1.目前在企业中普遍进行的材料检测项目
目前国内外材料市场发展越来越大，从事材料检测的机构越来越多，而且材料检测的项目也变得更加全面化、更加专业化、更加科学化，相关规范也在不断更新中。随着新材料的不断涌现，相关检测手段也在不断更新。经过大量的调研工作，现将学生就业后可能接触的相关检测工作做以下总结。
1）常规建筑材料的检测。
水泥物理力学性能检验；砂、石常规检验；混凝土强度、抗渗、配合比检验；砂浆强度、配合比检验；干粉砂浆检验；聚合物水泥防水砂浆检验；水泥基结晶防水涂料检验；混凝土外加剂、粉煤灰、矿渣粉、硅粉检验；墙体材料检验，包括烧结普通砖、烧结多孔砖、烧结空心砖和空心砌块、混凝土多孔砖、普通混凝土小型空心砌块。
2）土工检测。
密度、无侧限抗压试验、液塑性试验、击实试验、沥青路面压实度（钻芯法）、路面回弹弯沉。
3）节能材料检测。
保温板（EPS板、XPS板、聚氨醋泡沫塑料、泡沫玻璃制品、建筑用岩棉矿渣棉绝热制品、建筑绝热用玻璃棉制品等）检验；胶粉聚苯颗粒保温浆料、加气混凝土砌块的检验；保温用粘贴剂、抹面胶浆、抗裂砂浆、面砖粘结砂浆等的检验；增强抗裂腻子、柔性耐水腻子等的检验；耐碱网格布的检验；电线电缆截面面积和单位长度电阻值检验；节能锚栓抗拉拔强度（现场拉拔）检验。
4）主体结构检测。
混凝土强度（回弹法、超声回弹综合法、钻芯法）；钢筋保护层厚度；钢筋保护层厚度及钢筋间距；拉拔抗剪性能试验。
5）防水材料检测。
不透水性、耐热度、可溶物含量、拉力、最大拉力时延伸率、撕裂强度、低温柔度、拉伸强度、拉力断裂伸长率、热处理尺寸变化率、低温弯折性、不透水性、尺寸偏差等。
2.建筑材料检测实训教学的策划与设计
结合“建筑材料中、髙级试验工”职业资格标准和工程施工中质量控制的要求，参照国家现行的相关标准、规范、规程，我们制定了一个实训教学计划，通过实训内容的训练，力争使学生毕业后，能够顺利地从学生转变为技术工人，实现校企无缝对接。实训教学的关键是实训项目的确定，教学过程和内容都要通过实训项目来贯彻实施。为了使学生在实训课程中能够掌握专业的检测工作过程，在做实训策划时，我们力争做全，但是到不同的专业做教学计划时，可以根据专业的不同需要，课时量，有选择性的进行，要求尽可能选择有教学价值的实用项目。在制定具体的实训项目安排时，以基本涵盖工程施工过程中经常遇到的检测项目为前提，制定了上述的计划安排，共分为9个节点，其中每个节点任务分解为方便教学实施的若干个子任务。
3.实训教学的实施
实训教学的实施过程分为以下几个阶段：
第一阶段是知识点讲解和任务布置。教师根据实训项目的需要，讲解必要的理论知识点与操作规程，集中布置实训项目的任务与要求，进行短时间的讨论与答疑。
第二阶段是学生分组操作，具体模拟检测工作全过程进行实际操作。
第三阶段是评价总结阶段，根据实施过程与检测结果，检验报告等进行互评，自评，总评等环节，对学生的实训成绩进行评定。在此过程中同学们能够及时发现问题，提出整改方案。
从项目实施情况来看，学生在实训过程中通过组员的通力合作锻炼了团队协作能力，通过检测实践提升了工作能力，在实训报告的编写过程中锻炼了规范性与专业性。
对于上述的检测项目，很少有学校同时具备检测全面的检测设备。在具体实施的过程中，可以积极开拓校企合作单位，多种渠道与形式开展实训项目的教学工作与考核工作。
4.结语
通过教学上的合理设计和具体实施，同学们基本对建筑材料的相关检测工作有了清晰地认识，掌握了检测规范，熟悉了操作流程，并且能够独立从事检测工作。
实际操作培训根据数字式超声探伤仪可以储存多个探头参数、多组距离-波幅曲线、多组缺陷回波包络图形的优点，SH/T3545-2011规定管道焊缝超声检测使用数字式超声探伤仪。这样可以方便地更换探头以适应不同结构形式、不同规格焊缝和不同角度缺陷的检测，为此，实际操作重点培训内容如下：（1）数字式超声探伤仪的使用；（2）仪器、探头及其综合性能校验；（3）距离波幅曲线的制作及包络线的存储打印；（4）各种缺陷信号及伪信号的识别判断，估判缺陷性质；（5）缺陷定位、定性、定量、定级；（6）检测部位及缺陷位置示意图的标注。针对石化管道工程的特点，中石化工程质量监督总站制作了90件不同规格、不同结构形式、含有多种缺陷的管道试件（φ108×7、φ159×10、φ159×18三种规格，每种规格均有直管与直管、法兰与直管、弯头与直管三种结构型式，每件试件中有2～3处焊接缺陷），通过老师辅导、大量的实际操作训练，理论联系实际、总结提高，学员较好地掌握了管道焊缝典型（根部未焊透、未熔合、焊瘤、错口、气孔、夹渣、山形回波等等）回波信号的识别判断，以及对缺陷进行定位、定量、定级，对缺陷部位进行示意图标注的技术。培训前很多学员对管道焊缝超声检测没有经验，对根部反射信号（如未焊透、焊瘤错口信号）无法正确判断，对伪信号（如“山”形回波）不能识别和判定。经过培训，学员提高了管道焊缝超声检测的技能，增强了信号识别和判断能力，提高了判断的准确性。
培训合格的标准
培训结束要进行理论和实际操作技能考核。考核没有合格率要求，合格一个通过一个，不合格者不得通过。从实战出发，严格考核，经考核合格的人员应了解相关施工验收规范对无损检测的要求，能够正确理解检测标准的规定，独立进行检测工艺的编制、仪器调试和现场检测，能够正确判断和识别缺陷信号，估判缺陷性质，准确进行缺陷定位、定量、定级，保证管道焊缝的检测质量。3.1理论考核培训是为了提高学员的技能，使学员能够根据不同的工件特点结合标准要求正确编制检测工艺卡，解决工作中的技术问题。理论考核采取开卷模式，考核学员对管道施工、相关材料、焊接、热处理等知识、相关施工规范对无损检测的要求、检测工艺的编制能力等，考核时间为2.5h，合格分为70分。3.2实际操作考核考核学员进行仪器校验、距离-波幅曲线制作、焊缝检测操作，综合分析和判断回波信号的能力。每个学员考核内容如下：（1）仪器水平线性和垂直线性校验；（2）制作与其检测规格（φ108×7、φ159×10、φ159×18三种规格）相对应的3组距离波幅曲线：（3）检测不同结构形式的3个试件（直管与直管、法兰与直管、弯头与直管三种结构型式）；(4)填发检测报告和缺陷部位示意图。实际操作考核时间3h，报告发放时间30min。及格分数80分。
关键词：检测技术;创造力人才;实训课程;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）43-0077-02
一、引言
《检测技术》实训课是《互换性与测量技术基础》课程教学的重要组成部分，也是对课程内容的重要补充和延伸。近几十年来，随着电子技术的快速发展及其在相应技术领域的渗透与应用，检测工具不断升级换代，检测手段层出不穷，因此随着教学的不断深入，在传统《检测技术》实训教学中原有的课程体系结构、教学内容和教学方法已不能完全满足检测技术教学要求，一些不足也逐渐显现，主要表现在以下几个方面：（1）多年来教学内容主要以老师机械地讲解、指导为主，学生被动地接受，教学理念亟待提高;（2）对机械类和非机械类专业的学生，没有根据其学科特点进行区分和细化，教学模式和教学手段单一，课程定位需要重新规划;（3）教学内容与社会需求相脱节，实验简单，缺乏创新;（4）考试评估手段单一，不能满足对学生操作能力进行全面考核的要求。笔者结合多年教学实践经验，积极发掘传统，以培养学生创新能力和创新意识为目标，对《检测技术》实训课程在教学理念、教学内容、教学模式、教学手段、教学方法以及考试体系等方面进行了改革，以适应研究型本科院校对人才培养的需要。
