操作。本设计采用PB来开发SD卡流接口驱动程序。首先在PB里面创建SD驱动程序工程, 然后在该工程中搭建一个简单动态链接库, 最后将流接口驱动程序入口函数添加到动态链接库, 同时编写该驱动程序的注册表部分即可。
应用程序设计
应用程序用于监测航空发动机试车工作状态并辅助机务人员维修排故。它可以实时的对发动机试车过程中温度、压力、转速等多路模拟量和频率量, 以及多路开关量进行数据采集、处理、存储、报警, 并对主要试车性能参数进行分析, 指导机务人员的维修排故。程序功能如图8所示。
信号设置与标定模块:实现对所要采集的发动机信号相关信息的设置, 并对信号进行标定以修正测量通道的误差;发动机信号的实时采集处理与显示模块:完成发动机各路信号的实时采集, 并对采集的信号进行相关的处理和运算, 同时实时的绘制出信号的时间曲线以便于观测信号的动态变化, 从而监视发动机在不同时刻的工作状态;维修信息的上传与填写模块:实现试车过程中相关维修信息的数字化填写, 并上传到发动机监控数据库。
结论
本文设计的便携式发动机测试设备综合运用嵌入式技术、数据采集与数字滤波技术、FPGA技术和操作系统移植技术完成的发动机参数原位检测设备, 以某型飞机为应用对象, 经过长时间使用表明, 该测试系统不仅功能齐全, 工作可靠稳定, 智能化、集成度高, 使用、携带方便, 而且降低了地勤人员的维护保障难度, 提高了飞机的保障效率。
摘要：针对现有发动机状态检测设备体积、重量大, 集成度低, 导致其灵活性较差的问题, 本文提出了一种便携式发动机测试设备的研制方案, 给出了详细的硬件和软件设计。该便携式发动机测试设备具有携带、使用方便、智能化、集成度高的特点。本文网络版地址:http://www.eepw.com.cn/article/145481.htm
关键词：发动机测试设备,硬件设计,软件设计
参考文献
[1]卢建华等, 飞机电源与电气控制[M].海潮出版社, 2008-05
[2]吴晓男, 徐庆九, 曲东才等.飞机仪表[M].烟台:海军航空工程学院出版社, 2005:106-132
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[4]慕春棣.嵌入式系统的构建[M].北京:清华大学出版社, 2004
[5]陈卫东.嵌入式系统中的数据存储与交换[D].北京邮电大学, 2005
[6]王金明, 张雄伟.FIR滤波器的优化设计与硬件实现.电视技术[J].2003, (3) :19-21
便携式设备 篇8
2适用于射频功率放大器 (RF PA) 的SuPA
目前, 3G手机正在世界范围内加速推广。同时, 更大的数据速率也带来了电流消耗和散热问题。目前的功率放大器均由电池直接供电, 这虽然可以轻松实现系统实施, 但根据这种标准制造的线性功率放大器在整个传送功率谱中只能实现较低的效率。如何以同样的高性能电池延长通话时间和电池寿命, 是系统设计人员急需解决的问题。
图2为射频功率放大器的损耗和低效率架构。在RF IN处, 功率为28 dBm, 对于天线处的III级功率要求, 最大输出功率为24 dBm。因此, 在最大功率时, 附加功率效率 (PAE) 仅有40%。除PAE外, 射频功率放大器的另一个重要规格是邻道功率/泄漏比 (ACPR/ACLR) 。由于功率放大器和其他子系统具有干扰无线电信道或系统的倾向, 因此PAE和ACPR/ACLR常用来特征化功率放大器和其他子系统的失真。为保证高线性, 无论是在正常或极端条件下, 其均应符合规格的要求。
为了提高系统性能并延长电池寿命, 美国国家半导体引进了可用于射频功率放大器 (PA) 的电源管理技术, 称为SuPA。SuPA可用于功率放大器的开关单元, 这是一种向PA提供电源电压的专用DC/DC转换器。图3为对其改进射频功率放大器子系统的原理进行的说明。
在传输功率增加的同时, Vout也随之增加。因此, 要保持ACLR规格, 必须改变SuPA的输出电压, 以保证不会出现失真且线性不受影响。LM3212将2.7 V～5.5 V的输入电压降低至0.6 V～3.4 V的动态可调输出电压。使用VCON模拟输入来设置输出电压。动态可调输出电压确保在射频功率放大器的全部功率级下高效工作。在关机模式下, 设备关闭并将电池消耗降低至0.02μA。
