檢測基礎

電氣工程石

波3/31/20252一、電力系統電力系統由發電、輸變電、變配電、用電等環節構成。1.電力系統的基本特征1）電力系統運行特點(1)電能不能大量存儲。(2)電力系統的暫態過程非常短促，從一種運行狀態到另一種運行狀態的過渡極為迅速，以毫秒甚至微秒計。2）電力系統運行的基本要求(1)保證安全可靠供電。(2)保證電能的質量（電壓、頻率、諧波）。(3)要有良好的經濟性（降低電壓網損、降低能耗）。3/31/20253(4)電能生產要符合環境保護標準（限制二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放）。3）電能質量各項指標(1)電壓幅值對于35kV及以上電壓允許變化范圍為額定值的±5%，l0kV及以下電壓級允許變化范圍為±7%。(2)頻率我國電力系統的額定頻率為50Hz，正常運行時允許的偏移為±0.2~±0.5Hz。(3)諧波為保證電壓質量，要求電壓為正弦波形，但由于種種原因總會產生一些諧波，會造成電壓波形的畸變。3/31/20254為此，對電壓正弦波形畸變率也有限制，對于6kV~lOkV供電電壓不超過4%，0.38kV電壓不超過5%。畸變率：諧波含量與基波分量比值的百分數。諧波源：電弧爐、整流或換流電子設備。3/31/202551、電能質量一般包括（）指標。A.電壓B.電阻C.頻率D.諧波3/31/202564）電力系統常用接線方式按可靠性分為無備用和有備用兩類：(1)無備用接線是指每一個負荷只能靠一條線路取得電能。優點是設備費用小，缺點是可靠性差。(2)有備用接線是指負荷可以從兩條及以上線路取得電能。優點是可靠性高，缺點是設備費用高。3/31/202572.有功功率、無功功率、視在功率、功率因素1）電磁感應定律當閉合電路的一部分導體在磁場里做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫電磁感應現象。3/31/202582）正弦量正弦量是指隨時間呈正弦規律變化的物理量。3）有效值在正弦交流電中根據熱等效原理，定義電流和電壓的有效值為其瞬時值在一個周期內的均方根值。4）瞬時功率對一個正弦交流端口電路，它的瞬時功率p為端口電壓的瞬時值u與端口電流的瞬時值i的乘積。3/31/202595）有功功率（平均功率）將電能轉換為其他能量（機械能、光能、熱能等）而直接被消耗掉的電功率。其值為端口處的電壓有效值U、電流有效值I和阻抗角的余弦值cosφ三者的乘積，用P表示，單位為W（瓦），即：P=UIcosφ。6）無功功率凡是有電磁線圈的設備（變壓器、電動機），需要建立磁場才能工作，而建立磁場所消耗的功率即為無功功率。將正弦交流電路端口處的電壓有效值U、電流有效值I和阻抗角的正弦值sinφ三者的乘積定義為交流電路的無功功率Q，單位為Var(無功伏安)，即：Q=UIsinφ。3/31/2025107）視在功率將正弦交流電路端口處的電壓有效值U、電流有效值I的乘積定義為交流電路的視在功率S，單位為V.A（伏安），即：S=UI。有功功率、無功功率和視在功率三者的關系為：S2=P2+Q2。8）功率因數交流電路中阻抗角的余弦值，用?表示，它的物理意義是交流電路中的有功功率與視在功率的比值，即：?=cosφ=P/S。9）三相功率三相電路的有功功率為各相有功功率之和，即：P=PU+PV+PW。三相電路的無功功率為各相無功功率之和，即：Q=QU+QV+QW。