二、教学理念的探索
《检测技术》实训教学应该以人才培养目标为中心，树立以学生为本，知识传授，学生能力培养，综合素质提高和协调发展的教育理念，以知识传授为先导，以能力培养为核心，以个性教育为基础，以创新意识为目标。
三、教学内容的改革
《检测技术》实训课程是以完成素质教育和研究型大学人才培养为目标的重要技术基础课程，是以我校所有专业本科学生为教学对象的实践性课程。由于教学内容多，各种检测方法、检测仪器及检测量具相对独立，而且教学对象经常来自不同专业，机电类专业和非机电类专业对教学内容和教学要求也不尽相同，所以需要教师根据各专业的类型、特点及教学目标来合理地设计课程体系结构，组织教学内容，将教学知识点按照教学项目划分为相对独立的实验模块，按照专业需求合理设置，使课程既有共性，又有个性和特色，又具有较好的适应性和实用性。
（一）实训教材选择和编写应遵循“理论够用，注重实用”的原则
实训教材是学生获取专业知识的重要工具，是教师进行教学的依据，以及是否能够满足教学要求，完成教学任务的关键。根据研究型大学工程训练教学理念和课程定位，应降低对理论知识的要求，注重实践应用能力的培养。实训教材的选择和编写应遵循“理论够用，注重实用”的原则，力求理论适度、应用多、内容新，注重应用实例的介绍，同时尽量反映检测技术领域的新技术、新动向。
（二）优化教学内容
目前，检测技术的发展迅速，主要体现在：一是由新检测仪器和新设备带来的检测方法的多样化;二是检测系统的微机化、集成化和智能化带来检测精度和检测效率的提高。因此，《检测技术》实训课程应及时修改教学大纲，重新安排教学内容，压缩传统教学方法的训练内容和时间，及时补充、更新检测原理和检测方法，加强新检测仪器和新设备的应用，将各模块、各训练项目和内容有机地结合，并介绍现代检测技术的新内容和新技术，以拓展学生眼界，开拓学生思路。
四、教学模式和教学手段的改革
（一）教学模式的改革
教学模式改革应以学生为主体，以教师为主导，充分发挥学生的自主性和积极性，通过综合性、设计性、创新性项目的训练，培养学生的群体意识、创新意识、组织管理能力和综合实践能力。
对机电类专业的学生，在上课开始之前，教师应该审核学生根据本次实训内容设计的实验方案和实验步骤，并评估其方案合理与否。在实训组织和实训指导方法上，在教师指导下将学生化整为零，以2人为一个实训小组的合作形式来组织实训。根据每次实训内容的安排，教师只介绍实训目的，实训过程中将使用的检测仪器，检测量具及其使用方法，由学生自己根据实训内容设计实训方案和实训步骤，并独立完成整个实验。教师在实训过程中随时解决出现的问题，并对学生的实验结果进行评判。如果误差较大，则帮助学生分析误差原因，直到学生取得满意的实验结果。
学生在下课前应递交完整的工程训练报告和检测报告。工程训练报告包括填空题和判断题，重点是考察学生对理论和知识点的掌握。检测报告内容包括：检测目的、检测仪器和量具、检测方案及检测理论依据、检测步骤、检测结果、结论与分析，以及对思考题的回答。教师根据学生的工程训练报告和检测报告完成情况进行评分。
（二）教学手段的改革
应采用先进的教育手段，利用多媒体课件和网络教学，增大学生获取知识的信息量。《检测技术》实训课程可以采用多媒体方式授课，作为学生辅助学习的手段。如将抽象的检测概念和检测原理以形象生动的动画、图形等形式展示出来，能够更为通俗易懂，从而提高学生的学习兴趣，使学生更容易理解和接受;学生还可以利用校园网络进行课前预习，例如开设网络预习课，学生们可以提前在网上获取实训内容和实训要求，在课前进行设计实训方案和实训步骤，老师可以进行网络指导和答疑，突破了时空限制的全新教学环境，从而取得良好的教学效果。
五、教学方法的改革
五环节教学法自20世纪80年代兴起以来一直受到许多研究者和教师的关注，通过多年教学探索和实践，我们在检测技术训练课中针对非机电类专业的学生的教学要求，引入五环节教学法。五环节教学法是以掌握某种具体知识或某项操作技能作为主要的教学目的，它由定向自学、立体讨论、示范讲析、检测巩固和归纳总结五个教学环节组成。各个环节既相辅相成，又环环相扣。
（一）导学
教师首先要利用多媒体教学课件、挂图、实物或模型向学生阐明检测技术的目的和意义，讲解涉及的专业术语和概念，即学生在本次教学活动中应该掌握的知识和技能，使学生对所学内容产生兴趣，引起学习动机。教师应根据教学目的和训练室检测量具配置情况设计具体的预习题，供学生自学使用。
（二）立体讨论
立体讨论是学生之间以及师生之间就某一个具体的教学内容进行讨论和研究，并且在教师引导下构建一种师生学习共同体的教学活动形式。其任务是通过学生自学将所学内容的感性认识转化为理性认识，使学生对教学内容升华到理解阶段。
（三）示范讲析
本环节在学生对本节教学内容充分了解和自学的基础上，老师根据教学计划内容进行示范讲解，并从做什么、怎么做、为什么这么做等三个方面来展开，其宗旨是讲疑难、讲规律、讲方法。
（四）检测巩固
同学们根据老师的示范讲析，亲自动手进行操作，按步骤完成测量并将被测件的相关信息及测量结果填入检测报告单中，并检验零件的测量误差是否合格。老师根据学生对所学内容的掌握程度，检查本节教学的教学效果。
（五）归纳总结
总结本节实训教学重点和难点。
六、考试体系改革
新的考试体系改变了以往以一次考试成绩作为确定最终成绩的评价方式，取消理论考试，探索多要素、多形式、多途径的评价模式，重视对学生学习过程的评价与激励，将过程评价（过程评价包括出勤率、是否穿工作服、迟到早退、课堂纪律、实验操作是否规范等）纳入到考试体系范围。《检测技术》实训课程最后将过程评价（占总成绩中20%）、检测报告（占总成绩中40%）、工程训练报告（占总成绩中30%）等按比例综合叠加的办法确定最终成绩。
考试体系的改革能够综合评估一个学生综合运用知识解决实际问题的能力，为学生提供了宽松的学习氛围，调动了学生的学习热情，促进了研究型学习。
七、结论
《检测技术》实训课程教学改革，有利于学生发挥创新性思维，取得良好的教学效果，对学生创新能力的培养和工程素质的提高具有重要的意义。但是检测技术在不断地发展，也不断地对我们的教学提出新的要求，所以今后我们仍要不断调整教学内容与方法，适应时代变革的需要，这样才能真正实现培养具有创新精神和创造力人才的目标。
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关键词： 维护训练器； 半实物仿真； 航空电子装备； 机载电子吊舱
中图分类号： TN919?34； TP391；V267.3 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）22?0084?04
Design of maintenance training system for an airborne electronic pod
