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。     

短路试验电流光纤测量技术研究

针对交、直流开关电器短路试验电流校准问题,提出光纤短路电流测量方法。建立了光纤电流传感器低频动态模型,通过时域、频域特性仿真确定了闭环检测系统的参数,并计算了传感器对直流和工频短路电流的响应,结果表明传感器的动态性能能够满足跟踪被测短路电流的要求。搭建了光纤电流传感器校准装置,校准结果表明:在直流5～300 kA、工频5～50 kA范围内,传感器样机的测量准确度优于0.2%。利用光纤电流传感器进行短路电流实验测试,并与目前普遍使用的分流器和罗氏线圈比较,结果表明:对于6～100 kA的直流短路电流,分流器与光纤电流传感器之间的相对误差小于0.3%;对于10～130 kA的工频短路电流,罗氏线圈与光纤电流传感器之间的相对误差不超过0.2%。研究工作为短路试验电流的测量提供了新的解决途径。     

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%。     

一种新研闭环大电流传感器校准装置

主要叙述闭环大电流传感器结构特点与工作原理,并对闭环大电流传感器校准现状进行分析。介绍了闭环大电流传感器校准装置研制解决的关键技术及装置组成、工作原理等。实验结果表明,该装置能够满足大电流传感器校准需要。     

新型光纤电流传感器的研制

光纤电流传感器运用Faraday效应,将光纤绕在电流母线上可以方便地测得电流母线中的电流,但光纤电流传感器的信号受环境振动、温度变化的影响严重,从而限制了其应用。本文从分析振动、温度变化的干扰机理出发,提出一种新型的在线校正方法来抑制干扰的影响,并进行了原理性实验。研究结果表明,用这种方法实现的光纤电流传感器在40～400A之间有良好的线性度和精度。     

光纤直流大电流传感器非线性机理及校准技术

非线性误差是干涉型数字闭环光纤电流传感器超大电流测量的主要误差源之一。借助琼斯矩阵方法,推导了光纤1/4波片不理想条件下传感器输出与被测电流的理论关系,确定了1/4波片的方位角和相位延迟误差是造成光纤电流传感器超大电流测量非线性的主要原因之一。仿真结果表明:在5~300kA范围内,方位角误差小于4.53°,相位延迟误差小于9.05°,可保证传感器的测量误差小于0.2%。搭建了光纤直流大电流传感器校准系统,提出了分段线性插值补偿方法校准光纤电流传感器的非线性误差。测试结果表明:非线性补偿后传感器的测量误差由最大的0.6%降低到0.1%以内,证明了非线性补偿方法的有效性。     

电流互感器在线校准方案设计

正一、电流互感器在线校准基本原理方案一:图1为电流互感器在线校准系统方案一基本原理图,它主要由标准电流互感器、无线数据采集发射装置和数据处理系统三部分组成。校准现场运用一台准确度为0.01%的开口式标准电流互感器与被检电流互感器进行比对,每台互感器均连接无线数据传输装置,采集数据进入数据处理系统,实时监控工作互感器的运行状况并进行误差分析。     

万安级标准直流恒流源的研制

直流大电流传感器由于缺少高准确度的万安量级的直流恒流源,一直存在量值溯源的难题。为保证输出电流的准确稳定,本文研究设计了由18个深度负反馈回路600A恒流源并联而成的万安级标准直流恒流源。同时,在其内部集成大功率二极管作为固定负载,利用单向导通性,确保单个恒流源输出电流的独立稳定。结果表明：该装置电流准确度优于0.01%,电流稳定度优于10ppm/2min,满足工业生产中高精度大量程电流传感器的校准需求。     

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.     

高精度位移传感器动静态溯源和校准装置的研制

介绍了高精度位移传感器的动、静态特性溯源和校准原理及其标准装置的结构组成,并对它进行了实验验证.该装置可根据位移传感器在实际测量中的使用状态以及幅频响应范围,生成相应幅频下的标准动态信号并产生标准振动,经过同步采集及频谱分析,可得到在不同频率下相对激光基准的幅相误差.其生成的标准动态信号量值可直接溯源到激光波长,并可对位移传感器实现0～30 μm下的任意间隔的线性校准和1～100 Hz下的动态校准,它还可用于在线传感器的动静态特性的校准.     

