基于磁阻传感器的无线车辆检测器

移动车辆能够引起地磁场的扰动,由4个磁动电阻组成的各向异性磁阻传感器可以感测到这种扰动.应用超低功耗各向异性磁阻传感器提出了一种适应于停车场环境的无线车辆检测器.该系统应用无线传感技术和停车状态检测算法,实现了对车辆的精确感知以及对停车位状态的准确判断.实验结果表明:移动车辆产生的磁信号可以由检测器感测到,并且信号特性根据检测器与车辆的相对位置以及车辆的类型而有所差异.设计的停车算法能够准确有效地判断出停车位状态.     

TMR传感器阵列测量电流的新型拓扑研究北大核心CSCD

通过传感器阵列和相应的算法减小乃至消除外部干扰电流产生的串扰误差是磁传感器电流测量技术研究中的一个重要问题。文中在对比了现有拓扑结构后,提出了一种双层环形传感器阵列拓扑结构,并对其测量误差进行了仿真计算与实验测量。仿真计算中对比了干扰电流的大小、相位、距离,以及被测导体偏离阵列中心等因素对测量误差的影响。利用8个高灵敏度的隧道磁阻(tunnel magnetoresistance,TMR)元件制作了电流传感器,并在单导体干扰和多导体干扰下进行了测试,实验结果表明其平均误差为1.79%,相对于单层四传感器的方法减小了约7%的误差。相比于其他拓扑结构,文中提出的结构抗干扰能力强,且无需复杂的算法,仅需基本的运算电路即可实现功能,具有较强的实用价值。     

具有倾斜补偿功能的三轴磁阻电子罗盘研制

本文研制了一种基于磁阻传感器和MEMS加速度传感器的三轴磁阻电子罗盘,介绍了该系统的测量原理、硬件设计以及软件算法流程.分析了影响该系统航向角测量精度的误差来源,采用基于最小二乘24位置罗差补偿法以及现场的采样数据对罗差进行校正,系统最大误差可从±35.7°降至±1.33°.实验证明,该系统可应用于普通导航领域.     

基于阵列式磁传感器的电力设备接地网定位方法研究

针对在电力设备接地网腐蚀情况诊断时,测量装置移动不便且难以精确定位埋设位置和深度的问题,提出一种基于阵列式各向异性磁阻（ AMR）传感器的接地导体定位方法。首先,利用电磁感应原理确定阵列传感器间距离最优值;然后,搭建实验装置验证传感器间距离计算值的合理性;最后,建立单根接地导体和口字形接地网拐点2种等效模型,利用深度反演公式得到接地导体在0.4 ~1 m探测深度范围内的深度计算值与实际测量值偏差小于0.096 m的结论。实验结果表明所提定位方法准确性与可行性较高,可应用于实际工程。     

开关磁阻电机神经网络无位置传感器控制

针对现有开关磁阻电机(SRM)的转子位置传感器使得系统成本和复杂度提高、坚固性和可靠性降低的问题,研究了SRM无位置传感器DSP控制实现.建立了开关磁阻电机位置检测神经网络模型,并给出了提出对象的学习算法和训练步骤.采用TMS320F2812 DSP实现神经网络在线训练算法,开发完成了一台15kW三相12/8极无位置传...     

开关磁阻电机无位置传感控制器研究

针对机械式位置传感器增加控制系统复杂性和降低系统可靠性的问题,提出了开关磁阻电机一种新的无位置传感控制器。在建立开关磁阻电机电感模型基础上,推导无位置传感器数学模型,构建无位置传感器控制系统。通过测量激励相电压和电流,估算转子实际位置,采用电流斩波控制方法控制开关磁阻电机低速运行,采用角度位置控制方法控制开关磁阻电机高速运行。对该无位置传感系统进行仿真,并实现了对开关磁阻电机无位置传感器的控制。实验结果表明该方法能在较宽调速范围内准确地估计开关磁阻电机转子位置。     

基于巨磁阻的电力系统三相电流测量及其应用

在叙述了巨磁阻基本原理的基础上,提出了用巨磁阻传感器测量电力系统三相电流的原理和方法,解决了三相电流磁场相互干扰情况下三相电流的测量问题。     

一种双惠斯通桥磁阻传感器大电流检测系统

提出了一种双惠斯通桥差模电路的磁阻传感器电流测量新方法。本方法采用通用低成本磁阻传感器,相对于目前主流的电流检测技术具有抗干扰能力强、可靠、易于实现二次封装与板级应用、性价比高、测量范围广、温度漂移低的优点。本文详细介绍了系统的设计思想与结构,分析了系统工作原理,并通过实验数据验证了该方法的可靠性和稳定性。     