CHEN Hong1， LI Jin?jie1， GAO Wei1， LIU Ya?juan1， DU Jiang?bo2
（1. Qingdao Branch， Naval Aeronautical Engineering Academy， Qingdao 266071， China；
2. Naval Unit 92492 of the Chinese People’s Liberation Army， Ledong 572528， China）
Abstract： Since the maintenance training of a certain airborne electronic pod has high cost and long cycle， an airborne electronic pod maintenance training system based on semi?physical simulation was designed. The external form， connection and operation of the system are similar to actual equipment. The signal simulation， fault setting and state acquisition circuits were designed in the maintenance training system. The universal I/O modules and RS 485 bus were adopted to monitor and control these circuits. Based on this remote control structure， the maintenance training platform was established to realize the whole technical support training process simulation. It can simulate testing operations which are identical to actual operations of detection device. It can set typical faults， which are accordant with real faults. The practical application effects show that the system is feasible and efficient for the airborne pod maintenance training.
Keywords： maintenance training device； semi?physical simulation； avionics； airborne electronic pod
某型机载电子吊舱具有技术先进、结构复杂、价格昂贵等特点，相应的测试维修相对复杂，对该型吊舱的技术保障离不开技能娴熟、维修经验丰富的地勤人员。但现行的维护训练通常结合飞行任务并行实施，存在组织实施困难，训练成本高，对实际装备有损耗等缺陷，且受到场地、天气等多种条件制约，训练时间有限，人员培养周期长。基于虚拟仿真技术或半实物仿真技术的维护训练系统能够有效克服结合实装进行维护训练带来的问题[1?2]。其中半实物维修训练采用物理模型模拟装备的真实外观，而在计算机上仿真实现装备的工作原理。由于半实物训练平台具有实装外形，对其进行维修训练操作基本与实装一致，可以给维修人员带来良好的实践动手能力训练，因此在各型航空维修训练系统中得到了广泛的应用[3?6]。本文基于半实物仿真方式设计实现了该型机载吊舱维护训练系统。
1 维护训练系统功能设计
该机载电子吊舱维护训练系统满足一二线技术保障全程训练需要，具备的功能有：
（1） 内场检测训练功能，能够模拟内场自动测试设备（Automatic Test Equipment，ATE）对仿真吊舱进行数百项详细性能指标的检测，用于训练维护人员内场通电检测操作技能和指标分析判读能力。实现的难点是如何根据仿真吊舱的工作状态、故障设置给出相应的检测结果。
（2） 外场通电训练功能，能够对起挂装机状态的仿真吊舱进行机上通电检查，能模拟机上显控盒对吊舱的上电、自检、功能检查等操作，并给出相应测试结果。用于训练维护人员机上通电操作技能和外场快速反应能力。
（3） 典型故障设置功能，能够在仿真吊舱内各外场可更换单元（Line Replaceable Unit，LRU）及连接电缆上设置故障，模拟包括器件故障、线路通断、性能下降等多种实际工作中常遇到的典型故障，用于训练维护人员故障分析和排除能力。其难点是如何根据设定的故障，在训练中仿真出相应的故障现象。
（4） 起挂转运训练功能，能满足仿真吊舱从内场转运到外场，起挂安装到机上挂架的操作训练需要。
（5） 拆卸安装训练功能，能满足对吊舱舱体蒙皮、各LRU的拆装训练需要。
2 硬件设计与实现
根据上述系统功能，对该型机载电子吊舱维护训练系统进行了硬件设计，系统硬件可分为4大部分：半实物仿真吊舱、采集与控制单元、内场检测平台、外场机上平台，如图1所示。
图1 吊舱维护训练系统硬件组成
2.1 半实物仿真吊舱
半实物仿真吊舱采用1∶1比例真实模拟实装外形，以及内部各LRU的连接和固定方式，能够替代实装作为维护训练时进行通电检查、安装拆卸、起挂转运等，操作难度大、危险系数高、损坏可能性大的实践动手科目的训练平台。半实物仿真吊舱是否逼真，是否具有可操作性，除了外观与实装一致外，更重要的是如何模拟内部的各种信号。仿真吊舱内部根据通电检查、地面检测、故障设置等维护训练需要设计了相应的仿真电路，按照作用可分为以下3种：
（1） 信号仿真电路，在一定制作成本下，采用低频信号替代射频信号，低功率信号替代高功率信号，RS 485总线替代机上总线等方法建立电子装备的主信号通路。信号通路的通断和工作状态的切换由程控继电器来控制。
（2） 故障设置电路，用于对LRU或线路的故障状态进行设置，通过多个故障设置点来设置不同故障状态，如：良好、失效、性能下降等。
（3） 状态采集电路，通过在信号检测点、故障设置点引出采集电路，来实时获取整个仿真吊舱的工作状态和故障信息。
同时为了保证仿真的逼真度，所有这3种电路的走线尽量依照实装电缆实际信号走线，尽量不增加额外线路。
2.2 采集与控制单元
采集与控制单元是仿真吊舱与外场机上平台和内场检测平台实现交联的关键单元。其完成2大功能：一是响应上位机（座舱/检测工控机）的控制指令（上电、自检等），改变仿真吊舱的电路工作状态；二是实时采集仿真吊舱的电路信息（工作状态、故障状态等），并上报给上位机。这两大功能归结起来，就是实现对半实物吊舱内各电路控制点和状态采集点上仿真量的监测与控制。这里所谓的仿真量，是指表示电路通断、连接状态的数字量，或是表示功率强弱、频率高低的模拟量。换句话说就是要实现对仿真吊舱内数字量与模拟量的远程测控。考虑到整个仿真系统测控量较多（超过300个），且测控距离较远（超过15 m），可采用目前市场上使用比较广泛的远程I/O模块，如：研华公司的ADAM系列、研祥公司的Ark系列、研发公司的DAC8000系列等。这类I/O模块能够独立提供A/D，D/A，DI，DO，数据比较和数据通信等功能，通用性好，可靠性高，价格也比较低。
