电化学分析系统中pA～μA微电流测量

为了提高电化学分析系统的分析速度和测量的准确度.探究如何对电化学分析系统中,既有慢变化又有快变化的pA～μA范围的微电流进行快速、准确的测量.基于定阻式I/V转换的方法,对pA～μA范围的微电流,设置了由微机控制的多个电流量程及自动调零电路,以及从软、硬件上进行抗工频干扰的设计.实现对宽范围微电流测量的量程快速搜索、转...     

用于FAIMS系统的微电流检测电路

为解决电容积分式电流检测法不能满足FAIMS快速测量要求的问题,设计了一种用于FAIMS系统的微电流检测电路。该设计运用I/V电阻反馈法对信号进行放大。通过屏蔽和滤波等设计,有效地降低了FAMIS系统对检测电路的高频电磁干扰。考虑到前端电路的噪声来源,采用合理的元器件和电路设计,运用两级放大将FAIMS系统中的pA级电流放大并转换到mV量级。通过采集卡,利用LabVIEW对测得的电流信号进行采集和数据处理。实验结果表明,该电路的测量精度优于0.1 pA,采样频率高于15 Hz。进行了FAIMS系统实验,测得系统输出的背景噪声为0.2 pA。以乙醇为实验样品,在载气（N2）流量为0.8 L/min的情况下,得到了乙醇的FAIMS谱图,证明了该微电流检测电路可用于FAIMS系统。     

基于电流取样调制的电阻低频噪声测试方法

针对现有电阻低频噪声测试技术的不足,提出了基于直流偏置和电流取样调制的噪声测试新方法。采用跨阻前置放大器对被测电阻噪声电流取样,采用交叉开关对取样的噪声电流进行调制。前置放大器的低频噪声电流和噪声电压不会受到调制,被测电阻低频噪声被调制到较高频率处。采用高通滤波有效抑制放大电路的低频噪声,以便提高放大电路的增益。采用同步相敏检测和低通滤波,进一步抑制放大电路的低频噪声,从而准确地检测被测电阻低频噪声。理论和实验结果表明:所提出的方法能够获得较高的电阻低频噪声测试分辨率,并准确地反映直流偏置下的电阻噪声特性。     

功率因数的实时精确测量方案探讨

在对传统的功率因数测量方法分析的基础上 ,提出了电力系统中的功率因数的基本算法 :即基于工频量的功率因数的求取方法。传统的测量方法 ,没有很好地考虑系统的不对称性所造成的谐波以及非周期分量对功率因数测量的准确性的影响 ,测量精度不够。本文提出的基于DSP技术的功率因数测量方法 ,充分利用DSP的计算功能 ,对电压、电流的采样序列信号 ,先进行带通滤波 ,再进行傅氏滤波 ,基本上消除了非周期分量及各次谐波对功率因数测量的影响 ,得到完全的基于工频的功率因数。前置的数字式软件带通滤波能够弥补常用的硬件低通滤波的缺点 ,能得到工频附近的频带信息 ,该信息再进行傅氏滤波 ,能够得到工频分量的电压、电流 ,从而可以得到基于工频分量的功率因数。     

功率因数的实时精确测量方案探讨

在对传统的功率因数测量方法分析的基础上,提出了电力系统中的功率因数的基本算法:即基于工频量的功率因数的求取方法.传统的测量方法,没有很好地考虑系统的不对称性所造成的谐波以及非周期分量对功率因数测量的准确性的影响,测量精度不够.本文提出的基于DSP技术的功率因数测量方法,充分利用DSP的计算功能,对电压、电流的采样序列信号,先进行带通滤波,再进行傅氏滤波,基本上消除了非周期分量及各次谐波对功率因数测量的影响,得到完全的基于工频的功率因数.前置的数字式软件带通滤波能够弥补常用的硬件低通滤波的缺点,能得到工频附近的频带信息,该信息再进行傅氏滤波,能够得到工频分量的电压、电流,从而可以得到基于工频分量的功率因数.     