基于隧穿磁阻效应的多点电晕放电磁场传感及定位

电晕放电的检测及定位对于电网设备的稳定运行至关重要。为此针对多个点对板形式的电晕放电进行了磁场传感测量及定位研究,基于隧穿磁阻传感器设计并制作了双轴磁场传感测量装置,通过传感测量装置对电晕放电脉冲电流产生磁场的响应,实现对电晕电流及其磁场的测量。应用电晕电流的定位算法,得到多个点对板的电晕放电点位置,定位计算误差稳定在10%左右,表明了测量方法及定位算法的可行性。该测量方法及算法考虑了电晕电流的特点,合理利用了隧穿磁阻传感器的测量优势,为电气设备的电晕放电检测提供了新的思路及可靠手段。     

基于序列加权的无线传感器网络定位算法

针对阶次序列定位算法的复杂度高和定位精度低的问题,提出了一种新的无线传感器网络阶次序列加权定位算法,给出了该算法的基本原理与实现方法。该算法首先采用Voronoi图对定位空间进行划分,将多边形的点、面的重心及其和边界交汇点作为虚拟信标节点,然后建立虚拟信标节点到信标节点的阶次序列表。最终,该算法计算未知节点序列与构建的最优序列表中各序列的Kendall阶次相关系数,通过对系数的归一化处理实现未知节点位置的加权估计。仿真结果表明,新算法在降低算法复杂度的同时降低了边缘节点定位误差,定位精度也有所改善。     

基于TMR传感器阵列与数值积分的电流测量技术研究

为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器的系统结构和硬件电路;制作了测量装置样机,搭建了实验平台,并进行了性能测试。结果表明,文中提出的方案具有较高的测量精度和抗外磁场干扰能力,在无聚磁环的情况下,0～16 A电流测量范围内最大相对误差分别为直流0.31%和工频交流1.00%,在电流导线位置和传感器姿态发生变化时仍能保持较高精度。     

基于卡尔曼滤波的磁传感器阵列电流测量

单个磁传感器非接触式测量电流容易受到干扰磁场的影响,通过使用多个磁传感器组成的阵列进行非接触式电流测量可以排除干扰的影响.在建立多传感器阵列测量模型的基础上,提出基于卡尔曼滤波的非接触式多传感器电流测量,并介绍了状态值最优估计和最优稳态滤波算法.为了减少传感器个数,提高实用性,提出次优稳态滤波算法.在不同的干扰情况下,对该算法进行了仿真和实验.结果说明基于卡尔曼滤波的信号处理算法,不但可以降低环境影响带来的误差,而且减轻了多传感器非接触式电流测量的计算负担.     

磁传感器阵列测量电流时的干扰排除理论研究

用单个磁传感器测量母排周围的磁场可以得到母排中的电流，为了提高测量精度，在电流测量中引入了磁传感器阵列。提出一种基于离散傅立叶(DFT)分析的算法，用来区分测量电流产生的磁场和干扰电流产生的磁场。建立了适用于直流和交流、不同母排形状、任意数量平行母排的电流测量干扰排除数学模型。数值分析和初步试验结果验证了该模型的正确性。     

变电站非视距环境移动目标实时精准定位方法

在基于无线传感器网络的变电站移动目标定位系统中,测量信号的传播路径容易受到变电站内各种设备的遮挡,导致测量误差增大,影响最终定位精度。针对现有实时定位算法受测量误差影响较大这一现状,本文提出了一种受测量误差影响较小的新型高精度定位方法,实现在变电站内对移动目标的精准定位。根据定位锚点提供的测量信息,采用两步线性最小二乘法初定位。引入误差概率算法,对初定位结果进行二次处理,求解出的概率最大点即为待定位目标的最优位置估计。进行仿真分析与实验验证,与现有算法进行比较。文中提出的算法在变电站环境下,将每一单一坐标误差控制在30cm以内,相较于现有实时定位方法,定位精度提升了50%以上。结果表明该定位方法能够有效提升在变电站环境下定位结果的准确性。     