3/31/2025113.低壓配電系統接線1)低壓配電系統接線的基本要求(l)保證電能質量。(2)供電要可靠。(3)保護電器的設置、選型有利于故障時動作靈敏度和選擇性。(4)適應未來的發展、變化和負荷增加，有利于用電設備的調整、移動。(5)接線簡單，經濟合理。(6)施工、安裝和操作、管理、維修方便。3/31/2025122)低壓配電系統接線方式及特點(l)放射式接線優點：①較容易滿足故障防護要求；②較容易實現選擇性動作，切斷故障范圍小；③易尋找故障部位，便于檢查、維修。缺點：①靈活性稍差；②需要電線、電纜和導管的數量較多。3/31/202513(2)樹干式接線優點：①靈活性好，適應用電設備的變化、移動或增加；②需要的電線、電纜和導線較少。缺點：干線及其分支線（分支點到保護電器之間的線段）故障時停電范圍大。3/31/202514(3)變壓器-干線組接線變壓器-干線組接線是樹干式的一種形式，當變壓器全部或大部分都給該干線供電時采用。3/31/202515(4)鏈式接線主要適用于：可靠性要求不高、小功率用電設備；插座式回路；多層建筑照明配電箱。優點：主要是節省電線、電纜和導線用量；缺點：鏈接電路故障時，擴大停電范圍。3/31/2025164.低壓配電系統接地類型3/31/202517系統接地的形式有：TN、TT、IT三種類型，TN系統按中性線（N線）與保護線（PE線）的組合情況還分為TN-S、TN-C-S和TN-C三種類型。第一個字母表示電源端與大地的關系：T：表示電源變壓器中性點直接接地；I：表示電源變壓器中性點不接地，或通過高阻抗接地；第二個字母表示電氣裝置的外露可導電部分與大地的關系：T：電氣裝置的外露可導電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點。3/31/202518N：電氣裝置的外露可導電部分與電源端接地點有直接電氣連接；C：表示中性線N和保護線PE合并為PEN線；S：表示中性線N和保護線PE分開；C-S：表示電源側為PEN線，從某點分開N為及PE線。公路系統接地形式通常為TN或TT系統，其中，TN-S或TN-C-S系統多用于室內電子信息、通信網絡等系統的配電線路；TT系統則常用于野外（外場）設備的配電系統一。19二、防雷與接地防雷，是指通過攔截、疏導最后泄放入地的一體化系統方式以防止由直擊雷或雷電電磁脈沖對建筑物本身或設備造成損害的防護技術。防雷系統通常由接閃器（避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網）、引下線、接地裝置（包括接地極和接地體）組成。202、防雷系統通常由接閃器、引下線和（）組成。A.避雷線B.避雷針C.避雷網D.接地裝置211.雷電的形成與危害1）雷電的形成雷擊的形式：（1）直接雷擊（直擊雷）（2）感應雷擊（感應雷）①靜電感應雷②電磁感應雷（3）球形雷擊（球形雷）2）雷電的危害熱效應、電磁效應、機械力效應。222.接地接地是將電氣回路中的某一節點通過導體與大地相連，使該節點與大地保持等電位（零電位）。從定義上可以將接地分為：人工接地、自然接地；從工作性質上可分為兩大類：①保護接地（如防雷接地、防靜電接地、設備接地等）；②工作接地（如電力設施的發、送、配電接地等工作接地，還有不需要實際物理連接的電子線路邏輯接地）。233.接地電阻接地電阻越小，散流就越快，被雷擊物體高電位保持時間就越短，危險性就越小。