基于罗氏线圈的室内电源负载电流检测电路设计

通过分析罗氏线圈的测量原理,设计了一款作为电流互感器的罗氏线圈及其信号调理电路,用以实时测量室内电源的负载电流。该罗氏线圈采用塑料圆环作骨架和漆包铜线为绕线,信号调理电路采用由新型低噪声的OPA 211构成的二级精密运算放大电路,其中,第一级运算放大电路将罗氏线圈感应出来的毫伏级电压信号加以放大,第二级运算放大电路采用钽电容作为积分元件,用以还原被测电流和对产生的干扰噪声信号进行滤波。实验结果表明:该罗氏线圈及其信号调理电路具有线性度好、测量精度高、制造成本低等优点,满足0.5级电流互感器工频电流测量要求,具有工程应用意义。     

基于多层可级联PCB空心线圈的磁场测量单元设计

为准确测量复杂电磁环境下特定频率的磁场信号,文中设计一种基于多层可级联PCB空心线圈的磁场信号测量单元。首先根据线圈的结构设计参数建立感应电压与磁场的线性函数关系式,接着构建带通滤波放大电路和锁相放大电路,滤除工频电磁干扰和增强测量单元的抗干扰能力。实验室单个、多个圆形载流回路磁场测量实验表明,磁场测量单元能够准确测量所需频率的微小磁场信号,误差在10%以内。实验结果表明,设计的磁场测量单元具有较好的性能,能够满足变电站接地网腐蚀检测时注入幅值1 A、频率1 k Hz的交流激励电流所产生磁场的测量需求。     

输电线行波故障录波装置减噪技术的应用研究

提取高信噪比的行波信号是提高行波故障测距准确度及故障原因辨识可靠性的关键。基于Rogowski线圈行波测量原理,提出一种行波故障录波减噪方法,首先,采用多级采样及工频滤波用于提高Rogowski线圈信噪比;然后,利用无源射频变压器单端转差分电路滤除共模干扰和辐射干扰噪声;最后,采用中值滤波算法滤除波形中的个别奇异点。现场运行结果表明:该方法能够实现幅值为12 A的弱故障行波电流的测量,且波形平滑度较好。     

多分立电流源低噪声JFET差分放大技术研究

结型场效应管具有输入阻抗大、噪声低的优点,已被广泛用于设计高性能瞬变电磁传感器前置放大电路。然而,由于同一型号JFET器件间参数差异较大,多个JFET器件差分并联放大时难以匹配工作。针对这一问题,本文提出了一种基于多分立电流源的低噪声JFET差分放大技术,结合每一路JFET放大支路电路特性单独设计恒流源,并调整为最佳静态工作点,以消除JFET参数离散性引发的放大支路不均流、无法可靠工作问题。最后,通过LTspice仿真与实际电路测试结果表明基于该技术设计的差分放大电路能够可靠工作,其中每一JFET支路电流均为4.68mA、增益达到40.00d B,且具有较低的本底噪声(0.51n V/■@1.10k Hz)。本文提出的新方法能够有效消除JFET参数离散性问题,为设计差分并联低噪声TEM传感器前置放大电路奠定良好的技术基础。     

基于模式切换的双有源桥型微逆变器优化调制策略

双有源桥微逆变器具有开关器件数量少，软开关范围大和可双向传输功率等特点，相较于其他微逆变器拓扑具有优势。该文对双有源桥型微逆变器3种调制模式的功率传输边界、变压器电流有效值和软开关范围进行详细分析，提出基于模式切换的优化调制策略。通过设计内移相角在工频周期内的变化轨迹，并利用前馈控制计算外移相角取值，使调制模式在模式2和模式3之间切换，减小变压器电流有效值，并实现所有开关管在整个工频周期内的软开关，从而提高微逆变器的效率。最后，搭建600W微逆变器样机，通过实验验证优化调制策略的正确性。     

一种多电极阵列腐蚀微电流检测方法

针对多电极阵列腐蚀电流十分微小很难准确测量的问题,文中结合STM32单片机技术,设计了一种基于多路电子开关切换实时比对测量的方法,获取较高精度的测量。在选用偏置电流极小的运算放大器的基础上,通过DAC自动调压、开关悬空与接地的切换方式,消除运放失调电压的影响;运用开关分别接地与腐蚀电极的切换方式,消除低频电流噪声的干扰,提高各阵列微电流的测量精度。实验表明:该方法能够完成腐蚀电极0.1μA级精度的测量。     

非线性绝缘的长周期梯形波响应特性测试系统

为了测试非线性绝缘电介质在低频电压激励下的响应特性,通过理论分析,提出了通过非线性绝缘介质在梯形电压波激励下的响应电流测试可得到非线性绝缘介质的电导特性和极化特性,并对测试系统的软、硬件进行了设计。硬件系统由信号发生器、线性高压放大器、微电流放大器、数据采集卡和计算机组成;在LabVIEW平台基础上开发了集数据采集、滤波、波形显示、数据存储等功能于一体的软件系统。阶跃激励下的响应测试证实该系统满足3Hz以下低频特性的测试,对线性和非线性介质的测试验证了系统设计的合理性。     

