非色散红外 CO2 气体传感器的抗温湿度干扰设计

为了抑制环境温湿度对非色散红外(NDIR)CO2 气体传感器测量精度的严重干扰,从硬件补偿的角度出发,为其设计了 低湿控制模块与恒温控制模块。 采用由聚偏氟乙烯(PVDF)疏水滤膜与 3A 分子筛构造的气体干燥管过滤 CO2 气体中的水份 实现气室降湿,同时采用增量式比例-积分-微分(PID)算法调节包裹在光学气室外的加热片的功率,达到恒温效果。 研究分析 了温湿度对气体浓度测量精度的影响,对低湿恒温抗干扰设计进行了测试和验证。 实验结果表明,基于气体干燥管的低湿控制 模块能够将 CO2 气体的湿度降低到 8%左右,而恒温控制模块能够将气室温度稳定在 40℃ 。 在复杂温湿度环境下,0 ~ 2 000× 10 -6 气体浓度范围内,具有抗温湿度干扰设计的 CO2 气体传感器的浓度测量平均相对误差为 8. 38%,显著减小了检测系统的 温湿度漂移,研究结果对于研制高性能的 NDIR 气体传感器有参考价值。     

旋转导向钻井工具中的压力采集系统设计

根据旋转导向钻井工具开发的需要,设计了一种适用于高温度环境的高精度压力采集系统,介绍了系统硬件电路设计及温度补偿算法原理.硬件设计中传感器信号放大调理电路、模数转换电路使用高精度、低温漂器件降低温度影响.系统通过实验标定方式得到压力传感器补偿参数,采用线性插值方法对压力传感器输出进行全范围温度补偿,得到实际压力值.实验结果表明,该压力采集系统能有效地降低温度对压力测量的影响,压力测量的精度可以达到满量程0.1％,满足实际应用要求.     

一种新型全绝缘光纤温度–磁场双参数传感器

温度与磁场传感技术已广泛应用于电力工业领域,但随着高电场、大范围温度波动以及空间约束等特殊感知场景的出现,如变压器内部温度、磁场的感知,对传感器的研发提出了新要求。该文设计一种新型全绝缘光纤温度–磁场双参数传感器,将光纤光栅与磁光晶体进行集成小型化封装与共光路结构设计,运用光纤光栅的热光效应、磁光晶体的法拉第效应分别感知温度、磁场变化,并设计出实时温度补偿方法以解决磁场测量中温度干扰问题。经测试表明,该传感器具有高空间分辨率与高绝缘可靠性,在15～85℃宽温度区间仍保持着系数为0.998的线性温度响应,可准确测量0.04～50 mT范围内磁场,并在0～10 kHz内表现出出色的动态响应性能,同时所提温度补偿方法将磁场测量相对误差限制至1.78%以下,进而可用于满足电力设备中一些特殊场景下温度–磁场的传感需求。     

多功能配电房状态监测传感器的设计

为提高配电房的环境监控力度和运维管理水平,设计了一款能实时监测多种气体浓度和温湿度的多功能传感器。对传感器的原理、电路设计、软件设计和功能参数等进行了详细介绍。传感器以STM32L151RDT6微处理器为主控芯片,以先进光谱和电化学技术为原理对多种气体同时进行检测,使用基于ZigBee（一种短距离无线传输协议）的无线传输模块和485有线网络实现传感器与监控中心之间的数据传输和通信,通过上位机对配电房运行状态作出判断和预警。经过测试：设计的KIS-GTH5A型多功能传感器的气体检测精度在量程的±3%之内,温度和相对湿度检测精度分别在±0.5 ℃和±3%之内。具有性能高、体积小、功耗低等优点,符合配电房气体的浓度和温湿度的检测要求。     

气体传感器长期稳定性智能检测系统

设计了一种基于ARM的气体传感器长期稳定性智能检测系统,该系统以LM3S1138作为控制和处理核心。系统共有10片测试板,每片测试板可放置8个气体传感器,最多可一次测试80只气体传感器。可实现对供电电压在0～10V、基值电阻在0～300kΩ的半导体气体传感器进行检测,最多可同时测量80只气体传感器,可同时检测不同类型的气体传感器;采集环境温湿度值;对检测值可在LCD上显示同时将数据存储到SD卡。本系统具有适应性强、使用灵活、稳定性好、可靠性高和精度高的特点。     