常見的四種接地電阻如下：(1)工作（系統）接地：接地電阻值在0.5~l0Ω范圍內，對于計算機場地的接地電阻要求≤4Ω。(2)保護接地：接地電阻值要求在l~10Ω范圍內。(3)防雷電接地：接地電阻值一般在1~30Ω范圍內。(4)防靜電接地：接地電阻值不大于30Ω。244.電線線纜1）分類裸電線與導體分類繞組線用于各種信號傳輸及遠距離通信傳輸的線纜電力電纜252)電線電纜的基本特性電性能力學性能熱性能耐腐蝕和耐氣候性能耐老化性能其他性能263)電線電纜生產的工藝特點“拉”通常使用拉制工藝將粗的導體拉成細的“包”是繞包、擠包、涂包、編包、縱包等多種工藝的總稱，往往用于絕緣層的加工和護套的制作“絞”是導線扭絞和絕緣線芯絞合成纜，目的是保證足夠的柔軟性274)電線電纜材料及其特點金屬材料：絕大部分為銅、鋁、鉛及其合金，主要用作導體、屏蔽和護層。銀、錫、鎳主要用于鍍層，以提高導體金屬的耐熱性和抗氧化性。黑色金屬在電線產品中以鋼絲和鋼帶為主體，主要用作電纜護層中的鎧裝層，以及作為架空輸電線的加強芯或復合導體的加強部分。塑料：幾乎都是以合成樹脂為基本成分，輔以配合劑如防老劑、增塑劑、填充劑、潤滑劑、阻燃劑、著色劑以及其他特種用途的藥劑而制成。由于塑料具有優良的電氣性能、物理力學性能和化學性能，因此，無論是作為絕緣材料還是護套材料，都得到廣泛應用。28橡膠和橡皮：在各類電線電纜產品中廣泛用于絕緣和護套材料。電磁線漆：用于制造漆包線和膠黏纖維繞包線絕緣層的一種專用絕緣漆料，用于電磁線的絕緣材料還有紙帶、玻璃絲帶、復合帶等。光纖：光纖主要用作光波傳輸介質進行信息傳輸。光纖的主要材質可分為石英玻璃光纖和塑料光纖。石英玻璃光纖主要由二氧化硅或硅酸鹽材質制成，塑料光纖主要由高透光聚合物制成的一類光纖。各種輔助材料：包括紙、纖維、帶材、油料、涂料、填充材料、復合材料等。294、電線電纜選用及敷設選擇產品要合理線路設計要正確安裝敷設要認真維護管理要加強301.消息

消息是信息源所產生的，是信息的物理表現形式。如：氣象中的溫度、天氣的變化、語音、圖像、畫面、文字及計算機數據等。

消息是對事件的物理狀態變化進行描述的一種具體形式，具有人們能感知的物理特性。2.信息

信息是指對受信者來說，消息中包含的有效或有用的內容。通信工程313.信號信號是由消息轉換來的可以被傳輸和處理的具體形式，是消息的運載工具（載體）。消息通常不能直接傳輸。信號分為：模擬信號和數字信號。1）模擬信號是指代表消息的信號參量（幅度、頻率或相位）隨消息連續變化的信號，但在時間上是可以連續也可以離散的。2）數字信號是指代表消息的信號參量不僅在時間上是離散的，在幅度取值上也是離散的信號。3233二、信號處理與傳輸1.位、字節1）位（bit）二進制數中的一個“0”或者一個“1”稱為1位，為信息量的最小單位。例如二進制數0100就為4個bit。2）字節（Byte）計算機信息技術中用于計量存儲容量的一種計量單位。1Byte=8bit。342.脈沖編碼調制PCM把模擬信號變換為數字信號的最常用的技術為脈沖編碼調制(PCM)，其最大特征是把連續的輸入信號變換為在時間域和振幅域上都離散的量，然后把它變換為代碼進行傳輸，一般包括三個步驟：抽樣、量化和編碼。1）抽樣抽樣又稱采樣，是指用每隔一定時間的信號樣值序列來代替原來在時間上連續的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化。