折线型 IDT 的 SAW 微力传感器设计研究

声表面波(SAW)微力传感器易于集成和小型化,无源无线的工作方式,具有极大的应用潜力.将其应用于物体间微间隙压力检测有望实现高灵敏、低功耗的监测水平.针对复杂环境中存在的测量灵敏度问题,设计了一种具有折线形状的叉指换能器(IDT)的SAW微力传感器.采用有限元分析方法(FEM)对其进行了仿真分析和结构参数设计.理论分析...     

GA-BP 神经网络对 SAW 压力传感器 测量数据的拟合

随着传感技术的不断发展,出现了越来越多以传感器为基础的无线传感检测系统.这些传感系统需要对采集到的数据进行数据分析.因此,传感器的数据分析对于无线传感系统的精确检测起到至关重要的作用.首先对设计的声表面波(surface acoustic wave,SAW)微压力传感器进行实际测量,利用最小二乘法建立数学模型,对测得的...     

环境监测中无线传感器网络路由算法的改进

针对无线传感网在环境监测应用中节点能量的问题,基于PEGASIS算法设计了一种改进的路由算法PBRE。该算法采用了改进的距离门限策略(短链聚合策略),并在簇头选举过程中综合考虑了节点发送数据的能耗和剩余能量。实验表明,该算法在延长网络生存时间和数据传输时效性上的有效性,且具有一定程度上的避障功能。     

谐振式耦合悬臂梁力传感器设计与检测性能分析

谐振式力传感器的检测性能取决于谐振敏感元件的几何尺寸、结构形式和传感机制,目前,单纯依靠减小尺寸提高检测性能的方法已经处于瓶颈期。为了研究发展新型谐振式力传感器,协调非线性振动与谐振结构检测性能之间的矛盾,从而探索灵敏度更高的传感机制,提高其检测性能,提出了一种压电驱动的谐振式磁耦合悬臂梁力传感器。首先,对磁耦合悬臂梁的结构进行了设计和理论建模,通过理论分析了外界压力对磁耦合悬臂梁结构振动特性的影响,随着压力增大,磁耦合悬臂梁之间的距离减小,谐振频率增大。其次,实验验证了分岔跳跃动力学行为的优点,相比单根谐振梁共振时的最大振幅提高了2.8倍,然后研究了基于分岔跳跃特性和基于倍频响应的两种压力检测方案,分别利用分岔跳跃时的临界频率与模态耦合时高阶响应频率实现了压力检测,并对灵敏度和线性度进行了分析。实验结果表明,基于分岔跳跃特性的检测方案振幅变化明显,是基于倍频特性检测方案的5倍左右,易于检测,克服了非线性因素带来的不良影响;基于倍频响应的检测方案输出灵敏度高,是基于分岔跳跃检测方案的4倍左右,信噪比大,为设计不同检测原理的谐振式力传感器提供了一定的参考价值。     

双传感盐密在线监测系统的设计及结果分析

光传感盐密在线监测系统是一种新型的在线监测绝缘子污秽度的技术,而光传感盐密在线监测设备由于上方有遮挡,对雨水的反映情况不是很明显,导致光传感器测量到的盐密值几乎没有响应。本文对原有的设备进行了改进设计,即双传感盐密在线监测设备。当出现阵雨或暴雨对绝缘子有冲刷作用时,改进后的设备对测量数据有响应。通过对测量到的数据分析得出,测量得到的基础数据相差无几,而通过对比数据发现,上方传感器测量得到的测量数据符合绝缘子得到的测量数据的整体趋势,验证了本系统的必要性和可行性。     

时栅位移传感器中产生电行波信号的新方法

原有的基于变耦合系数变压器原理的时栅位移传感器方案在产生电行波的过程中,所得的电行波信号相对较小,而且很容易受到周围电磁环境影响.本文对利用光电技术和变电容产生电行波信号的方法进行了分析总结,进而提出了一种全新的电行波信号产生方法.     

