雷电冲击电流测试系统研究

目的 研究雷电冲击电流测试系统，方法 用无感电阻网络分流器测量雷电冲击电流，并进测量重复性、线性度试验和阶跃波响应试验。结果与结论 所研制的无感电阻网络分流器符合国家标准GB/T7626.5-1999和国际电工委员会标准IEC61000-4-5的要求，且可用于KV级脉冲大电流的测量和雷电浪涌（冲击）模拟器短路电流的波形校准。     

一种新型低值宽带无感分流器时间常数测量方法

高压脉冲或电力系统中的高频谐波通常采用宽带无感分流器记录瞬态电流波形。分流器的带宽取决于其时间常数, 进而可用于评定其引入的测量不确定度。利用高精度数字多用表测量得到分流器的直流电阻, 通过同步采样方波输入电压以及被测分流器两端的输出电压, 利用最小二乘拟合算法直接计算得到被测分流器的残余电感, 据此确定分流器的时间常数。同步采样采用2根等长电缆与信号发生器的输出进行连接, 避免了信号的传输时延。研究了阻抗匹配对电缆电阻所造成的方波电压和分流器输入端电压差异的影响。结果表明该测量方法可以直接测量阻值1Ω以下、带宽10MHz以下低值无感分流器的电感与时间常数, 成功地解决了宽频电流传感器及宽带无感分流器量值溯源难题。     

水流环境下温度传感器动态响应测量的不确定度评定

为满足核电快响应温度传感器的复验需要,研制了水流环境下温度传感器动态响应测量装置。分析了测量不确定度的来源,评定了时间常数测量结果的不确定度。通过提出微小时间域内电压示值与时间的线性关系,实现了不确定度由温度向时间参数的传递。对某核级快响应铂热电阻温度传感器的测量结果进行了不确定度评定,其时间常数扩展不确定度U=27ms(k=2)。评定结果表明:示波器光标读取电压和时间的分辨力是不确定度的重要来源,研究结果可为实验测量提供借鉴。     

机械式直流断路器弧后电流测量方法研究北大核心CSCD

目前机械式直流真空断路器是直流开断的主流方向之一,其主开关的弧后特性对其开断性能起着至关重要的作用。利用电流转移法设计了一种弧后电流的新型测量方法,并对该装置在测量机械式真空断路器弧后电流时的工作原理进行了分析。采用改进Mayr模型建立了真空电弧模型,利用MATLAB构建了机械式直流真空断路器弧后电流测量装置模型,仿真研究了转移电阻大小、主电流大小等对转移完成时刻电流值和转移电阻完全承受电流时间的影响,经过数据处理分析得到这些参数对电流转移特性的影响规律。基于得到的影响规律,确定了直流真空断路器弧后电流测量装置的参数,对研制测量装置并进行测试提供了理论基础。     

智能型冲击峰值电压电流表的设计

由于目前国内外生产的测量冲击电压峰值的峰值表,其准确度为1%~3%,不能满足最新国家标准的要求,所以,要研制更高等级的冲击峰值电压电流表(以下简称峰值表)。该设计主要由输入衰减器、正反相极性峰值检波采样保持电路、A/D转换器(7135型芯片)、单片机系统、触摸液晶显示屏、锁存保持电路、复位/测量设置电路以及供电电源等部分组成。该设计可以直接测量其峰值电压不大于2kV的冲击电压,当外接用于测量冲击电流的同轴分流器时,被测的冲击电流通过分流器实现电流/电压转换,将冲击电流转化为冲击电压,实现测量峰值电流的功能。经过稳定性考核,可以分析得出准确度可以达到0.5%,完全满足实际使用的要求。     

标准太阳电池标定值计量方法研究

基于差分光谱响应度法搭建了标准太阳电池标定值校准装置,分析了标准太阳电池绝对光谱响应度随电池温度和偏置光辐照度的变化关系,通过数值拟合得到太阳电池短路电流与偏置电流的关系,实现太阳电池标定值测量不确定度1.2%(k=2)。搭建了标准太阳电池标定值户外计量装置,实现测量不确定度2.38%(k=2)。差分光谱响应度法与户外总辐射法测量结果比对的比率值为0.95,表明2种方法测量结果在不确定范围内量值等效。     