直流配电网隧道磁电阻传感器外磁场干扰模型及其抑制方法研究

隧道磁电阻传感器作为新一代磁传感器,具有温度特性好、灵敏度高等优点,在电能计量中得到大量研究和应用。外磁场干扰是影响磁传感器测量准确度的重要因素,文中针对直流配电网电流测量场景,建立了隧道磁电阻元件传感器阵列的外磁场干扰模型,继而基于自适应滤波(LMS)分析的算法,提出了磁传感器最优结构参数,并通过数值分析和有限元仿真验证了该模型的有效性。研究结果表明,当被测电流在±50 ~±300 A之间、阵列半径与母排间距比例为1:2.5时,外磁场影响最小,通过自适应滤波算法可将磁传感器测量误差降到1%以下。     

基于LMS的环型TMR阵列传感器滤波算法设计

针对环型TMR传感器阵列测量电流时易受外界环境的干扰,提出一种磁阵列自适应测量方法。根据毕奥萨伐尔定律分析环型磁阵列的测量原理。提出了一种基于最小均方根(Least-Mean-Squares,LMS)方法,为磁阵列测得的磁场强度设计自适应滤波算法,即将某一段时间的传感器测量磁场作为输入,并过滤外界的杂散磁场信号,能够实现对外界磁场的自适应屏蔽。进行了数值仿真分析和搭建了实验平台,验证了所提方法的正确性及有效性。     

采用RSSI模型的无线传感器网络协作定位算法

由于无线传感器网络定位成本较高,精度不能满足要求以及通信和计算开销过大等问题,提出一种针对定位各阶段实施误差抑制措施的接收信号强度指示(RSSI)测距的协作定位算法。测距阶段通过周期性测量获得模型动态参数,采用相对误差系数对RSSI测距进行校正,定位阶段则基于泰勒级数扩展线性最小二乘方法实现位置估计,采取残差加权法优化位置坐标,减小非视距(NLOS)的不利影响。引入协作定位,将符合要求的节点升级为参考节点参与定位计算,进一步提高定位覆盖率和精度。实验结果表明,所提算法精度接近基于真实坐标的泰勒级数扩展LS算法,相同条件下的精度远高于传统估计算法。节点最大定位误差为0.15,最小定位误差为0.08,网络节点平均定位误差为0.109,能够满足大规模无线传感器网络(WSN)的定位需求。     

基于GMI效应的磁传感器研究与发展现状

巨磁阻抗(GMI)效应的出现,使磁传感器在弱磁检测领域的小型化、高灵敏度、快速响应和低功耗方面成为可能,基于GMI效应的磁传感器具有广泛的应用发展前景,是近年来磁传感器领域的研究热点之一.本文从不同敏感材料类型的角度介绍了巨磁阻抗磁传感器的国内外研究现状,着重对传感器的敏感材料、结构形式、处理电路及性能做了介绍,并指出...     

电磁相关法测量传感器励磁线圈轴向长度优化设计

小管径电磁相关法流量测量传感器在石油生产测井领域有着广泛的应用前景,其中,励磁线圈的参数设计是实现该传感器关键技术问题之一。通过对传感器内部测量空间磁场进行理论与传感器测量原理分析,提出了新的磁场评价指标,并在不同流速、不同励磁线圈轴向长度的情况下进行数值仿真,应用新的磁场评价指标与传统的磁场评价指标对比分析,获得了电磁相关法流量测量传感器的励磁线圈轴向长度设计参数,并搭建实验平台进行初步实验验证,为该类传感器励磁线圈的优化设计提供了方案,加快该类测量仪器的开发进程。     

磁传感器阵列测量瞬态电流的新算法

不借助如聚磁环等辅助装置,直接利用磁传感器组来测量载流导体周围的磁场,进而反算待测电流是电力系统大电流测量的一种新思路。为了快速计算电流,尤其是电力系统中常见的瞬态电流,同时确保测量的准确性,文中研究了测量频带内磁场分布的动态特性,在时域中建立了基波电流与磁场幅值对应关系的瞬态电流计算模型。以三相矩形母排系统为例,研究了该测量模型适用的磁传感器组放置区域,并分析了误差的来源。最后利用实验验证了该模型的有效性。