有害气体监测中无线传感网络节点的设计与实现

本文详细介绍了无线传感网络节点的软、硬件设计,并给出了一个新颖的有毒气体S02和H2S的浓度检测电路实例。无线传感网络节点硬件上采用了高性能的ATmega128处理器和CC2420射频芯片,软件上基于有限状态机采用C语言设计了ZigBee协议栈。无线传感网络具有分布式处理、自组织、低功耗和以数据为中心的特点,非常适合有害气体监测领域的应用。     

应用于含有线-缆混合线路配电网的行波故障测距新方法

故障行波波头的准确辨识是提高配电网行波故障测距精度的关键因素之一,文中提出基于改进希尔伯特-黄变换(HHT)的行波波头标定方法,首先利用自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)方法对故障信号进行分解,再利用希尔伯特变换求取高频固有模态函数分量的瞬时幅值,根据瞬时幅值的突变点确定行波波头的到达时刻。针对配电网的单一线路,利用该方法标定行波波头后,采用D型测距原理实现测距;针对线-缆混合线路,提出了基于接点时差的双端测距原理实现故障测距。对不同故障时间、故障位置、接地电阻等情况的故障进行仿真实验,结果表明,该方法可精确标定行波波头,且具有较高的测距精度。     

场击穿型真空触发开关控制器设计及时延特性

开关元件是脉冲功率系统的核心元件之一,也是主要的技术瓶颈。真空触发开关作为能量的快速关合(释放)开关,是近年来非常有发展潜力脉冲功率开关器件。提出了一种新的场击穿型真空触发开关控制器的研制思路,并通过实验研究,获得控制器的触发能量与触发时延、触发分散性的关系,可以指导高性能真空触发开关控制器的设计与应用。主触发点火回路采用三电极间隙产生陡化的高压触发脉冲,使真空触发开关导通时间的分散性被控制<2μs。触发控制回路采用光发射器和光接收器作执行元件,抗干扰能力增强,消除了级间互扰造成的误触发。光发射器和光接收器之间采用光纤连接,实现高压触发部分和低压控制部分的隔离。控制器的触发能量灵活可调,实验研究表明,真空触发开关的导通时延和时延分散性随控制器提供的触发能量的增加而迅速减小。在触发能量为1.6 J时,导通时延可缩小为15.57μs,时延分散性可达1.358μs。     

基于加速度传感器的大学生运动能量消耗监测系统的设计与实现

目前可穿戴计算在监控人体健康指标领域的应用日益广泛,对大学生运动能量消耗进行精准监测,对大学生制定科学的运动健身计划、改善身体健康状况等都具有重要意义。设计并实现了大学生运动能量消耗监控系统,同时提出了一种基于几何均值（GM）的运动能量消耗监测算法,并通过实验加以验证。该系统通过三维加速度传感器获得运动参数,采用GM算法得到运动能耗数据,并与不同运动类型的标准数据进行比较和分析,从而获得大学生运动差异及其改进建议,提高了大学生运动的标准性和安全性。     

面向变压器振动的分布式监测系统的设计与实现

变压器在电力系统中起着重要的作用,传统的变压器故障检测方法存在着施工难度大、灵敏度低等缺点,而通过采集变压器的振动信息可以实现在线并且较为精准的监测变压器运行状态。现有的振动采集系统多为一体式设计,不能保证系统采集信息的多样性及准确度,本文设计了分布式变压器振动监测系统,可采集多种类、多通道的信号,扩展性能较强,可以有效避免站内信号干扰。通过在变压器旁安装振动就地采集单元,将采集到的振动信号进行模数转换后发送至上位机进行分析处理,实现变压器工作状态的在线监测,能够对变压器绕组是否产生形变做出诊断。针对广州变电站实地情况设计安装了相应振动采集系统,并已成功投入应用。     

电力系统暂态过电压在线监测装置的应用分析

阐述了过电压在线监测技术在电力系统的应用,分析了黑龙江省电力科学研究院研制开发的电力系统暂态过电压在线监测装置的应用情况,以及与在电力系统应用的在线监测装置的互补性。     

新型集中绕组小型永磁风力发电机的设计与分析

介绍一种新型绕组连接方式的永磁无刷电机,采用特殊的定子槽/转子极配合,功率密度高,定位力矩小,适用于小型风力发电系统.以一台三相24/22极样机为例,分析其结构特点和运行原理,并基于有限元法,研究其设计过程.在此基础上,对样机的感应电动势、电磁转矩、输出功率、效率等进行实验验证.结果表明:该种电机在无需斜槽或斜极的条件下,采用集中绕组即可获得正弦电势,且保持较高的功率密度和效率,为小型风力发电机的选型提供一种新的方案.     

Design and implementation of a hybrid DPWM under 50 ps resolution based on general‐purpose FPGA

High‐resolution pulse width modulators are used widely in different fields of electrical engineering, such as dimming of light‐emitting diode (LED) lighting, motor control, RF modulators, audio amplifiers, and switch‐mode power supplies. To realize a high‐resolution digital pulse‐width modulator (DPWM) in a limited inner system clock, a simple implementation of a hybrid DPWM with the resolution under 50 ps based on a general‐purpose field‐programmable gate array (FPGA) is described. The multiplexer device implementing the fast carry‐chain path and an AND gate controlling the selection input are used as a delay unit. The manual routing or placement is not required in the proposed approach, which just needs some conditional constraints. Some different conditional constraints influencing the monotonicity and resolution of DPWM are discussed. Finally, a 1 MHz switching frequency DPWM with 40 ps resolution is experimentally demonstrated, with high monotonicity and linearity. Further, a synchronous buck with and without this high‐resolution DPWM is experimentally compared to illustrate the regulation resolution.     

