高精度交流电压有效值测量技术研究北大核心CSCD

为提高交流电压有效值的测量精度,对高精度交流电压有效值测量技术进行了研究,采用交流数字采样的方式,基于等效采样的积分算法与过零检测采样,通过基抖动误差抑制实现交流电压有效值测量不确定度为40 ppm的指标。通过实验测试验证,所开发的交流数字采样系统工作稳定可靠,可以实现高精度交流电压有效值的测量。     

基于太阳敏感器的移动式太阳跟踪控制系统研究

针对移动设备太阳能供电需求问题,开展了高精度移动式太阳跟踪控制系统研究。采用一种新型的大视场、高精度太阳敏感器,基于双轴跟踪方式研制了移动式太阳跟踪装置;并针对移动平台不间断晃动、非直线行驶、转弯导致跟踪不稳、精度降低甚至跟踪目标丢失等问题,结合太阳敏感检测特点,提出了选择性位置式PID跟踪控制策略。对跟踪系统进行了车载试验,结果表明,相比于传统的四象限传感器跟踪,基于太阳敏感器的跟踪系统搜寻视野达120°,精度达±0.5°,具有响应速度快、跟踪精度高、稳定性好、目标丢失后找回快等优点。本文为移动式太阳跟踪提供了一种可靠可行的新方案,该方案稍加改进还可用于高空太阳电池标定等领域。     

一种下限为5×10^(-16)Pa·m^3/s的高精度超灵敏度检漏装置北大核心CSCD

为了解决长寿命、高可靠真空器件的封装检漏需求,研制出下限可达5×10^(-16)Pa·m^3/s的高精度超灵敏度检漏仪。当前基于动态分流原理的通用检漏仪由于引进质谱计分析室的示漏气体量小致使实际检漏下限为10^(-11)Pa·m^3/s,通过软件修正实现的检漏下限可达10^(-12)Pa·m^3/s;基于累积法的超灵敏度检漏下限可达5×10^(-15)Pa·m^3/s,该方法采用商用漏孔作为参考标准,通过线性递推得到的检漏结果偏差可达一个数量级以上,严重影响特殊应用领域器件的高可靠性和寿命。本文在原有的研究基础上,提出累积比较检漏方法。在特殊加工的累积室中对示漏He气进行累积,使其形成的分压力在质谱计测量范围内;通过对累积室内壁的特殊工艺处理获得了更小的示漏气体本底压力;用新研制的下限为5×10^(-16)Pa·m^3/s高精度流量计作为参考标准比较获得被检测器件漏率,避免传统采用自身偏差较大的漏孔作为参考标准和使用线性递推得到漏率引入的较大偏差。实验结果证明,所研制装置的检漏范围为10-12～5×10^(-16)Pa·m^3/s,检漏结果的不确定度为5. 3%～13%。     

卫星太阳敏感器模拟器校准技术研究

针对卫星姿轨控半实物仿真系统的技术要求,提出了一种用于太阳敏感器模拟器的校准装置。校准装置以FPGA和AVR单片机为控制核心,微型单板电脑模拟动力学计算机,通过网口进行指令的上传下达。内置信号调理电路、高精度采集模块,数据解算模块等。该校准装置集成度高,替代了原有由数字表、动力学计算机等组成的复杂校准系统,有效地降低了成本,提升效率约40%,实现了太阳敏感器模拟器的快速全过程在线校准。     

一种基于对称结构的固体材料放气率测试装置设计北大核心CSCD

为了解决小于10-8Pa·m^(3)/s的固体材料放气率测试问题,设计出一种基于对称结构的测试装置。通过对称结构的两个相同真空室分别作为样品室和空载参考室,避免了采用一个真空室先后分别测量空载时本底放气和放置样品后放气重复过程及引入的较大测量偏差;采用耐高温特殊石英材料制成的低放气率真空室,为实现放气率比较小的固体材料测试解决了真空室本底放气的限制条件;设计出用同一台真空计通过转换气路分别测量样品室和空载室内压力的对称结构,避免了原有动态流量法采用两台真空计分别测量时由于灵敏度的差异而引入的较大偏差;装置集成了标准气体流量计用于真空计的在线校准,提高了测量结果的准确性;采用的对称结构陶瓷加热炉,对样品实现25℃~1000℃范围的加热,设计的装置对材料放气量的测量范围为5×10^(-6)Pa·m^(3)/s~5×10^(-10)Pa·m^(3)/s。     