2）量化把信號變換為取值域（振幅域）上離散值的操作。3）編碼量化信號經過模／數變換可以變換成各種各樣的編碼信號的過程，也是把量化后的樣值變換為表示量化電平大小的二進制或多進制代碼的操作。編碼后的數字信號可以在信道中傳輸。353.基帶傳輸任何信號都可以分解為不同頻率、不同振幅的簡諧波分量，這些分量的最高頻率與最低頻率所覆蓋的頻率范圍，稱為信號的頻帶寬度，簡稱帶寬或基帶。一般信源信息直接轉換成電信號就包含有多種多樣的頻率和振幅，這種信號稱為“基帶”信號。基帶信號包含有很低的頻率分量甚至直流分量。將基帶信號原封不動送入信道，稱為基帶傳輸（如音頻市內電話）。364.頻帶傳輸恒頻恒幅的簡諧波可以作為信號傳輸的載體，稱“載波”。把信號疊加到載波上的過程稱為“調制”，從載波上把信號分離出來復原的過程稱為“解調”。對各種信號進行調制后再傳輸稱為頻帶傳輸。調制和解調通常有三種方式：調幅、調頻和調相。375.數據電路數據電路指的是在線路或信道上加信號變換設備之后，形成的二進制比特流通路，它由傳輸信道及其兩端的數據電路通信設備DCE組成。數據電路是一條通信雙方的物理電路（可以是含線傳輸媒體）段，中間不包含任何交換節點，又稱為物理鏈路或簡稱鏈路。它與數據鏈路是兩個不同的概念。386.數據鏈路數據鏈路是在數據電路已建立的基礎上，是除了物理線路外，還必須有通信協議來控制這些數據的傳輸。數據鏈路通過發送方和接收方之間交換“握手”信號，使雙方確認后，方可開始傳輸數據的兩個或兩個以上的終端裝置與互聯線路的組合體。數據鏈路包括物理鏈路和實現鏈路協議的硬件和軟件。7.傳輸信道傳輸信道是數據傳輸的通道，其定義了在空中接口上數據傳輸的方式和特性。一般分為兩類：專用信道和公共信道。398.調制與解調計算機在發送數據時，先由調制解調器(Modem)把數字信號轉換為相應的模擬信號，這個過程稱為“調制”。經過調制的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經由接收方的調制解調器負責把模擬信號還原為計算機能識別的數字信號，這個過程稱為“解調”。9.同步在數字通信系統中，傳送的信號都是數字化的脈沖序列，這些數字信號流在數字交換設備之間傳輸時，其速率必須完全保持一致，才能保證信息傳送的準確無誤，這叫“同步”。4010.差錯控制差錯控制是一種保證接收的數據完整、準確的方法。由于通信線路上總有噪聲存在，噪聲和有用信息中的結果，就會出現差錯。差錯控制方式基本上分為兩類，一類稱為“反饋糾錯”，另一類稱為“前向糾錯”。在這兩類基礎上又派生出一種，稱為“混合糾錯”。1）反饋糾錯反饋糾錯方式是發信端采用某種能發現一定程度傳輸差錯的簡單編碼方法，對所傳信息進行編碼，加入少量監督碼元，在接收端則根據編碼規則收到的編碼信號進行檢查，一旦檢測出（發現）有錯碼時，即向發信端發出詢問的信號，要求重發。反饋糾錯用于雙向數據通信。412）前向糾錯前向糾錯方式是發信端采用某種在解碼時能糾正一定程度傳輸差錯的較復雜的編碼方法，使接收端在收到信碼中不僅能發現錯碼，還能夠糾正錯碼。前向糾錯用于單向數字信號的傳輸。3）混合糾錯混合糾錯方式是少量糾錯在接收端自動糾正，差錯較嚴重，超出自行糾正能力時，就向發信端發出詢問信號，要求重發。因此，“混合糾錯”是“前向糾錯”及“反饋糾錯”兩種方式的混合。4211.并行通信與串行通信并行通信是把一個字符的各數位用幾條線同時進行傳輸，傳輸速度快，信息率高。