基于四象限探测器的线性光学电流互感器

基于径向检偏原理的线性光学电流互感器(OCT)将磁致旋光角转换为同步旋转的光斑图像,通过电荷偶联相机对光斑条纹定位实现电流测量,克服了传统光强检测模式的动态测量范围窄、非线性、光功率依赖性、线双折射干扰和温漂等缺陷。但是其图像检测方法仍然存在成本高、分辨率低、算法误差大等问题,尤其是在小电流测量时误差较大,难以达到S级要求。针对这些问题,提出了一种采用四象限探测器测量光斑图像旋转角的方法并应用于线性OCT中,具有成本低、算法简单、分辨率高、精度高等优点。经过理论分析和实验验证,在±40°磁致旋光角范围内测量分辨率提高了近100倍,测量准确度从0.5级提高到了0.2S级,图像检测单元的成本降低了95%以上。     

一种基于径向偏振解调的线性光学电流传感器

提出了一种基于径向偏振解调的线性光学电流传感器。采用集磁式传感头,由两块导磁板将气隙磁场引出,直通式光路由通光孔经过气隙磁场,不需要反射棱镜,根除了反射相移,有利于改善传感器的稳定性。采用径向偏振光栅将法拉第旋转角转换为环形光斑的同步转动,由四象限探测器对光斑定位得到待测电流。经理论分析和实验验证,传感器的测量模式与光强无关,法拉第旋转角测量范围为43,测量准确度0.2S级。     

BGO晶体固有线性双折射及其温度特性的定量研究

BGO晶体的固有线性双折射及其温度特性严重制约着光学电压互感器(OVT)的实用化进程,对其进行定量研究有助于提高和改进OVT的性能。文中提出了一种晶体劈干涉条纹图像法,通过测量干涉条纹的移动实现对BGO晶体内部固有线性双折射及其温度特性的准确测量。文中采用琼斯矩阵对测量原理进行了推导,并给出了测量实例和验证结果。结果表明,单位长度的BGO晶体固有线性双折射会给OVT带来约1.0%的测量误差;考虑温度特性,误差约为1.2%,对于OVT必须具备0.2%的测量准确度是一个严重挑战。文中提出的方法与传统的光强法比较,不受光源功率波动的影响,在测量过程中无需调节光学元件,不会引入额外的误差,测量准确度提高了约一个数量级。     

计及谐波的J-A磁滞模型修正

J-A磁滞理论被广泛应用于电磁式电流互感器的磁特性建模,但是在谐波条件下该模型存在较大的误差。针对这一问题,文中对各次谐波分别修正经典J-A模型参数,利用遗传退火算法进行参数辨识,然后将各次谐波的磁特性进行线性叠加,实现非正弦激励下电流互感器的磁特性建模。采用该修正方法的前提是计量用电流互感器的非线性误差符合规定的0.2S级,因此对各次谐波磁滞回线的仿真分析与误差修正均近似适用于线性叠加原理。以采用纳米晶材料的0.2S级电流互感器为例,对角差与比差进行仿真分析与实验验证,结果表明经过参数修正的J-A模型改善了谐波条件下的测量准确度,多次谐波磁特性的近似线性叠加方法对测量准确度的影响可以忽略不计,从而确认计及谐波的J-A磁滞模型修正合理有效。     

中国"张衡一号"电磁监测卫星计划进展

世纪之交,国际上围绕地震是否可以预测开展了一场学术大讨论.以这次大讨论为契机,国内外科学家前所未有地展示了大量的观测数据和分析结果并开展了系统深入的交流互动,陈运泰院士借用戈达德的话总结认为:"慎言不可能,昨日之梦想,今日有希望,明日变现实."2003年2月18—19日,中国地震局联合国家国防科工局、科技部和国家自然基金委在北京组织香山论坛,叶叔华、许厚泽、宁津生、刘经南、马宗晋、马瑾等院士专家与会讨论并呼吁发展专用的地震卫星,以建设地震立体观测系统,提升多物理场三维观测能力,为推进地震预测科学研究突破奠定基础(图1).     

一种测量1/4波片相位延迟量的新方法

提出了一种通过软件计算输出椭圆偏振光矢的长短轴来测量1/4波片相位延迟量的新方法,其测量光路简单易行,仅由光源、起偏器、待测1/4波片、检偏器和光功率计组成,测量结果通过Mathcad进行分析运算,得到波片的相位延迟量。文中详细论证了新方法的原理过程,给出了应用实例与误差分析,结果表明:新方法的绝对测量误差小于0.26。该方法的主要优点是光学器件少,操作简单,易于实现,引入误差小,测量精度高。     

实现线性测量的光学电压传感器设计

设计了一种采用径向偏振光栅实现线性测量的光学电压传感器。将光学晶体的电光相位延迟角转化成环形光斑的同步旋转,由图像转换器将环形光斑转换为条形光斑,通过图像采集系统定位条形光斑暗纹的中心位置来获得被测电压值。应用琼斯矩阵证明了光斑暗纹中心位置与晶体电光相位延迟角之间的线性关系,给出了计算方法,并给出了锗酸铋(BGO)晶体和铌酸锂(LN)晶体的实验验证。结果表明该光学电压传感器的测量模式与光强无关,可直接测量172°的电光相位延迟角,测量误差小于0.5%,实现了对电压的线性测量。     

改善纵向调制光学电压互感器内电场分布的新方法

基于纵向调制Pockels效应的光学电压互感器(OVT),其电光晶体内电场分布的均匀性对测量结果影响很大。通过对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构进行电场仿真分析可知,由于晶体内电场分布不均匀,当晶体薄片或光路的角度发生微小偏移时,其通光路径上的积分电压误差一般为0.2%左右,接近或超出了0.2%的准确级要求。为改善其内电场分布,文中针对多片晶体叠层的纵向调制OVT结构,提出了石英介质分层法,通过ANSYS Maxwell有限元分析软件和实验验证了方法的有效性。在保证有效提高半波电压和测量灵敏度的前提下,可以使积分电压误差降低到0.05%以下,保证了0.2%的准确级要求。     

IPv6地震烈度传感器网络管理系统设计

为了满足地震台网观测、流动观测,以及地震预警与应急响应等技术需求,设计了一种基于IPv6技术的地震烈度传感器网络管理系统.该网络管理系统综合运用了数据采集、处理,以及网络服务与关联等关键技术,实现了地震数据的实时处理、可视化展示和地震烈度速报等功能.该网络管理系统设计采用三层体系结构的开发模型,提高了数据管理系统的响应速度和事件处理能力.系统集成实验表明:该网络管理系统能够独立完成拓扑管理、故障管理、安全管理、数据管理与日志管理等功能.