核电设备无线振动测量冗余滤波算法研究

为解决在核电站环境下,设备运行状况的振动测量存在的传感器故障率增加,噪声更复杂,测量参数和结构更容易变化,安全性要求更高等问题;选择了冗余测量结构进行算法设计.分析不同冗余测量的结构特点,证明了基于多模块处理器的分布式冗余测量结构比一般的集中式冗余测量结构有更高的可靠性;在该结构下结合振动信号变化特征,设计一种基于FFT与互相关相融合的冗余滤波算法;为使该算法具有更好的适应性,利用聚类分析中的距离计算方法和基于特征量的多参数ARMA,增加算法的故障判断能力.算法在MATLAB下进行仿真,并在MC13224V系统处理器,ADXL345传感器,ADUC7060的模块处理器的实际平台下进行了验证;实验与仿真结果表示在有故障情况,系统测量不受影响;而且其测试的相对误差从无该算法的10％以上减低到3％左右.     

基于氧传感器基础上高温湿度测量仪的研发

以极限电流型氧化锆氧传感器为敏感部件,以单片机C8051F330为核心,开展了高温环境下湿度测量仪的研发工作。其中详细介绍了极限电流型氧化锆氧传感器测量原理及向湿度测量功能扩展的工作机理,推导了该传感器极限电流与环境湿度的理论公式。基于该公式,以单片机C8051F330为平台,结合有关传感器信号检测、按键及LCD显示等硬件电路和所需软件的设计,完成了环境温度可高达150℃以上的高温湿度测量仪的开发。同时,在软件设计中使用了自校验功能及数字滤波方法对参数K的漂移和噪声的干扰问题进行了处理。     

基于改进型BP神经网络的SF6气体传感器

针对非色散红外SF_6气体传感器测量精度易受环境温度、气压影响的问题,提出采用混合粒子群优化-误差反向传播(PSO-BP)神经网络预测模型对环境温度、气压变化引起的测量偏差进行实时补偿,并与其他补偿方法进行分析比较。实验结果表明,该SF_6气体传感器在气体浓度0~1000×10~(-6)、温度10~40℃、气压100~120 kPa,相对测量误差为1.5%,检测精度小于±15×10~(-6),检测分辨率为1×10~(-6),有效地消除了环境温度、气压波动引起的非线性影响。相比于经验公式法和RBF神经网络补偿方法,该方法具有较高的测量准确度和稳定性,且无需增加电路模块,有利于降低传感器的体积和成本。     

基于NB-IoT的燃气流量监测系统设计

针对传统燃气表存在测量精度低、功能单一、安全性能差等问题,搭建了一种基于NB-IoT的燃气流量监测系统。该系统硬件方面采用STM32作为主控芯片,通过设计一款热式气体流量计,实现了气体流量的准确测量,并结合多传感器对燃气环境中温湿度、燃气浓度、压强等信息进行实时监测;软件方面使用FreeRTOS操作系统进行设计。借助NB-IoT技术将监测数据上传至OneNET云平台,用户可通过App实时查看燃气使用情况。实验结果表明,该系统可实现0.016～6 m³/h的气体流量测量,测量误差在±1%以内,重复性小于2%,且系统数据无线传输稳定,有效确保了燃气监测的精确性和安全性。     

一种新的输电线路工频阻抗参数测试仪研制

针对目前的输电线路参数测试仪存在的2个主要问题,即假定三相线路参数对称,以及在高感应干扰电压下难以准确测量,研制了一种新的输电线路工频阻抗参数测试仪.这种测试仪是基于在单相测试电源下建立起阻抗参数计算模型的一种新的测量原理.经过动模试验、现场实测,结果表明,该仪器测量数据稳定、精确,能够克服高感应干扰电压及三相不平衡对线路参数测试的影响,是一种新的、实用的线路参数测试仪器.