量子化霍尔电阻国家标准的研究

中国计量科学研究院在2003年建成了量子化霍尔电阻标准装置。成功研制了系统的核心器件—量子化霍尔器件。并通过对低温电流比较仪系统及运行过程的研究,发现了氦气气压波动引起的冻结磁通蠕动导致的附加噪声是限制系统不确定度的主要原因。进而提出了一种新型的气压滤波器,消除了这些干扰因素。还改进了电路动态特性,改善了前馈补偿环节,把匝数比提高了8倍,信噪比也因而提高了8倍。完成的量子化霍尔电阻标准装置的综合不确定度为2.4×10-10(k=1)。     

低g值碰撞式冲击加速度计量标准装置研究与建立

研究建立低g值碰撞式冲击加速度计量标准装置,在冲击加速度峰值20~10 000 m/s2及脉冲持时0.5~10 ms内实现基于碰撞式激励半正弦平方波形的加速度计冲击灵敏度激光干涉法高精度校准。校准不确定度为1%,k=2。介绍装置的结构组成及解决的关键技术,描述波形发生的材料种类,给出校准的实验数据及不确定度评估。低g值碰撞式冲击加速度计量标准装置为主导亚太计量规划组织冲击加速度研究性国际比对APMP.AUV.V-P1的主要测量装置。     

电磁兼容试验设备的校准——静电放电发生器校准装置

建立的电磁兼容试验设备标准装置——静电放电发生器校准装置,具有-3dB信号带宽为1GHz,采样速率为5GSp/s,且对静电电压高达±8kV,电流高达±30A的放电电流波形具有频谱及脉冲波形保真度。该装置能对静电放电发生器及类似设备进行校准或校验(复杂脉冲波形复现与量值溯源)。其校准不确定度为4.6%(k=2)。该装置采用专用精密电流传感器(放电靶)将放电电流波形转换(采样)为低电平电压波形,经恰当衰减后直接进入1GHz带宽的数字存储示波器进行显示和测量,还可对测量结果和波形进行存储和彩色打印。     

直流高压电阻分压器泄漏电流测量研究

介绍了一种测量直流高压电阻分压器泄漏电流的装置。该装置采用ZigBee无线通信技术,通过独立电源供电的方式,避免了因高压电场导致测量仪器损坏的风险,解决了分压器在高电压工作状态下难以测量泄漏电流的问题。通过采用同步采样的方法,有效克服了高压电源纹波和漂移对测量精度的影响,泄漏电流测量不确定度优于9.8×10^-6 V,k=2。     

辐射热流计响应时间测量方法研究

为满足瞬态热流的测量需求,解决辐射热流计响应时间无法准确测量的问题,设计辐射热流计响应时间测量装置。该装置利用高功率激光器快响应特性形成热流阶跃系统,使用高速采集系统同步采集热流计输出,对热流计响应曲线进行分析计算得到响应时间。对比多种响应时间测试方案,并通过试验对辐射热流计响应时间测量装置的快响应特性进行了验证,结果表明：该装置测量辐射热流计响应时间最快为4.4 ms,能够有效满足大量程、快响应的辐射热流计响应时间精准、高效测试的需求,促进了我国瞬态辐射热流计量技术的发展。     

飞机点火火花电流的测试

设计了一种基于霍尔电流传感器的飞机点火火花电流测试系统.与分流器、互感器、Rogowski线圈等测试装置比较,发现基于霍尔传感器的测试系统响应时间短、频带宽、精度高、测试方便.介绍了霍尔电流传感器测试原理,搭建了实验装置,实现了瞬间大电流的非侵入式自动化测量.测试过程中特别注意到抗电磁干扰和接地问题,得到了准确的火花电流数据和波形.提出了用相关性分析方法分析测试结果的重复性.     