系统采用RS 485串行异步半双工通信协议，将多个远程I/O模块并联在一个总线下，以上位机作为主机实现主从式的远程数据采集控制，如图2所示。在内场以检测工控机为上位机，在外场以座舱工控机为上位机，两者共用该采集与控制单元，以节约成本。而整个采集与控制单元安装在半实物吊舱内部，经由吊舱脱落插头对上位机提供统一的RS 485总线接口（工控机一端在COM口安装RS 232转RS 485模块）。
2.3 外场机上平台
外场机上平台包括显控盒、座舱工控机以及机上通用挂架等设备，能够真实模拟外场机上维护训练环境，是进行吊舱机上通电检查、接口检测、线缆测试、故障排除等科目训练的硬件平台。其中，显控盒实际上是一个人机交互接口，对显控盒的按键监听和指示灯控制可采用嵌入式单片机来仿真实现。单片机在周期性扫描显控盒按键开关阵列的同时，读回扫描结果，判断是否有键按下，并计算按键编码，然后将编码发送到座舱工控机中。座舱工控机为外场机上平台的信息处理中心，在响应显控盒上用户操作的同时，把用户的操作转换为指令，通过RS 232转RS 485总线与采集与控制单元交联，实现对仿真装备的通电控制；同时采集仿真装备的当前工作状态，在显控盒和多功能显示器上显示对应信息。
2.4 内场检测平台
内场检测平台能够模拟ATE的功能，具有与实装一致的操作界面，能够对仿真吊舱进行数百项性能指标的详细检测，其测试的深入程度是外场机上通电检查所不能比拟的。仿真实现中，其强大的检测功能通过运行在检测工控机的软件实现。检测工控机也通过RS 232转RS 485总线与信息采集与控制单元通信，在检测过程中根据需要自动发送控制指令，使仿真吊舱工作于某种指定状态（上电、自检等），然后采集该状态下仿真吊舱内各测控点的信息，最后依据这些信息给出对应的检测结果。
3 软件设计与实现
在吊舱维护训练系统中运行的软件主要有2个：运行在外场机上平台座舱工控机上的“机上显控仿真软件”和运行在内场检测平台检测工控机上的“内场检测仿真软件”。
3.1 机上显控仿真软件
该软件是座舱工控机实现机上通电检查时进行显示控制的核心，其组成如图2所示。
图2 机上显控仿真软件组成框图
机上显控仿真软件具备2大功能：
（1） 座舱按键响应及显示控制，通过实时监听与机上显控器内单片机交联的RS 232通信串口，来响应不同地址编码的按键，调用对应的响应函数，如加电、自检、功能检查等；同时控制显控器指示灯的显示；
（2） 仿真装备状态控制与采集，通过RS 232串口通信与采集与控制单元交联，向仿真吊舱发送各种控制指令，同时循环监听仿真吊舱的状态变化，调用对应函数响应该变化。
3.2 内场检测仿真软件
内场检测软件的模块组成如图3所示，其运行流程如下：软件启动后，首先初始化各种测试资源，连接仿真吊舱；然后等待用户操作选择需要的测试项目，启动检测；接着在测试过程中自动控制仿真吊舱的工作状态，同时由采集到的信息（状态码、故障码等）得出某项具体指标的检测结果，逐项检测，逐项给出结果；最后，测试结束时记录所有检测结果，并释放测试资源。
图3 内场检测仿真软件组成框图
3.3 编程实现
上述2个软件运行在Windows XP环境下，由C#语言开发实现。软件采用模块化设计，从横向上可分为3个层次：接口层、检测层、应用层。底层为接口层，实现RS 232串口通信；中间为检测层，实现仿真吊舱状态的控制和采集；最上层为应用层，实现具体测试功能和人机交互。由于采用一致的底层硬件结构，因此上述2个软件可重用接口层与检测层中的功能模块，降低软件开发成本。其中，接口层的RS 232吊舱通信接口采用NET Framework 2.0 类库包含的 SerialPort 类开发，可方便地实现与仿真设备内采集与控制单元的串口通信。为保证指令传输的完整性和正确性，定义了上位机与仿真装备的通讯协议。协议的格式为：头+地址+数据正文+校验，例如：DD AA 01 02 03 EA。串口接收到数据后需按协议解析得到状态码，等待检测层处理。同样发送控制指令时，需要将指令码按协议封装，以便仿真装备相应地址的控制点响应。接口层串口通信编程实现的核心代码如下：
private SerialPort Com = new SerialPort（）；
private List buffer = new List（1024）；//接收缓存
private byte[] State_Code = new byte[4]； //接收到的状态码
private bool bCodeReceived = false；
Com.DataReceived += Com_Receive； //添加串口接收事件
void Com_Receive（object sender， SerialDataReceivedEventArgs e）
{
int n = Com.BytesToRead； //串口接收到的数据长度
byte[] buf = new byte[n]；
Com.Read（buf， 0， n）； //读取串口数据
buffer.AddRange（buf）； //把数据放入接收缓存
while （buffer.Count >= 6） //达到一个数据包长度
{
if （buffer[0] == 0xDD） //查找数据头
{
byte checksum = 0；
for （int i = 0； i < 4； i++）
//异或校验，确认数据正确
checksum ^= buffer[i]；
if （checksum == buffer[5]）{
//如果数据校验正确，解析该数据包
buffer.CopyTo（0， State_Code， 1， 4）；
//解包获取状态码
bCodeReceived = true； }
buffer.RemoveRange（0， 5）； //从缓存中移除数据
}
… …
}}
检测层的装备状态采集模块对采集到的仿真装备状态编码的解析，并调用应用层的响应函数，完成座舱内显示结果的实时更新，或是得到内场检测的相应结果。检测层的装备状态控制模块响应应用层的控制函数，产生对应的控制码，通过调用接口层的串口发送函数，将指令发送到仿真装备对应地址控制单元，完成对装备状态的控制。检测层装备状态采集与控制模块编程实现的核心代码如下：
private void StateAcquisition（） //装备状态采集函数
{
if （bCodeReceived） {
Switch（State_Code[0]）{
//依据状态码地址，判断采集点类型
case： 0x01 //发射机
GetTransmitterState（State_Code）；
break；
case： 0x02 //控制器
GetProcessorState（State_Code）；
break；
