电感线圈是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上,导线彼此互相绝缘的线圈,简称电感。小型电感线圈是利用线圈“阻高频,通低频”特性来对电路进行振荡,扼流或滤波作用,而大型电感线圈则是转子中的驱动机构。电感线圈在大型旋转机械中有着广泛的应用,如汽轮机、水轮机、压缩机、发电机、高炉风机等,是化工、石化、电力、钢铁、核电站等行业的关键部件。由电感线圈构成的这些大型设备在应用中的特点是功率大、转速高、流量大、压力高、结构复杂、监控仪表繁多、价格昂贵、运行及检修要求高,在设计、制造、安装、检修、运行等环节稍有不当,便会造成运行时发生各种故障。因此,对电感线圈进行故障检测具有重要意义。它可以避免恶性事故的发生、推动设备维修制度由预防维修向预知维修的过渡、通过使零部件的寿命得到充分发挥并延长检修周期来提高经济效益。然而,过剩维修会因停机而影响工作,欠维修则会使设备故障因未及早发现而导致故障。为解决上述问题,国外开始研究状态监测与故障诊断技术,我国也正努力发展自己的故障诊断技术。本课题正是对该领域的一次探索。首先,对电感测量的基本原理进行了研究,通过对常用交流电桥测量法、谐振法、伏安法的讨论,认为本系统采用伏安法更为合理。在此基础上进行了系统的总体设计,包括硬件电路设计和软件程序设计。其中系统的硬件电路主要由正弦信号产生电路、阻抗电压变换电路、相敏检波电路、模数转换电路、FPGA与MCU联合控制电路等组成,另辅以人机接口和系统电源电路。通过对这些电路单元的组合,构成了完成系统功能的自动切换单元、电感测试单元和主控单元。设计中,为了得到正确的元件参数值,进行了大量的理论计算和电路调试,完成了从信号采集与A/D转换,标准激励信号的产生和电感的测量数据的获取。整个系统在MCU和FPGA主控单元的控制下协调工作,实现控制继电器等开关的模式的切换、放电的检测、电感的测量、相关电路间的数据通信。为此,软件设计中进行了基于Atmel公司的89ls52芯片的程序设计和基于Altera公司的EPlC3芯片的Verilog HDL程序设计。样机测试结果显示,仪器相对误差小于3.6%,多次连续测量得到系统的相对标准偏差为0.07%,误差分析符合要求。此外,该设计方案具有结构简单,集成度高,扩展性强等优点。