电机定子匝间绝缘测量用冲击分压器性能试验研究

在研究电机定子电气性能检验装置校准方法项目过程中,研制了一种采用高压无感电阻、等电位屏蔽措施、二级分压结构和分布电容调节技术的冲击分压器,它被用于电机定子匝间绝缘项目的冲击电压峰值和波前时间的测量。经过试验,该电阻分压器的分压比误差小于0.5%;上升时间小于100ns,满足测量指标要求。     

光纤电焊电流测量技术研究

针对直流逆变电阻焊机焊接电流精确测量的需求,提出基于光纤电流传感技术的焊接电流测量方法。建立了光纤电流传感器闭环检测系统动态模型,通过优化系统的前向增益,提升了传感器响应速度和带宽。仿真和实验结果表明:传感器的上升时间约为4.1 μs,在DC~30kHz范围内幅频特性衰减小于0.3%。基于该动态模型计算传感器对焊接电流纹波分量的响应,仿真结果表明:系统的动态跟踪能力可满足对纹波电流的测量需求。利用等安匝法对光纤电流传感器进行校准,在直流5~50kA范围内,传感器的测量误差优于±0.05%。现场实验结果证明了光纤电流传感器用于直流逆变焊接电流测量及电焊电流测试仪现场校准的可行性。     

脉冲大电流校准及溯源技术研究

为解决1~100kA的脉冲大电流校准问题,建立了脉冲大电流校准系统,开展了脉冲大电流校准及溯源技术研究。校准系统由脉冲大电流发生装置、脉冲分流器组、光纤电流传感器、罗氏线圈电流传感器、宽带数据采集系统及测量软件组成;通过该校准系统,可开展脉冲幅度为1~100kA,持续时间为20μs~100ms的脉冲大电流发生/测量系统的校准,开展罗氏线圈传感器、光纤电流传感器等测量器具的校准,校准不确定度优于1%。     

涡轮流量计时间常数校准技术研究

为了校准涡轮流量计的时间常数,建立液体阶跃流量试验装置,该装置利用螺杆泵输送流体形成平台流量,采用内啮合齿轮泵输送流体形成阶跃流量分量,通过控制高速电磁阀的开启与关闭实现阶跃流量分量与平台流量的叠加,最终产生阶跃流量。利用皮托管对阶跃流量产生时间进行评估,结果表明阶跃流量上升时间小于9 ms。在不同阶跃工况下对涡轮流量计开展时间常数校准试验,结果表明：涡轮流量计时间常数并非固定值,且受平台流量影响较大,具有随前平台流量增大而减小的趋势,受阶跃流量幅度影响较小;在小流量范围内,实际测量得到的动态流量系数与理论模型推导得到的动态流量系数偏差较大,而在大流量范围内二者较为吻合。最后对时间常数校准结果进行了不确定度评估,最大扩展不确定度约为10 ms（k = 2）。研究成果有助于评估流量计动态特性,有望提高非稳态流量测量的准确度。     

反射式Sagnac型光纤宽带大电流测量仪的研制与性能评估

为解决大型装备电焊和电镀装置的大电流量值传递及在线校准的难题,研制了一种反射式Sagnac型光纤电流互感器样机(光纤宽带大电流测量仪)。采用了线性双折射抑制、温敏变比自补偿、数字闭环信号检测等关键技术,对柔性光纤敏感头进行了优化设计。对样机进行了主要技术性能验证测试,试验结果表明,在所述试验条件下的测量准确度优于±0.2%,温度、振动、磁场变化下变比误差皆小于±0.2%,频率响应1kHz衰减0.14%,-3dB带宽大于10kHz,验证了测量仪的可靠性及在线校准大电流的适用性。样机测量结果的相对扩展不确定度为0.10%,测量仪的精度等级达到了0.2级。     

基于LabVIEW的脉冲大电流测试系统

基于图形化编程语言Lab VIEW,采用高速采样算法,搭建了脉冲大电流测试系统。系统主要通过程序控制数字多用表等仪器对同轴分流器上脉冲电压的参数进行数据采样,计算得到脉冲大电流具体参数。该系统同时考虑了采样时延、采样速率等因素,降低了测量不确定度。经实验验证,本测试系统可靠性强,测量准确度高。