… … } }
private void timer1_Tick（object sender， System.EventArgs e） //定时函数
{StateAcquisition （）； //不断循环采集装备状态
… …}
4 结 语
本文设计实现了一种基于半实物仿真实现的机载电子吊舱维护训练系统。该系统的外形和内部结构与实装一致，具备真实的操作感，能够满足对吊舱进行机上通电、内场检测、拆卸安装、起挂转运等训练的需要，同时扩展了实装不具备的故障设置功能，从而既能做常规维护操作训练，又能进行各种突发故障的排除训练，较大程度上增强了该型机载电子吊舱维护训练手段，为理论教学与技能训练的有机结合搭建了良好的平台。经过实际使用表明，该训练系统能有效克服实装训练中存在的问题，且可扩展性好，使用方便，可靠性高，其设计方法在各型航空电子装备维护训练模拟器中具有一定的推广应用价值。
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引言
近年来，国家对农村基础设施建设的力度不断加大，农村公路建设取得了巨大的成就。然而农村公路施工技术落后，工程质量偏低的问题没有得到根本解决。由于农村公路的建设涉及到广大农民群众最为切身的利益，因此农村公路质量问题不容忽视。要提高公路工程质量就必须加强工程施工管理和施工全过程的质量监控，本文就质量监控涉及的试验检测工作在农村公路建设中的发展谈谈几点个人看法。
一、我市农村公路试验检测现状
（一）因为农村公路存在规模小、投资少、工期短的弱点，所以项目试验检测经费往往不能满足工作开展的需要，部分项目甚至没有试验检测费用。因此大多数项目没有能力配备试验检测仪器设备，无法建立工地试验室，工程试验检测工作难以有效开展。
（二）缺乏充足的专业技术人员。参与农路公路建设的各参建单位中，建设单位为县级交通主管部门，本身专业技术人员比较少；而施工及监理单位一般资质等级都比较低，人员的投入（特别是专业技术人员）往往不能满足合同要求。因此无论是项目业主、施工还是监理单位都无法配备足够的试验检测技术人员。
（三）没有形成规范的试验检测管理机制。没有按项目单独制定试验检测计划，抽检指标及抽检频率得不到有效落实；专业技术人员的教育培训也没有专职人员负责管理，除了第三方检测机构因经营需要组织员工参加职业资格培训和考试外，施工及监理企业很少组织员工参加试验检测人员职业资格的考试和培训，做为农村公路项目业主的县级交通主管部门由于工作的多面性，对专业技术人员的考试、培训组织工作也做得不够。
（四）试验检测技术落后。由于得不到系统培训，农村公路工程的试验检测工作一直处于相对滞后的状态。土基的CBR值、沥青路面压实度、水泥混凝土抗弯拉强度值等重要指标均得不到科学的试验数据验证，而大多采用经验判定的形式确定工程质量好坏，从而造成工程质量不达标的情况时有发生。特别是近年来旧路改建项目的不断增多，原旧路的路基土质是否符合要求，经常得不到科学的数据进行判定，造成项目完工后甚至施工过程中路基沉陷，路面开裂的现象时有发生。
二、农村公路试验检测工作发展的建议
（一）市、县级交通工程质量监督部门由于人员配置和经费等原因往往不能满足项目试验检测工作要求。建议整合市、各县级试验检测资源，建立以市级交通工程质量监督部门为核心，各县级交通工程质量监督小组为辅的试验检测中心（试验检测中心的规模可参照公路工程试验检测机构综合丙级等级要求。人员要求：持试验检测人员证书总人数≥7人，持试验检测工程师证书人数≥3人；试验检测用房使用面积≥300m2；试验检测设备根据实际开展的试验检测工作配备，鉴于农村公路的路面结构形式往往采用级配碎石（底）基层+封油层+沥青碎石路面或水泥混凝土路面的形式，可按《公路水运工程试验检测机构等级标准》中综合丙级要求配备土、集料、水泥、水泥混凝土、沥青混合料、钢筋、路基路面、结构混凝土项目的试验检测仪器设备）。使交通工程质量监督部门的试验检测工作能覆盖全部农村公路项目，同时各部门试验检测人员的教育培训工作也能依托试验检测中心组织开展。今后随着农村公路的逐渐提等，投资规模不断扩大，试验检测中心可以根据实际情况不断完善，提高综合等级，从而跟上试验检测发展的要求。
（二）项目工地试验室方面。建议施工及监理单位整合资源，采用委托中心试验室授权或直接委托第三方检测机构的模式建立工地试验室，在原材料取样及质量指标抽检等方面采用共同取样、监督保养、联合检查等方式，联合开展试验检测工作。还可以根据实际情况，将同一县区的多个农村公路项目捆绑在一起，将多个项目试验检测工作统一纳入一个试验检测机构进行检测，从而有效减少试验检测成本。但在进行项目抽检时，施工和监理单位的试验检测人员必须同时到场开展工作，并对抽检结果签字确认，确保抽检结果具有真实性。并且取样时应确保样品具有代表性，对于砂子、碎石等人工开采的原材料，由于地方料场的规模较小，往往每一批砂子、碎石都存在差异，因此在进行料场定期取样检验的基础上，还应加大施工现场砂子、碎石材料的抽检力度。
（三）充分认识试验检测工作在农村公路工程质量控制中的关键作用，建立规范的、有效的试验检测管理机制，从而提高试验检测人员素质；加强试验检测工作日常管理；完善试验检测工作各项制度。
1、试验检测计划方面：按项目单独制定试验检测计划。在项目质量监督计划下达后，结合该项目的实际工程量及结构形式制定详实的试验检测计划，确定该项目的试验检测指标、检测频率、检测时间以及试验检测人员和仪器设备，使试验检测工作任务落到实处。
2、试验检测人员教育培训方面：①认真做好教育培训计划，精心选取培训内容，力求培训内容具有针对性和实用性。特别是在试验检测人员职业资格培训方面尽量与交通运输部质监总站、区质量监督站接轨；②加大在培训教育方面的投入，确保教育培训工作的顺利开展；③立规建制，形成教育培训工作的长效机制。进一步规范教育培训工作，建立教育培训管理体系，建立和完善教育培训制度。同时，还应建立专业技术人员教育培训档案，对参加教育培训的情况进行详细记录。防止职业资格证书年审时，因为培训不到位而导致职业资格证书被取消的情况出现。
（四）试验检测技术方面。针对当下旧路改建项目较多的情况，着重掌握原旧路基土质含水量、液塑限、承载比等重要指标的试验检测方法，并加强对路用砂、碎石、水泥、钢筋、沥青等原材料及公路路基、路面、桥涵等单位工程重要指标试验检测方法的学习和实践。对于桥梁静载试验、桩基检测等技术复杂、仪器设备性能要求高的试验检测项目，可采用委托有资质的第三方试验检测机构进行试验检测。总而言之，熟练掌握和运用基本的试验检测技术开展农村公路一般检测项目检测，委托第三方试验检测机构完成复杂检测项目试验检测，是目前适合农村公路试验检测发展的理想途径。
结束语
农村公路规模小、投资少、工期短的特点是目前阻碍试验检测工作发展的主要原因，如何能合理利用、整合各参建单位的资源，乃至借用第三方试验检测机构的资源，组建适合农村公路的试验检测机构，完善试验检测管理机制是当前必须解决的问题。
参考文献：
[1]《浅谈农村公路工程试验检测现状与对策》赵斌 高杰媛 科技信息 2009年第33期
【关键词】食品质量检验 综合实训 教学改革
