有源电光调制式高功率瞬态电场传感器的研制

瞬态电场防护及应用技术的研究离不开瞬态电场测试系统;文中基于有源电光调制法,研制了一种高功率瞬态电场传感器;通过建立该传感器的等效电路模型,并借助CST仿真建模,分别从频域和时域角度分析了传感器的接收特性,并得到了一致的结果;最后利用脉冲噪声模拟器和吉赫兹横电磁波小室对研制的传感器性能进行了测试;结果表明:接收天线为单极子天线,天线负载采用高阻时响应电压与被测电场场强成正比;研制的传感器带宽为10kHz～314MHz,可用于纳秒级高功率瞬态电场的时域测试。     

激光供电脉冲电场传感器设计

为解决复杂电磁环境中脉冲电场传感器的供电问题,设计制作了一种基于激光光电池供电的脉冲电场传感器,该传感器由激光光电池供电电路、电光转换电路和单极子天线构成。设计制作了采用恒流源电路驱动半导体激光器、光电池、来驱动构成的激光光电池供电电路,可将输入的特定波长的激光能量转换成电能提供给负载或者传感器端使用,从而能够实现远距离的非接触式供能。设计了一套系统标定设备,在一定空间内产生符合测试要求的电场。不同类型的传感器被安装在测试空间内,用来测量模拟器所产生的电场和磁场以及测试体内部电场、磁场等数据及波形,对电场传感器瞬态及稳定标定。测试结果显示,研制的脉冲电场传感器测量3dB带宽在20kHz~500MHz,动态范围100V/m~60kV/mm,负载阻抗125Ω,线性度优于10%,瞬态标定满足上升沿小于3.5ns。     

基于LTCC工艺的数字三轴加速度传感器的研制

将微机械加工工艺与混合集成技术相结合,设计并制作了具有RS422标准接口的数字三轴加速度传感器。采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺将敏感元件、信号调理电路、模数转换电路和接口电路集成于一体,集成后的体积为45mm×45mm×15mm,实现了传感器的数字化、小型化和模块化,并大大提高了系统的测量精度和可靠性。     

基于边缘电场传感器的大范围位移测量方法

主要研究基于边缘电场传感器的位移测量方法,由于在测量位移时交叉指型传感器互导电容的变化具有周期性,因而可以实现大范围的位移测量.运用Ansoft Maxwell有限元仿真软件对边缘电场传感器的二维半波长模型进行了仿真分析,仿真结果表明当传感器工作区间内有物体移动时,会改变传感器的电场分布,使传感器互导电容发生周期变化.设计了一个简单的、低成本的调理电路,可以将电容变化转化为电压输出信号,得到边缘电场传感器输出电压与电容的关系.对电极尺寸为35 mm×30 mm×0.02 mm的边缘电场传感器进行了测量实验,实验结果与仿真结果吻合较好.     

产品·市场·信息

<正> 新型光集成传感器 日本大阪大学研制成功一种采用非对称X分支的光薄膜波导的光集成传感器。这种传感器能够测量温度、压力和微小位移等物理量。它是利用两束光波的相位差随着被敏感的温度。压力而改变的特性,并把此变化转换为数字最,利用微机检测。它与一般传感器相比,体积小、电绝     

基于基片集成波导和消逝模谐振腔的压力传感器设计

提出一种新型的基于基片集成波导和消失模谐振腔的压力传感结构。设计了圆形空腔,当施加外界压力时,圆形空腔发生形变从而使谐振腔谐振频率变化。采用共面波导线对谐振腔进行耦合馈电并将频率信号传输出来。通过读取传感器的回波损耗参数( S11)来表征压力与频率的关系。利用高频仿真软件HFSS对谐振腔进行了仿真设计和优化,设计尺寸为30 mm×30 mm×1.93 mm,与传统谐振腔相比体积明显减小。传感器基底为Rogers 4003C板材,采用PCB技术进行加工。搭建压力测试平台对传感器进行测试,结果表明在0~3 N的压力范围内变化100 MHz,绝对灵敏度为25 MHz/N。仿真和实测结果比较吻合,验证了所设计压力结构的有效性。     

测量电场的铌酸锂光传感器综述

铌酸锂(LiNbO3)光传感器具有灵敏度高,不受外部电磁场干扰的特性,吸引了越来越多科研工作者的注意。对基于不同类型传感器的制作工艺、传感原理和适用范围,介绍了3种用于测量电场的铌酸锂光传感器,它们分别是:基于Mach-Zehnder波导调制器与微多环天线的集成方位角铌酸锂光传感器;铌酸锂介质波导光传感器;室温直接粘接的铌酸锂晶体层高电压光传感器。     