高精度FFT算法在介损监测中的理论与仿真研究

在电力设备介质损耗在线监测中,由于对连续工频周期信号的截断和非同步采样,会给基于传统FFT的谐波分析法带来显著的误差。笔者在前人的基础之上,对高精度FFT算法进行了详细的推导,并给出了加Blackman-Harris窗插值算法的实用公式。针对实际电网频率波动引起的非同步采样,通过MATLAB软件对普通FFT算法、加Blackman窗和加Blackman-Harris窗的插值算法进行仿真。仿真结果分析表明采用加Blackman-Harris窗插值的高精度FFT算法可以有效地降低测量误差和提高监测精度,满足现场电力设备介损监测的要求。     

用脉冲星的脉冲序号复现坐标时方法

为实现包括地球和地球以外的时间统一, 需要运用相对时间观的两种时间来替代目前时间计量体系中的标准时间, 这两种时间分别是:原时和坐标时, 其中坐标时可溯源到脉冲星时间基准上。 为构建简单的本地轨道参数历表, 阐明分层嵌 套的空间包含关系, 形成时间相对统一的观点。 从计量角度, 提出了一种脉冲星复现坐标时的理论, 运用相对时间观中的时 间和空间不可分割观点, 归纳了统一时间的广域坐标系所必须具备的基本特征, 强调了原点观者的特殊性, 提出了基于原点 观者的脉冲星脉冲序号和初始历元的定义方法。 首先, 把一组脉冲星的脉冲序号约定为坐标时基准, 用来复现坐标时, 约定 一组脉冲星的脉冲周期为固定的常数数组, 约定后不再测定,常数的单位仍是国际单位制[秒], 常数可理解为脉冲序号的坐 标时间隔与[秒]之间换算的系数。 然后,基于平面电磁波模型, 把脉冲星的脉冲电磁波经过原点的时刻与脉冲序号一一对应, 于是原点观者的坐标时与连续的脉冲序号成为线性函数关系, 最后, 分析了脉冲星稳定特点, 给出了以一组序号为变量的脉 冲星集合稳定性判据。     

基于等离子体能量密度的航天器表面电位估计

空间等离子体状态对航天器表面充电具有重要影响。为了利用等离子体状态参数表征可能发生的严重充电事件,研究了基于等离子体能量密度的航天器表面电位快速估计方法。首先通过数值仿真考察了航天器表面铝材料表面电位随等离子体浓度和温度的变化关系,得出了表面电位关于等离子体能量密度的线性拟合公式。然后对拟合公式进行归一化处理,提出了利用无量纲系数估计航天器表面电位的方法,并解释了拟合系数的物理意义。利用单变量变化趋势对估计式中的系数进行拟合,可得到与数值仿真结果十分接近的拟合结果。将电位估计方法应用到其他几种常用的航天器表面材料上,均取得了较好的估计结果。该电位估计方法能够快速得到等离子体参数波动情况下的航天器表面电位变化结果,有助于实现基于空间等离子体天气的航天器表面严重带电事件的快速预报。     

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105~10-7 Pa现场真空计校准装置的设计北大核心CSCD

针对现场真空校准需求,设计出校准范围为105~10-7 Pa的现场真空计校准装置。装置集成了比较和标准流导两种校准方法,采用模块化设计减小了装置的体积和重量;通过触摸屏或计算机实现自动化数据采集及操作控制,装置能够自动出具并上传校准证书;校准室通过特殊工艺处理及双极串联抽气机组抽气,设计的极限真空度为10-8 Pa量级;采用流导法和定容法设计出10-2~10-10 Pa·m3/s的复合型标准气体流量计,解决了宽量程标准流量的提供问题。本现场真空校准装置设计的校准范围为105~10-7 Pa,外形尺寸不超过500 mm×500 mm×600 mm,主体重量小于50 kg,具有校准范围宽、便携、自动化程度高等优点。