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2012）11C-0185-03
食品质量检验综合实训以培养学生的职业技术应用能力为主，按照某一具体食品出厂检验的要求进行强化训练，是一门技术性、应用性、实践性很强的课程。其内容涉及食品感官要求、理化指标、微生物指标等，为食品的品质控制、出厂销售等提供必要的依据，食品质量检验综合实训不仅是对课程知识的强化和拓展，同时加强了重点教学内容与实际检验工作岗位的紧密结合，增强了服务社会、服务企业发展的实效性。
为了更好地体现食品质量检验综合实训教学内容的实用性和实效性，在工作过程中突出职业特色，以实际检验工作岗位为依据，从知识、能力、素质多方面入手，让学生在综合实训的学习中感到充实，而且与实际工作岗位紧密相连，操作技能得到强化。通过总结近年在食品质量检验综合实训教学过程中的不同问题，对食品质量检验综合实训教学中的教学内容、组织形式及考核等内容进行了改革和实践。
一、教学改革
（一）内容改革
结合中职教育的要求，我们改变了综合实训教学依附于理论教学的学科导向的内容模式（如图1），将综合实训课与食品企业生产实际紧密结合，实施以职业活动内容为基础的职业导向内容模式（如图2），强化学生的动手能力、解决问题的能力。
例如，酸碱滴定法的应用，按传统的学科导向内容模式，就要重点阐述其酸碱平衡的原理、滴定终点的原理等，但在实际的检验工作中，如食醋总酸的测定、牛乳酸度的测定、食用植物油酸价的测定等，其具体的职业活动内容包括：标准溶液的配制、样品采样、样品处理、滴定操作、数据处理及结果报告。
食品检验项目繁多，涉及的样品与分析方法也非常众多，在实训教学中学生不可能接触到所有的方法和项目，有目的地选择实训项目尤为重要，学生只要掌握了类似的方法就可触类旁通，灵活应用，从而体现出职业导向内容模式的特征，即以能力为主，应用为本。
为此，我们优化综合实训教学内容，使其具有应用性、典型性、技能性。如2010级学生综合实训（第一周）教学内容（表1），采用了具有广西地方特色的食品之一——米粉的出厂检验作为综合实训内容。让学生根据实际食品的生产细则，学会针对出厂检验项目的检验方法去查阅、解读国家标准，并依据检验方法标准操作，培养学生将食品检验典型操作技术进行组合、解决问题的能力，为毕业后胜任食品检测、实验室管理等工作奠定基础，并在工作实践中学会不断更新知识，提高技能。
（二）课时改革
食品质量检验综合实训是在化学、分析化学、食品理化检验和食品微生物检验等多门学科基础之上，集检验理论和实验于一体的一门技术性、应用性课程。学生在进入第二学年已经具备了部分基础知识和操作技能，因此，理论教学主要以检验方法标准的解析为主。本着理论教学服务实验教学的原则，从解决问题入手，推动食品质量检验专业教学，使其能随着食品经济增长方式转变而“动”，跟着食品产业结构调整升级而“走”，围绕食品企业人才需要而“转”，适应社会和市场对食品质检人才需求而“变”的趋势，就要强化学生动手能力及相应的职业能力。我们重新调整了综合实训的课时总数，理论课与实践课课时比由2006年的5∶1调整为2010年的1∶1，加大力度强化学生动手操作能力。
（三）综合实训课程模式改革
为了更好地提高学生实际操作能力，我们在第四学期开设综合实训周，综合实训周是专门增设一周或连续若干天的时间，模拟食品企业检验岗位工作的场景，全面地进行综合实验能力的训练。如以往实验器皿的洗清、仪器的组装、标准溶液的配制、培养基的配制及灭菌等前期准备工作都是由实验员做的，而在综合实训课中，这些实验的前期准备就由学生来做，让学生体验检验岗位的整个工作流程；以往实验课只做单项的实验，如水分、灰分、酸度、菌落总数等，而综合实训是根据实际食品生产企业检验岗位中出厂检验项目的内容，将各单项实验有机地结合起来，如感官指标、理化指标、微生物指标等检验内容，让学生明白在实际的检验岗位中要做什么、怎么做。如“纯净水的出厂检验”综合实训，以“纯净水的出厂检验”为工作任务，实施方案如表2所示。
二、优化教学方法
长期以来，程式化的教学模式严重妨碍着中职学校实训教学的发展，实训教学流于形式。一到实践性教学，就是“原理+实验步骤”，学生在实训课只是按照实验讲义“照单抓药”，程序化操作，严重缺乏对实验的思考，自主能力差，依赖心理强。针对如此状况，我们实施“理论讲解服务实验操作，强化学生动手能力”的教学方法改进，进行如下的改革尝试。
（一）增加情景教学，激发学生兴趣
目前中职学校食品质检相关专业的就业领域主要是生产一线的检验员、品质监控等岗位。根据这一现状，在综合实训教学中我们要求学生除了要熟练掌握食品行业普遍进行的检验项目，如水分、灰分、酸度、蛋白质、脂肪、还原糖等项目的测定，还会根据具体食品的生产细则规定的出厂检验项目来进行检验。如中秋佳节，月饼需要检测哪些项目，合格后才能出厂进入市场销售？我们将课堂移至市场，柜台上各种各样的月饼质量是否符合要求？把问题带回实训室，充分调动教与学的双边互动性，引导学生从产品标签入手，找到产品标准，依据产品标准，找到出厂检验项目：感官、净含量、干燥失重、菌落总数、大肠菌群。再根据相对应的检验方法标准，动手实验，此时学生的学习兴趣和积极性被调动起来，也提高了教学质量。在教学过程中注意知识之间的关联性，启发学生举一反三的能力。例如月饼的干燥失重，什么是干燥失重？有的学生觉得没有学过，引导学生仔细阅读其对应的检验方法标准GB 5009.3-2010《食品安全国家标准水分的测定》，从检验方法标准可以看出，测干燥失重，实质就是测水分。
（二）理解标准，完善学生分析能力
对于实训，学生已习惯于到实验室后直接按照实验讲义上的操作步骤“照方抓药”，实验操作流于表面，学生缺乏对实验的思考，不利于调动学生的主观能动性。为此，我们在综合实训中增加学生参与的机会，根据实训项目找标准，如水分的测定，标准就有：GB 5009.3、GB/T8304、GB/T9695、GB/T12087、SB/T10018，如果测定鲜湿米粉的水分应该选择哪个标准？所选标准版本是否现行有效？而GB5009.3标准中，测定水分的方法就有四种：直接干燥法、减压接干燥法、蒸馏法、卡尔·费休法。选择哪种方法？这些都是要学生自行考虑的。
选择好标准，按照标准进行检测，记录原始数据并进行数据处理，许多学生对得到的实验数据都是机械地按照公式处理，不懂如何综合判断实验数据出具报告。又如在对鲜湿米粉进行微生物指标的测定时，测得菌落总数/（cfu/g）：36000，查看产品标准中微生物指标后，有的学生就直接判定该样品不合格，有的学生认为还是符合质量要求的。针对这种状况，让学生分组讨论试验结果，教师从中发现典型问题后在课堂集中讲解，采取“典型分析、逐级判断”的方法，让学生认真理解标准中的微生物指标（如表3所示）。
向学生提出问题：所给的鲜湿米粉样品是即食类还是烹调后食用类？让学生思考、讨论，分级分步找出答案：若是烹调后食用类，菌落总数指标合格；若是即食类，有两种情况，出厂和零售，若是零售，也有两种情况，切粉和榨粉，从而可得出零售榨粉，菌落总数指标合格的结论，其余三种情况，即食类出厂切粉、榨粉、零售切粉，若菌落总数/（cfu/g）：36000是不合格的。通过案例分析，让大多数学生找到自己对数据处理所存在的问题，大大提高了学生对标准的理解能力及数据分析能力。