试飞测试系统压力参数在线校准方法与装置

当前试飞测试系统压力参数的校准主要采取拆卸后在实验室校准的方式,存在校准时间长,多次拆装容易造成接口损坏的问题。为了解决这个问题,研究一种压力参数的在线校准方法,实现了真实工况下的原位比对校准。通过实验获得了标准压力传感器在温度复合情况下的量值特性规律,构建了温度补偿模型,实现了标准压力值的准确获取。研制了由三个不同量程标准压力传感器、环境温湿度和大气压传感器以及在线校准软件等组成的校准装置,通过初步实验验证了校准方法和装置的合理性。该方法可以作为实验室校准的有效补充,降低校准的人力和时间成本,提高飞行试验的效率。     

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。     

制动系统气压传感器测试平台研究

为满足实际应用要求,设计一种新的制动系统气压传感器测试平台。该平台以DSP系统为核心,包括气压传感器、制动系统气压模拟装置、汽车气压仪表以及上位机。DSP接受上位机的实验指令后,气压传感器通过调理电路送给DSP系统板以实时测量当前实际气压值,并传递给上位机进行同步显示。测试结果表明:该平台人机界面友好,操作简单方便,可应用于气压仪表及气压传感器的参数测试、标定及相关的培训教育等领域。     

基于光频梳的乙炔稳频1542 nm激光波长测量研究

为了解决静强度变形测量试验中,拉线传感器两维角度偏转引入的测量问题,采用转台提供标准偏转角度、拉线传感器正交安装测试的方法,突破了变角度工作条件下的拉线传感器校准技术,提出了基于正交安装的灵敏度系数校准方法,构建了校准装置,并通过两个正交方向的灵敏度系数合成,提出了拉线传感器正交误差模型的建立方法,最终为拉线传感器变角度工作条件下的现场误差测算提供了方案,实现了静强度试验中变形量测量的快速评定。拉线传感器校准方法的探索,对其在测试领域的应用起到了促进作用。     

三维磁场精密测量系统的研制

介绍了三维磁场精密测量系统的研制,利用差动方式连接的6个霍尔元件构成三维磁场传感器,通过压频变换器完成数据采集,并采用电压比测量法来补偿温度变化对霍尔元件输入电阻的影响．对系统进行了高精度的标定,消除了温度变化对霍尔元件灵敏度系数的影响．标定后的系统达到了0．5％的精度,并利用这一系统对高速磁悬浮列车的气隙磁场进行了测量．     

基于霍尔效应的感应式瞬时旋转角速度传感器

设计了一种基于霍尔效应的感应式瞬时旋转角速度传感器,主要包括定子铁心及绕组、霍尔元件和永磁转子3大部分,且永磁转子的磁通在空间气隙中呈正弦规律分布。传感器工作时,永磁转子与被测旋转设备同轴连接,永磁转子的磁场与定子绕组匝链耦合,绕组中产生与瞬时旋转角速度呈对应关系的感应电动势。由于定子绕组与霍尔元件的控制端直接连接,则霍尔元件中存在电流,在永磁转子磁场的作用下,霍尔元件产生与瞬时旋转角速度成正比的直流霍尔电势。推导了传感器的输出特性,并对传感器进行了特性测定实验,结果表明其灵敏度系数约为203 mV/(rad·s^-1),线性误差约为0.5%。     

传感器比较式电子计价秤校准装置的研制

贸易结算用电子计价秤是国家必须强制检定的工作计量器具,但使用中检验项目繁多,人工操作效率低.针对这一问题,提出了一种利用高精度称重传感器作为检定标准器替代标准砝码实现电子计价秤使用中检验的方法,并研制了一套传感器比较式电子计价秤校准装置.该装置利用直线步进电机闭环控制技术产生精密重力,由高精度电路进行信号采集处理,具有显示和通讯功能.实验表明,传感器线性度为0.023%,分辨力为0.001kg,回程误差为0.002kg.装置在0～30kg称量区间最大示值误差为0.003kg,校准点20kg处扩展不确定度为0.0047kg,满足电子计价秤使用中检验的不确定度要求.