一种RTD单电源精准测量方法

根据当前工业上在用RTD元件作为精准测温时存在的诸多问题,通过采用浮空电流源激励、对测量信号进行滤波放大和差分补偿等措施,对测量方法进行了一系列改进,大大提高了测量的精度。通过仿真和实际应用验证,该方法可有效地消除测量系统中的线电阻、高频噪声、运放误差等多种负面影响,并具有较高的可靠性和稳定性。     

一种新型开关电源并联均流技术的研究

提出一种采用低通滤波器(RC积分器)加上比较器代替运放来产生电流误差信号, 是电路工作稳定的新型均流技术,详细分析电路工作原理和设计原则,并给出关键参数。     

脉冲激光测距主放电路设计

针对脉冲激光测距精度散布较大的问题,通过对单管构成的主放电路和基于高速运放构成的主放电路的对比分析,分别选择了以2N3904晶体三极管和AD8009运算放大器作为放大器件组成放大电路,确定了电路外围参数。在不同放大倍数、脉宽的条件下,实现了对于APD前置放大回波的二次放大,使放大后的信号能被后续的时刻鉴别电路检测。实验及仿真结果表明,单管放大电路在带宽、响应速度、信噪比方面均比运放具有更好的特性,有利于提高脉冲激光测距系统的精度。     

基于交流电桥的动态微弱电容检测电路

基于MEMS技术研制的微电容超声传感器,在超声波作用下其有效电容的变化量仅为飞法级,且变化速度非常快,检测很困难。本文提出的半桥式交流电容检测电路能把快速变化的电容信号转换为电压信号,并加载到高频正弦激励信号中,再通过放大、解调、滤波得出电容变化量。该电路能很好地抑制寄生电容的影响,有良好的线性和稳定性,在200kHz的超声波作用下灵敏度可以达到2.8mV/fF,基本满足对超声传感器电容变化量的检测。     

激光回波小信号宽带放大器设计

设计了一款激光回波小信号宽带低噪声放大器。选用低噪声、高带宽电流反馈型差分运算放大器THS4509,采用两级放大电路结构以获得较大的放大倍数,利用传输线变压器实现输出信号由双端到单端转换。为减小噪声,采用过渡带特性最好的椭圆低通滤波器滤除带外噪声。经实验验证,该放大器具有40 dB放大倍数、120 MHz带宽和小于10 mV(pp)的系统噪声,能对各种反射率条件下不同目标反射回的微弱激光小信号进行有效放大,较好地解决了远距离和低反射率目标物体测距问题,实际测试测距量程可达450 m。     

扫频型输电线路参数测量中自适应信号调理电路设计

设计了一种自适应信号调理电路,该电路主要由中心频率可调带通滤波器和自适应信号放大器组成。论文详细给出了基于数字信号控制器(DSC)、开关电容滤波器和程控增益放大器的实现方案。实验结果表明,该电路在200~800Hz的频带内具有良好的动态带通滤波和自适应信号放大功能,并在扫频型输电线路参数测量中得到了应用。     

测量高压差分探头1 MHz共模抑制比窄带放大器的研制

为了完整测量高压差分探头共模抑制比性能,需测量其50Hz~1MHz频率处的共模抑制比值。由于标准信号源的输出电平能力随着输出频率的升高而不断减小,1MHz时仅为20V左右,经过差分探头的衰减及共模抑制作用,使差分探头1MHz时共模输出信号电平极小,无法利用示波器进行测量。故研制了一台中心频率为1MHz的窄带放大器,该窄带放大器由低噪声高带宽放大单元和谐振选频单元组成,试验结果表明了其在输入电平50μV~1mV范围内的增益线性度优于±0.5dB,适用于差分探头1MHz频率处共模抑制比的测量。     

动态应变微光信号检测系统的设计

由光纤光栅因应变而产生的干涉光信号是比较微弱的,这样的光信号难以直接应用于对应变信号解调,为此设计了用于对微光信号进行处理的低噪声高增益高频放大电路。通过仿真验证了电路参数的合理性和可靠性,经过电路设计和相关调试,完成的光电转换前置放大和后续交流放大电路能够比较好地实现光电信号的转换和放大。对带有应变信号的电压数据进行采集处理,能够比较好地解调出动态应变变化,证明了设计的微光信号检测系统具有实用价值。