三、考核方法改革
传统教学中课程考核成绩大都以理论考试为主，综合实训课的考核不被重视，导致在实训课中很多学生态度不认真，不愿动手，旁观者多，最后抄实验记录的多。为此，我们在实训教学过程中对考核方式进行了改革，将综合实训考核方式及成绩评定设置为：考勤10%+实训报告20%+实训原始记录20%+实训技能40%+具体项目检验报告10%。实训报告内容包括：学生对实训检验项目的确定、检验方法标准的合理采用、实验步骤的记录。实训原始记录包括：样品名称、抽样数量、数据分析、结果计算等。实训技能包括基础技能和专项技能，如常用玻璃器皿的洗涤，仪器设备、试剂的选用，标准溶液的配制，样品的处理，实验装置的组装、使用及维护等。这些都是考核学生综合技能掌握状况的有效手段，要求学生认真完成。另外，在实验报告中附加企业产品出厂检验报告，让学生熟悉企业质检岗位的报告形式并懂得如何填写。
【参考文献】
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关键词： 谐波； 间谐波； 全相位快速傅里叶变换； 人工神经网络； 虚拟仪器
中图分类号： TN711?34； TM417 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）01?0125?04
Abstract： On the basis of analyzing the available harmonic detection methods， the harmonic and interharmonic detection method based on all?phase fast Fourier transform and artificial neural network is studied. A new harmonic detection method based on all?phase fast Fourier transform and BP neural network is proposed to solve the problem of low harmonic detection precision. And a harmonic detection method based on all?phase fast Fourier transform and adaptive neural network is used to further improve the accuracy of harmonic detection. A harmonic detection software based on all?phase fast Fourier transform and adaptive neural network was designed on virtual instrument software development platform LabWindows/CVI. The software can realize the detection of harmonic amplitude and phase and calculation of total harmonic distortion， and give an alarm when the total harmonic distortion is out of limit.
Keywords： harmonic； interharmonic； all?phase fast Fourier transform； artificial neural network； virtual instrument
在理想情况下，电力系统的电能应该是具有单一频率、单一波形和若干电压等级的正弦电压信号。但是实际生产生活中由于一些原因，电网中的电能很难保持理想的波形，实际的波形总是存在偏差和形变，这种波形畸变称为谐波畸变[1]。造成谐波畸变的原因是电网中存在大量的电力系统谐波。随着谐波污染问题愈加严重，其产生的危害也越来越广泛。因此，谐波检测问题具有十分重要的研究价值和意义[2]。
1 基于全相位快速傅里叶变换和BP神经网络
的谐波检测
1.1 谐波相角检测
全相位快速傅里叶变换具有相位不变性。利用该性质对电网电压信号的采样值进行全相位快速傅里叶变换谱分析，获得高精度的谐波相位值[3]。其步骤如下：
（1） 采集电网信号，获取个采样值。
（2） 对采样数据进行全相位快速傅里叶变换谱分析，获得幅值谱和相位谱。
（3） 全相位快速傅里叶变换所得的幅值谱受到栅栏效应的影响无法获得准确的谐波信号幅值，但是幅值谱在谐波相应的频率附近会出现峰值谱线，通过读取该峰值谱线对应的相位值即可得到精确的谐波相位[4]。
1.2 基于BP神经网络的谐波幅值检测
选择BP神经网络作为谐波幅值的检测方法。基于BP神经网络的谐波幅值检测分为以下步骤：
（1） 构建谐波检测BP神经网络结构
传统的BP神经网络谐波检测网络由输入层、隐含层、输出层构成[5]。本文构建的网络仅含有一个隐含层。由于传统结构的BP神经网络输出层各神经元共用同一个隐含层，相互之间影响比较严重，存在谐波幅值检测精度不高的问题。因此本文采用改进的BP神经网络结构，输入层、输出层设置不变，仅使输出层的每一个神经元分别都对应一个隐含层，解决了各待测谐波相互影响的问题，提高了谐波检测的精度。
（2） 确定谐波检测BP神经网络学习算法
设电网中电压信号为一周期性非正弦信，对做一个周期内的等时间间隔采样。采样数据作为神经网络的输入。隐含层的输出为。输出层为分别对应三次谐波和五次谐波幅值[6]。由于各次谐波具有相同的学习算法，在此仅以三次谐波为例，介绍其学习算法。三次谐波的隐含层和输出层的输出为：
（3） 选取谐波检测神经网络训练样本
在实际检测时以检测奇次谐波中次数较低的谐波为主。本文谐波检测前通过滤除基波和更高次的谐波，选取由三次谐波和五次谐波组成的谐波电流为例说明训练样本的选取过程[7]。谐波电压可以表示为：
（4） 学习样本选取完成后，按照BP神经网络的训练过程训练神经网络。待训练结束，获取神经网络各个连接权值，从而固定BP神经网络结构和连接权值，完成对谐波幅值的记忆。其后只需要采集电网信号作为同相位条件下的BP神经网络的输入，即可从网络输出获取信号中所含的各次谐波幅值。
1.3 谐波检测仿真实验
本仿真只对某个相位条件下的BP神经网络对三次和五次谐波的幅值进行仿真验证。在三次谐波的相位为30°，五次谐波的相位为60°的条件下采用训练样本选取方法，获取676组训练样本，离线训练谐波检测BP神经网络。仿真程序流程如图1所示。
训练完成后，选择多组相位同为30°和60°未训练的样本仿真验证谐波幅值检测的精度。通过实验可以看出，BP神经网络谐波幅值检测方法结果比插值FFT具有更高的精度。通过增加训练样本个数可进一步提高神经网络谐波幅值检测的精度。
2 基于全相位快速傅里叶变换和自适应神经网