并行通信比串行通信所用的電纜多，故常用在傳輸距離較短（幾米至幾十米）、數據傳輸率較高的場合。串行通信是指數據一位一位地依次傳輸，每一位數據占據一個固定的時間長度，適用于計算機與計算機、計算機與外設之間的遠距離通信。使用串口通信時，發送和接收到的每一個字符實際上都是一次一位地傳送的，每一位為1或者為0。435.數據電路數據電路指的是在線路或信道上加信號變換設備之后，形成的二進制比特流通路，它由傳輸信道及其兩端的數據電路通信設備DCE組成。數據電路是一條通信雙方的物理電路（可以是含線傳輸媒體）段，中間不包含任何交換節點，又稱為物理鏈路或簡稱鏈路。它與數據鏈路是兩個不同的概念。4412.單工、半雙工、全雙工單工數據傳輸只支持數據在一個方向上傳輸，即只能發送或者只能接收數據。半雙工數據傳輸允許數據在兩個方向上傳輸，既可以接收也可以發送數據，但是，在某一時刻，只允許數據在一個方向上傳輸，它實際上是一種切換方向的單工通信。全雙工數據通信允許數據同時在兩個方向上傳輸，能同時接收數據和發送數據，因此，全雙工通信是兩個單工通信方式的結合，它要求發送設備和接收設備都有獨立的接收和發送能力。45五、光通信系統檢測基礎1.光纖通信中的測量量綱1）dBdB，是表征功率比值的一個單位。兩個功率比值以10為底取對數的10倍，是一個相對值單位。dB常用于損耗和增益的計算和表示。對數運算中“負號”表示衰減，“正號”表示增強。2）dBmdBm是相對于1mW的dB數，即當參考功率P2為1mW，功率的對數值量綱單位是dBm。462.光通信系統中的測量參數1）光功率光功率是指光在單位時間內所做的功，包括：發送光功率：指發送光端機光源的發送光功率；接收光功率：指接收光端機接收到的光功率；光接收靈敏度：指在給定的誤碼率條件下，光接收機所能接收的最小平均功率。2）光纖接頭損耗光纖接頭損耗主要包括光纖本征因素造成的固有損耗和非本征因素造成的熔接損耗及活動接頭損耗。472）光纖接頭損耗(l)光纖固有損耗光纖固有損耗的產生主要原因：①光纖模場直徑不一致、②光纖芯徑失配、③纖芯截面不圓、④纖芯與包層同心度不佳四方面。其中影響最大的是模場直徑不一致。(2)熔接損耗熔接損耗主要由軸向錯位、軸心（折角）傾斜、端面分離（間隙）、光纖端面不完整、折射率差、光纖端面不清潔以及接續人員操作水平、操作步驟、熔接機電極清潔程度、熔接參數設置、工作環境清潔程度等其他因素造成。48(3)活動接頭損耗活動接頭損耗主要由活動連接器質量差、接觸不良、不清潔以及與熔接損耗相同的一些因素（如軸向錯位、端面間隙、折角、折射率差等）造成。3）誤碼誤碼，又稱差錯。對于數字傳輸系統而言，發送和接收序列中對應單個數字的不一致叫作差錯。4）誤比特率（BER）在數字傳輸過程中，錯誤的比特數與傳輸的總比特數之比，叫作誤比特率。495)抖動抖動是指數字信號各個有效瞬時相對理想時間位置的短時間偏離。這里所謂短時間偏離，是指頻率高于10Hz的相位變化，而頻率低于10Hz的相位變化稱為漂移：抖動可能在以下三方面降低通信質量：(l)引起再生判決過程產生誤碼；(2)引起緩沖存儲器溢出和空讀，形成不可受控的滑動；(3)包含抖動的信號經數字／模擬信號轉換器后，恢復的模擬信號產生失真。6）輸出抖動輸出抖動是在設備、數字段和系統的輸出端所測量的整個抖動。507）輸入抖動容限輸入抖動容限是指被測設備或系統在接收端所能容許的最大幅度抖動而不會產生比特誤碼的能力。