高g光学微腔加速度计的结构设计

针对高量程加速度测试需求,提出了一种基于光弹效应的新型光学加速度传感器;利用MATLAB软件和时域差分有限元(FDTD)对微环谐振腔悬臂梁加速度计的结构进行优化设计,详细分析了波导传输模态,传感器灵敏度以及工作带宽与波导尺寸、微悬臂梁尺寸的关系。在优化设计的基础上,通过ANSYS软件对悬臂梁的抗冲击性能进行仿真,其抗冲击可达104gn,灵敏度为10-2pm/gn,能有效满足高冲击、强烈振动场合的特殊测试要求,可以应用于侵彻系统,并为集成小型化高灵敏抗冲击微光机电系统(MOEMS)传感器提供理论参考。     

一种用于±800kV换流站的电场记录仪的研制

针对现有设备不能有效地测量±800kV换流站阀厅直流侧母线泄流过程产生的交直流混合电场的问题。分析了振动电容式传感器的交直流电场测量原理,利用此原理结合相敏检波、ARM、uIP协议等现有技术及设备,研制了一种电场记录仪。该记录仪可以对有限幅度下DC-50Hz带宽的电场进行长时间连续测量,能够实现测量数据远程实时显示、存储以及控制等功能。实验测试该仪器能够有效、准确的测量并记录有限幅度下DC-50Hz的交直流电场信号,可以应用到记录±800kV换流站阀厅高压直流侧母线泄流过程产生的电场。     

电容式压力传感器微电容测量集成电路的研制

采用开关电容技术的Boxcar(时域平均)积分原理设计,为测量电容式压力传感器的微电容的接口电路已提出。它由Boxcar积分器,锁存器,脉冲宽度调制器和控制信号电路组成。该接口电路,采用3μm P-阱CMOS双层多晶硅栅工艺研制,管芯面积为2.5mm×3.5mm.测试结果表明,接口电路具有较好的灵敏度,它能将硅集成电容式压力(加速度)传感器集成在同一芯片上,实现一体化。     

新型电场传感器应用于输电线电场测量

基于高性能的微电子机械系统(MEMS)工频电场传感器系统开展了高压架空输电线下电场测量应用研究.为了获得电场分布规律,基于模拟电荷法,建立了输电导线的二维电场计算通用模型.传感器系统核心敏感芯片基于电荷感应原理,采用MEMS技术加工制作.在0~1000kV/m工频电场范围内,传感器系统的总不确定度为1.53%,分辨力达到了20V/m.仿真与测试结果表明:35kV与10kV输电线下的电场计算结果与传感器系统的测量结果偏差分别为6%和10%,并与传统的Narda EFA-300电磁场分析仪测量结果具有较好的一致性.     

电容式交变电场传感器与工频电场检测试验研究

介绍了交变电场传感器的设计方法,并进行了原理分析和理论推导,在此基础上进行了电场测量装置的制作,使用该装置在500 kV输电线下、变电站内的220 kV开关间隔与标准仪器进行了对比测量,结果证明使用该传感器的电场测量装置在1 kV/m以上场强范围内具有较好的线性度,测量数值与PMM8053仪器相比较具有较大的相关度,并具有较好抗干扰能力和稳定性,适合于电力系统工频电场长时间监测。     

一种新型光纤电流传感器的研制

根据铌酸锂晶体(LN)在外电场作用下的线性电光效应及法拉第电磁感应原理,本文首次提出了一种独特、新颖的光纤大电流传感器.在50～300A测量范围内,得到了线性度优于1.09×10~(-2)的结果.由于利用了晶体折射率的变化与电场一次方成正比的关系,对波形分析带来很大方便,不仅能测量工频电流,而且也可测量脉冲电流.     

1×16微机电系统光纤连接器阵列的研制

一种基于MEMS工艺的硅基阵列化光纤连接器,具有微型化、可集成制造和重复性好等特点。每个单元利用硅V型槽与其上集成制造的电沉积流线型曲面金属镍盖板的组合形成了方便光纤插拔的喇叭口形导引通道和可实现光纤定位及精确自对准的双悬臂梁形夹持通道。采用Ansys软件对双悬臂梁结构在不同的厚度与翘曲位移条件下对光纤产生的压制力进行建模与仿真,并将其与理论分析结果进行比较。成功地将单元扩展成1×16阵列,体积仅为6.8mm×15.2mm×0.5mm,各单元插入损耗约为0.3 dB。     