络谐波检测
2.1 检测步骤
基于全相位快速傅里叶变换和自适应神经网络的谐波检测方法的具体步骤如下：
（1） 采集训练样本。设定采样频率和采样时间，采集电网电压信号，为全相位快速傅里叶变换提供分析数据，为自适应人工神经网络提供训练样本。
（2） 确定谐波初相位。将电网信号采样数据经过全相位快速傅里叶变换分析，在分析结果的幅值谱中找出峰值谱线，并由峰值谱线对应的相位值获取各谐波的高精度相位。
（3） 初始化谐波幅值检测神经网络。利用谐波相位检测结果设置神经网络参考输入向量中的各次谐波相位值。
（4） 计算误差读取一次训练样本，根据采样时间计算神经元输出与此刻的电网信号采样值做差，进而计算误差函数和性能指标。
（5） 根据误差调整神经网络权值。
以最小均方差法（LMS）作为谐波幅值检测自适应神经网络的学习算法，则权值调整公式，即谐波幅值调整公式为：
（6） 判断是否等于训练样本总数如果是，再判断是否达到最大训练次数。若达到最大训练次数则结束训练转至下一步。若未达到，则需计算并判断是否达到性能指标要求，达标则转至下一步，不达标则返回步骤（4）再次执行。如果否，返回步骤（4）继续执行。
（7） 训练结束。根据所得神经网络权值获得各次谐波幅值。
2.2 谐波检测仿真
取511个电网信号采样点经过apFFT分析后，可以看出该谐波相位检测具有很高的精度。利用apFFT分析结果初始化神经网络，并取50组训练样本训练神经网络，可以看出性能指标函数的值在训练次数足够大的情况下可以达到，在经过10次以内的训练后基波和谐波检测值趋于稳定。由实验数据可以看出本文采用的方法极大地提高了谐波幅值的检测精度。
3 基于全相位快速傅里叶变换和增强型自适应
神经网络的间谐波检测
3.1 增强型自适应神经网络间谐波检测模型
谐波检测中在基波频率已知的情况下，由于谐波频率为基波频率的整数倍，因而谐波频率无需检测。但是对于间谐波检测，由于间谐波频率为基波频率的非整数倍，无法通过基波频率获知间谐波频率，因此在间谐波检测时，需要将间谐波的频率也作为检测项[8]。为此，将应用于间谐波检测的自适应神经网络结构设计成如图3所示的形式。
3.2 谐波检测步骤
基于全相位快速傅里叶变换和增强型自适应神经网络的间谐波检测步骤如下：
（1） 信号采集和apFFT分析。将电网信号滤除已测量的基波、谐波信号后得到由间谐波构成的信号，采样并经apFFT算法分析后，得到幅值谱和相位谱。
（2） 神经网络结构的确定和初始化。由于神经网络中间层神经元的个数等于间谐波个数，因此通过apFFT幅值谱峰值谱线的个数确定神经元个数。分别确定间谐波频率和幅值的学习率和动量因子。设定神经网络的最大训练次数，开始人工神经网络的训练。
（3） 计算误差。读取一次训练样本，根据式（11）计算神经网络实际输出，并与此刻的采样值做差，进而计算误差函数和性能指标。
（5） 判断是否等于训练样本总数如果是，再判断是否达到最大训练次数。若达到最大训练次数则结束训练转至下一步。若未达到，则需计算并判断是否达到性能指标要求，达标则转至下一步，不达标则返回步骤（3）再次执行。如果否，返回步骤（3）继续执行。
（6） 学习结束。学习结束后，通过激励函数的角频率获取间谐波频率，通过神经网络权值得到间谐波幅值。
3.3 间谐波检测仿真
设基波频率为50 Hz，采样频率为2 560 Hz，采集511个点。利用apFFT的分析结果初始化神经网络。设置间谐波幅值调整的学习因子=0.01，设置动量因子=0.3，随后开始训练神经网络。从实验数据可得，网络经过70次左右的在线训练后基本收敛。经过70次训练后幅值误差都达到了以下，频率误差达到了以下。通过对原始间谐波叠加信号波形和检测得到的间谐波组合信号波形进行对比可知，基于全相位快速傅里叶变换和增强型自适应神经网络的间谐波检测方法具有更高的检测精度。
4 LabWindows/CVI谐波检测软件实现
4.1 谐波检测系统设计方案
针对电力系统中存在C波问题，利用LabWindows/CVI和计算机设计虚拟谐波检测仪器。主要实现的功能是分析数据采集卡采集的电网电压数据，利用apFFT和自适应线性神经网络算法获取高精度的谐波电压幅值和谐波初相位，并通过计算机显示出检测结果。利用检测结果计算总谐波畸变率，当畸变率超过标准值时给出警报。首先获取电网电压采样信号，进而将采样信号经过全相位快速傅里叶变换分析得到基波和各次谐波信号的高精度相位值，通过获得的相位值设置自适应神经网络激励函数中的谐波相位值，随后利用采样数据在线训练神经网络获得基波和各次谐波的幅值。
4.2 谐波检测系统软件设计过程
基于LabWindows/CVI的谐波检测软件设计过程可分为以下步骤：
（1） 启动LabWindows/CVI编程环境，创建谐波检测软件工程。
（2） 在用户界面编程窗口，根据谐波检测的功能要求设计虚拟仪器用户面板。在面板上添加相应控件，控件分布设计完成后，需要对控件属性及其对应的回调函数进行设置，使得点击或使用这些控件时能够得到有效的响应。
（3） 用户界面设计并保存完成后，LabWindows/CVI自动生成程序代码的主体框架，并通过菜单栏CodeGenerateMain Function生成main函数和各个控件对应的回调函数框架程序。
（4） 在各个控件对应的回调函数内编写实现其功能的程序代码，例如本文在主面板开始检测按钮对应的回调函数内部编写apFFT和神经网络谐波检测算法的代码，以实现谐波检测功能。
（5） 完成代码编写、调试和运行程序。
4.3 检测软件实验测试
本文通过读取两组离线测量数据对谐波检测功能进行实验检测。通过第一组数据的检测结果可以看出谐波幅值较基波幅值低很多，且奇次谐波的幅值较偶次谐波幅值高。通过apFFT采样数据分析的结果中，测量信号波形和基波波形的对比可以看出谐波对基波波形的影响较小。实验结果表明该软件具有很好的谐波检测精度。
通过第二组数据的检测结果看出谐波总畸变率超出设定值（4%），谐波畸变率告警灯变为红色，同时告警对话框弹出。谐波检测的结果同时在表格和柱形图中显示。将测量信号、谐波叠加信号和基波信号的波形进行对比，谐波对电网电压的波形影响仍然很有限，保证了电网中负载的用电安全。此次谐波检测的检测结果，检测精度仍然较高。
5 结 论
本文主要对基于全相位快速傅里叶变换和神经网络的谐波、间谐波检测方法进行了研究。针对现有成熟的谐波检测算法检测精度不高的问题，提出了基于全相位快速傅里叶变换和BP神经网络的谐波检测算法；为了进一步提高谐波检测精度，减小对训练样本的依赖，扩大谐波检测算法的适用范围，提出了基于全相位快速傅里叶变换和自适应神经网络的谐波检测算法；针对电力系统间谐波检测问题，通过调整自适应神经网络结构，提出了基于全相位快速傅里叶变换和增强型自适应神经网络的谐波检测算法；利用虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI设计了基于全相位快速傅里叶变换和自适应神经网络的谐波检测软件，最后利用两组数据验证了软件功能。
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