当以GSM模式使用时, LM3212可支持高达2.5 A的电流。利用内部同步整流, LM3212可实现达95%的效率。美国国家半导体开发的LM3212既可解决效率问题, 又可满足GSM/EDGE (2G) 和WCDMA/EVDO/TDSCDMA (3G) 标准的要求。电池电流在30 dBm时降低了50%。Vcon可由来自基带的DAC输出控制, 也可由GPIO产生的滤波可变占空比PWM信号控制。
便携式设备 篇9
1 便携式医疗电子设备应用存在问题
我国在便携式医疗电子设备应用中取得了重大突破, 但是在实际的便携式医疗电子设备应用中, 很多问题仍然存在。第一, 使用人群的医疗知识掌握不同。便携式医疗电子设备的使用人群众多, 不仅仅包括中年人, 而且还包括老师和小孩, 老人小孩由于医疗知识或者设备使用知识不足, 严重影响便携式医疗电子设备使用。第二, 设备功能差异化严重。我国在便携式医疗电子设备技术指标以及制造水平方面与发达国家相比, 存在着较大的差距。由于和国际无法接轨, 使得便携式医疗电子设备技术指标问题较大。第三, 医疗设备网络化覆盖范围不同。目前我国网络覆盖范围是很大, 大部分地区都有网络覆盖, 但是对于我国西部以及贫穷地区, 网络覆盖还是存在难度, 医疗设备网络化实现存在较大阻碍。第四, 设备安全性以及能耗需要提升。医疗设备可能还存在安全因素, 如是否造成副作用, 设备是否经过严格生理实验, 设备的安全使用寿命是多少等, 需要国家医疗行业关注, 避免医疗事故发生。
2 便携式医疗电子设备的发展趋势
2.1 智能化
便携式医疗电子设备的智能化发展趋势, 是从其应用的角度来讲的。便携式医疗电子设备的智能化, 直接可以消除使用者知识层面的差距, 使得不同层次不同知识面的人群都可以便利的使用医疗电子设备。例如, 有些医疗电子设备已经拥有了语音提示以及视频引导功能, 可以在很大程度上解决低知识人群设备使用入门难的问题。再如, 根据不同的人群的使用需求可以智能化设备的研发, 根据设备的智能化定制, 满足定向人群的使用需要。
2.2 网络化
近几年来, 伴随着信息技术以及互联网、多媒体技术的不断进步它与发展, 很多人群可以通过网络设备, 实现医疗信息资源的共享。今后, 医疗网络设备可以作为整个医疗体系的一部分, 实现对于有关群体的网络化开放。从当前来看, 我国的通信网络大部分还处于3G时代, 但是我国大部分经济发达地区, 例如珠三角、长三角以及其他重要的大城市, 在某种程度上已经实现了移动医疗、远程医疗以及数字化医疗, 甚至会可以为医患人员提供健康移动监控或者远程诊断, 极大的方便了人们医疗。
2.3 合作化
目前来看, 我国的医疗设备的科研技术水平与其他发达国家相比, 还是存在着较大的差距, 尤其是对于高精端医疗设备, 欧美国家已经实现了国家垄断。因此, 寻求技术合作化, 早已经是今后我国医疗设备发展的重要趋势。很多国家的高科技企业都开始逐鹿医疗设备行业, 例如世界上知名的英特尔、通用电气以及医疗IT集团等。从我国国内来看, 我国很多的集团企业, 例如移动、联通、电信都已经提出了医疗设备解决方案, 例如在数字医疗、移动医疗以及助理远程医疗方面, 都取得了重大的进步。从这些信息中我们完全可以看出, 医疗设备的国际化合作, 企业行业合作越来越密切。
2.4 家庭化
在以疾病为中心向以健康为中心的医学模式转变过程中, 面向基层、家庭和个人的健康状态辨识和调控、疾病预警、健康管理、康复保健等方向正在成为新的研究热点, 进一步对医疗器械领域的创新发展提出了新的需求, 便携式医疗设备在此过程中发挥着至关重要的作用。新世纪的物联网技术、互联网技术以及其他新兴通信技术的发展, 都已经使得人们的看病形式从医院解脱出来, 正在向着家庭化、个体化以及社区化的趋势发展。因此, 医疗护理的家庭化趋势也是今后医疗电子设备的重要发展趋势。
3 结语
综上所述, 未来便携式医疗电子设备的发展, 将为人类疾病预防做出重大贡献, 促进我国医学服务水平以及疾病预防水平的提高。尽管我国在便携式医疗电子设备应用方面积累了丰富的经验, 但是在实际的便携式医疗电子设备应用中, 很多问题仍然存在。深入研究便携式医疗电子设备应用存在问题, 创新便携式医疗电子设备应用策略, 是今后我国在便携式医疗电子设备应用方面的重要课题。