基于S0I光子集成技术的高速微型光子开关及大规模矩阵光开关

光开关及矩阵光开关是在多个光信号通道之间实施信号交换的操作器件,可以在任何输入端和输出端之间建立信号连接。本项目利用先进光波导技术研制与开发高速集成光开关与矩阵光开关。利用绝缘体硅（SOD技术和硅材料的电光调制效应研制超高速光子开关,开关速度为纳秒量级;进而利用超短网络结构研制高度集成大规模矩阵光子开关,这也是本项目两个主要创新点。     

电容/图像法同体积场成像传感器

本发明公开一种电容/图像法同体积场成像传感器,包括电容层析传感器和测量管道,电容层析传感器包括屏蔽罩和设置在测量管外的测量电极,测量电极沿轴向两端设有端屏蔽,端屏蔽、测量电极和屏蔽罩是多孔网状结构,测量管道采用透光的玻璃材料。与现有技术相比,本发明通过光透传感器引入同测量域光学图像"硬场"信息,可增加测量信息量,实现同体积场测量,通过轴向、横断面信息互补、修正,提高检测精度,拓展测量范围,对稀相密相均可成像。     

雷电快电场测量仪幅频特性的时域标定方法研究

介绍了一种快电场测量仪时域标定的方法,即基于输入－输出误差模型的时域标定法,并将时域标定结果与频域标定结果做了比较,针对如何选取合适的时域模型阶数,介绍了一种最终预报误差法,提高了数学模型与传感器系统的吻合度, 设计了快电场测量仪的逆系统模型,对失真的时域波形实现低频补偿,该逆系统模型可直接用于校正实测数据,校正结果表明本文所提方法的有效性和实用性。     

用于机械臂末端感知的激光测距传感器设计

为了提高轻型机械臂的末端感知及操作能力,研制了一种用于轻型机械臂末端感知的近距离大测量范围的高集成化微小型激光测距传感器.基于三角法测距原理,以线阵CCD作为光敏感元件,以FPGA作为主控器,根据传感器分辨率的分布要求设计光学系统,使传感器具有测距范围大、测量最近距离近和测量速度快的显著优点.传感器利用光机电一体化设计思想,采用柔性PCB折叠电路、微小型光学元件和机械封装,实现了高集成化微型化设计.所研制的激光测距传感器测距范围为25mm~350mm,体积47mm×50mm×15mm,质量70 g,测量时间1 ms.实验结果表明,该测距传感器易于集成于机械臂控制系统,适用于末端感知,能够有效提高轻型机械臂末端定位精度.     

基于磁致伸缩位移传感器原理测量波导丝泊松比与线膨胀系数

波导丝是磁致伸缩位移传感器的核心元件,为快速测量波导丝泊松比与线膨胀系数,基于磁致伸缩位移传感器原理,提出了波导丝线膨胀系数与泊松比的测量方法。根据应力波传播特性以及应力波波速受温度影响的特性,构建了波导丝线膨胀系数、泊松比与波速的数学模型;利用传统的磁致伸缩位移传感器结构,测量了波导丝在25℃、50℃时的扭转波波速;设计了波导丝纵波激励结构,测量了波导丝中扭转波、纵波在传播距离相同时的传播时间;计算了波导丝线膨胀系数与泊松比。实验结果表明:实验中Fe-Ga波导丝的泊松比约为0.302,线膨胀系数约为18.70×10^-6/K。本文旨在深入探索波导丝弹性参数的新型快速测量方法,为传感器中波导丝的选型提供新思路。     

基于合成场强仪的输电工程地面合成电场研究

高压直流(DC)输电线路交叉跨越是我国特高压(UHV)技术发展中出现的问题。由于两回DC线路相互影响,交叉跨越区域内合成电场呈复杂的三维分布,UHV DC输电工程地面合成电场计算较为困难。选取典型±800 kV UHV DC输电工程进行地面合成电场的实测研究。参照GB 39220—2020,采用HDEM-01合成场强仪进行野外现场实测。测量参数为有效期内的场磨传感器上积聚的电荷量。测量结果与运行初期实测数据的对比结果表明：±800 kV换流站周边运行初期合成电场强度略低于后期,且整体水平较低;沿线电磁环境敏感目标运行初期、后期的实测数据中,74%的数值小于5 kV/m。通过此次研究,明确了UHV DC输电工程合成电场不同时期的特性。该研究有助于推进UHV DC输电工程的快速建成,并提高其运行安全性,从而推动电力工程建设的发展。