8）漂移漂移是指數字信號的特定時刻相對其理想時間位置的長時間偏移。這里所謂長時間是指變化頻率低于10Hz的相位慢變化。漂移的存在將引起傳輸信號延時的緩慢變化，使得傳輸比特偏離時間上的理想位置，結果使輸入信號比特在判決電路中不能正確地識別，產生誤碼。5112)光信噪比（OSNR）在WDM系統中，每通路信號的光信噪比定義為通路內信號功率與噪聲功率的比值；光信噪比的定義是在0.1nm帶寬內光信號功率和噪聲功率的比值。13）差分群時延（DGD）差分群時延是指一個給定波長的兩個偏振主態模式經過一個給定的傳輸通道的時間差。14）偏振模色散(PMD)單模光纖中，如果光纖不圓、存在應力等因素，當輸入光脈沖激勵了兩個正交偏振分量，并以不同的群速度沿光纖傳輸時，將導致光脈沖的展寬，這種現象稱為偏振模色散。偏振模色散是兩個正交偏振模之間的差分群時延，它在數字系統中引起脈沖展寬，在模擬系統中引起信號失真。522）光纖接頭損耗(l)光纖固有損耗光纖固有損耗的產生主要原因：①光纖模場直徑不一致、②光纖芯徑失配、③纖芯截面不圓、④纖芯與包層同心度不佳四方面。其中影響最大的是模場直徑不一致。(2)熔接損耗熔接損耗主要由軸向錯位、軸心（折角）傾斜、端面分離（間隙）、光纖端面不完整、折射率差、光纖端面不清潔以及接續人員操作水平、操作步驟、熔接機電極清潔程度、熔接參數設置、工作環境清潔程度等其他因素造成。5315）色散(l)色度色散(CD)色度色散是指光在光纖中傳播時，不同波長的光波群時延不一樣所表現出脈沖展寬的物理現象，簡稱色散。54五、光通信系統測試基礎1.測試儀器及使用方法1）光功率計光功率計的主要用途就是測量光功率的大小和變化，一般都是通過能進行光電變換的探測器把光信號變為電信號再處理，同時進行相應的修正。(l)發送光功率測試①適用范圍：本方法適應于SDH、IP等光纖傳輸系統光鏈路發送光功率的測量。②儀器設備：光功率計。55(2)接收光功率測試①適用范圍：本方法適應于SDH、IP等光纖傳輸系統光鏈路接收光功率的測量，以確定光鏈路的功率損耗情況。②儀器設備：光功率計。(3)光接收靈敏度測試①適用范圍：本方法適應于SDH、IP等光纖傳輸系統光鏈路接收靈敏度的測量，以驗證光傳輸系統容錯能力的大小。②儀器設備：誤碼測試儀（測試SDH光纖傳輸系統時）、IP網絡性能測試儀（測試IP光纖傳輸系統時）、光功率計、可調光衰減器。562)光譜分析儀3）光時域反射計(OTDR)光時域反射計現已成為對光鏈路特性進行單端測量的基本儀器之一，除了能進行光纖衰減、連接器和接頭損耗、鏈路器件反射損耗和色度色散的單項測試外，OTDR最大的優點在于能夠給出光纖特性沿長度的分布，可以一覽光纖鏈路的總體情況，能夠快速準確地確定光纖中各個事件的位置。光時域反射計原理：瑞利后向散射和菲涅爾反射。57六、以太網測試基礎1、組成網絡設備有集線器、交換機、路由器、網關、調制解調器和網卡、網橋等。OSI七層參考模型（數據層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層）。58一、軟件測試概論1.概述軟件測試的目的：發現軟件中存在的錯誤，其根本目的是為了提高軟件質量，降低軟件項目的風險。軟件測試只能證明軟件存在錯誤，而不能證明軟件沒有錯誤。軟件工程59軟件的質量風險：①內部風險在即將銷售的時候發現有重大的錯誤，從而延遲發布日期，失去市場機會。②外部風險用戶發現了不能容忍的錯誤，引起索賠、法律糾紛