参考文献
[1]杜向阳.浅谈便携式医疗电子设备的应用及发展趋势[J].天津市电子学会, 2012 (04)
[2]Edmund H Suckow.便携式医疗电子设备的设计考虑[J].电子与电脑, 2011 (30)
便携式设备 篇10
1 便携式保护的研制
1.1 临时保护在投运中的应用现状
设备投运一般都需要进行冲击合闸、核相、二次定相、保护相量检查等工作。 投运的继电保护装置, 要带负荷对其接线正确性进行检测。 以往变电站在设备投运时, 校验保护或通过电流继电器和时间继电器组成的临时保护装置, 如图1 所示, 或借用母联 (分段) 保护装置或者线路保护装置客串保护装置。 其是一种非常简单的反应相间和接地故障的过电流保护[5，6], 但目前国内尚未有专业的临时保护装置, 因此现场只能采用一些替代方案, 亟需性能更加完善的, 具有完整自检、自测、自校的便携式继电保护装置。
1.2 新式便携式保护的技术特点
基于可靠、安全、便捷的要求, 为满足在不同变电站之间频繁移动使用, 便携式保护采用了面向用户、应用及产品的嵌入式平台技术, 符合DL/T478—2013要求[7];机箱采用全封闭一次成型、背插式结构, 具有较高的抗振动、 粉尘和电磁干扰能力。 箱体仅为215mm (宽) ×210 mm (高) ×280 mm (深) , 面板将保护控制操作区域和外设接口区域分开。
可开启的透明面罩内的部分为保护控制显示及操作区域, 由键盘、指示灯、液晶显示屏、压板、复归按钮组成。 元器件合理的布局和面板的数控精密加工使该部分模块显得和谐、稳重, 易于操作与观察, 体现电力设备的可靠特质。 同时透明面罩可防止无关人员误操作。 而装置左侧的部分为外设接口区域, 平时由一扇可开启的活动门防护, 内置开关、航空插座、光纤接口。 使用时将活动门打开, 即可进行相应的操作。 将功能区域进行明确划分既便于日常工作中的观察和使用, 又可防止误操作, 达到了美观和功能性的统一。 装置满足GB 4208—2008 标准[8], 设有防护面板, 无外露端子, 由于安全防护措施到位, 可以长期安全运行, 已申请外观图形专利并公开 (申请号200930043076.2, 公开号CN301161630) 。
便携式保护适用更宽的直流电压范围88~253 V。为同时能满足传统变电站和智能变电站的应用需求, 交流采样既能支持传统的模拟量采集, 其中传统采样自适应CT二次额定电流为1 A或5 A的工况, 装置亦可以接收来自合并单元输出DL/T 860.92 (IEC61850-9-2) 或GB/T 20840.8 (IEC 60044-8) 格式的采样值 (SV) [9,10,11,12]。 而跳闸方式既能支持传统接点方式输出, 也可以支持通过GOOSE报文方式输出跳闸信号, 装置动作时同时输出跳闸动作接点和跳闸GOOSE报文, 如图2 所示。 SV采样及GOOSE服务在保护CPU中实现, 通过装置通信光纤接口实现与其他设备进行通信。 便携式保护主要由采样模块、CPU模块、I/O模块和人机交互模块组成, 保证该保护能在不同电压等级、不同运行环境的变电站内均可靠、友好、通用的运行, 已经申请实用新型专利并公开 ( 申请号201220604387.8, 公开号CN202997531U) 。
1.3 便携式保护与其他临时保护的对比
便携式保护与临时搭接保护和母联 (分段) 或线路保护客串保护的比较如表1 所示。
由此可见, 临时搭接的保护和其他保护客串的保护由于其自身原因, 与专用的便携式保护比较, 在经济性、安全性、可用性等方面有诸多不足。
2 便携式保护在投运工程中的应用
2.1 便携式保护的回路接入
便携式保护装置一般按单套配置, 220 k V间隔接于第二套保护屏, 不启动失灵;500 k V间隔接于断路器保护, 启动失灵。 若系统配置2 套便携式保护装置, 则分别接入对应的保护屏中, 保护跳闸接点接入断路器对应的一组跳闸线圈。 220 k V旁路间隔单套配置便携式保护装置时, 保护跳闸接点分别接入断路器的两组跳闸线圈。 电缆接线时断开电流试验端子排1D1、1D3、1D5 的试验连接片, 回路按图3 所示连接装置。