一类网络控制系统的建模与稳定性分析

针对一类具有不确定网络诱导时延和线性控制对象的网络控制系统,通过将网络诱导时延描述为一个常值再叠加一个不确定值的形式,重新描述了采样控制系统的数字控制器,将网络控制系统建模为一类具有不确定时延的连续时间系统.利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技术,推导出了闭环系统渐进稳定的充分条件.与已有的结果相比,所提出的算法具有更低的保守性,并通过一个数值算例验证了所提出算法的有效性.     

同塔双回直流输电工程同址换流站交流滤波器设计关键问题研究

同塔双回、换流站同址的直流输电工程具有同塔双回直流独立运行、换流站同址合建、共用交流场的特点,其灵活、多样的运行方式对滤波器设计提出更高的要求。本文按照滤波器设计的流程详细分析了同塔双回、换流站同址时影响滤波器设计的关键问题,分别针对直流运行方式、双回直流谐波电流计算、谐波阻抗分区、滤波器选型和参数选择、滤波器策略进行分析并提出相应的解决方案。算例计算结果表明,本文提出的解决方案,可以用于同塔双回、换流站同址的直流输电工程交流滤波器设计。     

Characteristics analysis of traveling wave for boundary protection in distribution system

Since there is no significant difference in the transient component spectral energy between the internal and external faults in a distribution line, it is difficult to apply the boundary protection theory in the single‐ended protection of a distribution line. Based on the analysis of the traveling wave of internal and external faults in the distribution line by the grid method, we propose a new method by connecting band‐pass filters at line boundaries in parallel to strengthen the difference of transient voltage spectrum energy between internal and external faults. The results of PSCAD/EMTDC simulation and physical test prove that when external faults happen, great attenuation occurs after the traveling wave in passband goes through the band‐pass filter. But for internal faults, the traveling wave just suffers little attenuation since it does not go through the band‐pass filter, thus the difference of transient voltage spectrum energy in the frequency band between internal and external faults is obvious. This method can distinguish internal and external faults, and provides an effective theoretical basis and solutions for distribution line single‐ended boundary protection. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

突发短路试验中变压器振动监测系统的设计

突发短路试验能够对变压器的抗短路能力进行评估,而绕组在试验中是否发生形变是重要的判断标准。基于振动分析法的绕组状态检测技术具有灵敏度高、工作效率高等优点,但现有的变压器振动采集系统不能满足短路试验中对采集精度和防护标准的要求,文中设计了分布式变压器振动采集系统,在试验间内安装高防护等级、高精度的采集单元,将采样得到的振动信号就地转换为数字信号发送至控制室内的主控单元,避免短路试验中恶劣的电磁环境对采样信息产生干扰。后期可通过计算机对振动信号进行处理来分析绕组健康状态,目前系统已成功投入应用。     

电动汽车无线充电新型DD耦合机构设计与优化

基于磁耦合谐振式无线能量传输技术,文中设计一种新型DD线圈结构用于电磁耦合谐振式无线充电系统。通过分析无线充电耦合机构数学模型,确定传输效率与频率、互感、等效负载以及原副边绕组的电阻之间的关系。通过搭建不同的磁耦合线圈结构的ANSYS仿真模型,比较磁耦合线圈结构的改变对线圈参数的影响,确立优化方向。最后搭建系统实验平台对磁耦合机构的优化方案进行验证。在线圈偏移量和输入功率变化的情况下,磁耦合机构效率能够保持在95%左右,实验结果与仿真分析结果一致。     

建筑节能检测中无线传感器网络的设计与研究

根据建筑节能检测的具体要求,设计了一种用于建筑节能检测的无线传感器网络系统。系统采用以TelosB为架构的网络节点,并在各节点嵌入融合ICEM模块的TinyOS操作系统,利用高效的CTP协议,灵活的自组织无线通信网络对建筑节能检测中多测点、多要素参数在并行模式下进行不间断的采集,LPL模式传输数据,最大化地节省各节点的能量消耗。实际应用表明,该系统工作性能稳定,可连续采集30余万次的数据,丢包率达到1‰,使现有建筑节能检测系统的不足得到有效改善,对提高建筑节能检测具有重要现实意义。