当SV采样和GOOSE跳闸时, 只需要对应接入装置的光纤端口, 装置根据配置的相关地址信息接收合并单元的SV报文和发送GOOSE报文至智能终端[13,14,15]。
2.2 便携式保护在设备投运中的操作流程
变电站设备投运时, 传统方案采用空出一条母线的方法, 一次设备的倒闸操作较复杂, 系统运行方式薄弱, 启动时间长。启动方案必须充分考虑因系统运行方式的调整而带来的不利影响, 有时还需采取防全停措施直至临时限电, 以防止产生不良后果。而在保护回路中加装便携式保护装置, 可以减少运行一次设备操作的工作量, 降低操作风险和系统运行风险, 减少启动时间, 提高供电的可靠性, 确保电网的安全稳定运行。
(1) 经过检验合格后的便携式保护可以直接投入运行, 不需要进行带负荷试验。
(2) 保护运行期间, 不允许对便携式保护接线及其相关回路进行任何变动, 应防止新设备保护带负荷试验工作影响保护的正常运行, 防止保护失去电源、误退跳闸出口、 失灵出口及电流回路开路或被短接等情况发生。
(3) 便携式保护为单套配置时, 在设备冲击及保护带负荷试验期间, 保护应始终处于投入运行状态。
(4) 单套配置的220 k V线路和500 k V主变220k V开关临时保护在设备启动冲击前投入。 设备保护带负荷试验时需先进行第一套设备保护的带负荷试验。所有试验正确结束, 第一套设备保护投运后, 再进行第二套保护带负荷试验工作, 同时停用临时保护, 此后临时保护不再投入使用。
(5) 双重化的便携式保护运行。 保护装置带负荷试验采用逐套进行的方法, 当第一套设备保护进行带负荷试验时, 相应的第一套临时保护停用, 第二套临时保护投入运行。第一套设备保护带负荷试验结束后, 投入第一套保护, 而第一套临时保护不再投入。随后停用第二套临时保护后进行第二套设备保护带负荷试验。第二套临时保护带负荷试验结束后, 投入第二套设备保护, 而第二套临时保护不再投入, 并待启动试验项目结束后进行保护拆除。
2.3 便携式保护应用的经济分析
以双母线接线方式, 配置2 台主变、四回出线的典型220 k V变电站为例。 采用传统启动方案时, 启动前后方式的调整和恢复, 变电站现场共约有300 项操作、耗时约6 h, 而新的启动方案仅需约70 项操作、耗时2h, 不仅提高了工作效率, 也降低了设备投运的风险。
与传统的空出一条母线的投运方案相比较, 新的设备投运方案无需进行母线倒排工作。 由于运行方式的来回调整增加了投运时间, 传统投运方案一般每个间隔的母线倒闸一次需要1 h。 以每年投运主变8 台 (750~1 000 MV·A) , 每台500 k V主变以平均负载为300 MV·A, 正式投运推迟8 h计算, 则减少的供电量约为240 万k W·h, 以10 元/ (k W·h) 计, 每次经济效益为2 400 万元, 则一年新增的经济效益为1.92 亿元。
3 结束语
该便携式保护装置采用保护控制操作和外设接口分区设计;既支持传统模拟量输入, 自适应二次额定电流1 A和5 A, 也能接收SV报文;既能提供传统的开出接点, 亦能输出GOOSE报文。 同时装置能在110 V或220 V直流电源的正常工作, 传统电气量连接采用航空端子, 数字量通信提供LC和ST两种光纤接口方式, 可靠、安全、便捷地满足不同运行环境的变电站内使用要求。 便携式保护在电网设备投运中的应用遵循“安全性、适用性、通用性、经济性”协调统一原则, 无需进行母线倒排工作, 减少在投运启动时的运行方式调整, 合理减少操作风险, 防止启动时的保护死区, 通过提升工作效率和提高电网管理水平, 促进了安全生产, 带来良好的社会效应和较好的经济效益。
摘要：变电站设备投运工作操作复杂、耗时较长, 为此研制一种能够适用于传统变电站和智能变电站的新一代便携式保护装置。其与原来设备投运工作中的临时保护比较, 具有更可靠、更方便、更经济的特点。该便携式保护在设备投运中的应用表明, 减少了投运环节, 降低了二次设备风险, 提高了工作效率, 保证了电网可靠性。