压电薄膜三维重载力传感器设计与实验

面向高性能轴承滚动体成型质量监控领域对重载多维高频强冲击载荷动态测量力传感器的急需,提出了一种基于PVDF压电薄膜三维重载力传感器新的结构形式及其测量原理,实现三维重载载荷动态测量。传感器敏感元件由上、中、下3层压电薄膜组组成,三维力变化引起每组不同面域切割的压电薄膜电荷量变化,从而实现三维力大小计算。传感器支撑壳体起到分载作用,从而实现重载载荷测量。对传感器样机进行了准静态标定实验,结果表明,该传感器具有较好的线性,非线性误差小于2%,能完成重载场合下的动态测量要求,为压电薄膜力传感器在重载多维载荷动态测量领域提供了重要的设计、研制及应用参考依据。     

雷电压及雷电流组合测量技术研究

在国内外．雷击事故严重威胁到电网的安全。对输电线路上雷电流和雷电压波形的测量系统进行研究,对电网防雷具有重要意义。研究了直接测量高压输电线路上雷电流和雷电压波形的组合测量传感器。其电流传感器采用自积分Rogowski圈;电压传感器采用自积分式电容分压器的原理,使用Rogowski圈的铝屏蔽壳作为高压臂电容的极板。8／20μs的标准雷电流和上升时间250rls的冲击电流试验表明,本文研制Rogowski线圈具有较好的频率响应特性和稳定的较小的灵敏度。冲击电压试验表明,所研制的电压传感器可较为准确地测量0．5／49μs和1．2／66μs冲击电压波形。该组合测量技术符合雷电测量要求。     

基于地磁传感器的旋转弹姿态存储测试系统的设计

传统的由加速度计和陀螺组合而成的惯性测量系统,由于安装时存在误差,并且误差随时间积累导致无法计算出准确的姿态角,且不能承受较高的冲击。地磁传感器具有误差不随时间积累、使用简单、量程范围广的优点,在姿态测试中有广泛的应用空间。本文通过分析旋转弹的滚转姿态的测量环境和需求,设定了基于薄膜式地磁传感器的旋转弹滚转角姿态存储测试系统的性能指标。根据制定出的技术指标,进行了测试系统硬件电路中调理电路部分的设计。最后介绍了测试系统针对恶劣的测试环境采取的提高系统可靠性的措施。     

基于PVDF柔性压电薄膜传感器的GIS故障快速定位系统的研究

利用新型PVDF柔性压电薄膜设计出了一种用于检测和定位GIS闪络故障位置的装置,为验证基于新型PVDF压电薄膜传感器GIS故障快速定位装置的可靠性,设置了GIS交流耐压试验中四种典型的导致GIS发生闪络的缺陷模型,开展了不同放电缺陷模型下的GIS闪络故障定位装置实用性研究。研究表明:通过比较各气室声强大小,基于新型PVDF压电薄膜传感器GIS故障快速定位系统能快速有效定位GIS故障位置,避免重复打压对GIS绝缘造成累积性的破坏。     

特高压输电线路雷击闪络电流的测量

为测量雷电参数,提出一输电线路杆塔的雷电流实测系统即在绝缘子串杆塔侧金具上钳套罗果夫斯基型电流传感器,测量雷击时的闪络电流,进而算出雷电流幅值;以110kV同杆双回线路为例,分析了反击和绕击时闪络电流的频谱,从而确定了传感器的测量频带。实验室中冲击大电流试验研究传感器及测量系统准确性、稳定性和线性度的试验表明:该测量系统能准确反映各种波形的冲击电流幅值,且稳定性和线性度很好。     

基于磁阻传感器的炮口速度测量技术研究

本文采用一种基于磁阻传感器对炮口速度测量的方法.在分析磁阻效应的基础上,采用磁阻传感器进行炮口速度测量的方法,设计了相应的信号调理电路及数据存储测试系统;对测量得到的电压信号波形进行整形处理,计数后就可准确获得炮弹的转数;根据炮弹转速和轴向速度的关系就可以准确得到炮弹的轴向速度,从而为一维弹道修正引信的设计提供准确的炮口速度.     

基于微分环的输电线路雷电流非接触式测量方法

雷电流的测量在电网雷电防护中至关重要,获取准确的雷电流大小以及波形才能采取正确的防雷保护措施。针对当前输电线路雷电流安全准确测量的难题,将脉冲功率测量技术中被广泛应用的微分环应用于输电线路雷电流的测量,提出了基于微分环的非接触式输电线路雷电流测量方法,并介绍了微分环测量雷电流的原理以及基于微分环的雷电流测量传感器的设计。实验室中冲击大电流的试验表明:针对不同的测量距离,通过选择适当的微分环尺寸及微分环匝数采用合理的屏蔽措施,并结合自积分,则该传感器能够准确反映被测电流的波形及幅值,且其具有安全性高、抗干扰能力强、线性度好、测量精度高等特点。最后基于FDTD建立了雷击输电线路的三维模型,对雷击瞬态磁场传播特性进行了仿真分析。结果表明:雷击输电线路时,杆塔周围的瞬态磁场能够准确地反映各导线上的电流波形及幅值情况,说明基于微分环的输电线路雷电流测量方法是可行的。     

振荡冲击电压下针板缺陷局部放电研究

为了研究振荡冲击电压针板缺陷局部放电(PD)特性,设计了产生波形符合IEC60060-3规定的振荡冲击波形发生器,根据等效电路模型,推导出波形参数表达式;研究了线圈匝数、积分电阻及磁芯对传感器工作带宽的影响关系,设计制作了一款具有高灵敏度、宽频带的高频电流传感器,在此基础上建立了一套完整的振荡冲击电压下光、电PD检测系统;初步研究了振荡冲击电压下针板缺陷PD特征。试验结果表明,该系统能有效测量纳秒级PD脉冲,为深入研究冲击电压下PD特性和机理提供了有效的试验平台和依据。     

126kV真空断路器触头合闸冲击力的测量及仿真分析

文中研究目标是确定126 kV真空断路器触头合闸冲击力的大小以及相关因素的影响。利用PVDF压电传感器测量了合闸过程中触头冲击力曲线。得到合闸速度约为1.5 m/s时冲击力峰值为97 995 N,持续时间为0.487 ms。通过Ansys/LS-DYNA软件仿真研究了触头的凸台直径、材料弹性模量、合闸速度以及触头弹簧力对合闸冲击力的影响。仿真结果表明:触头凸台直径对触头冲击力基本无影响;触头材料弹性模量增大时,触头冲击力峰值增大,冲击力持续时间减小;触头合闸速度以及触头弹簧力增大时,触头冲击力峰值增大,冲击力持续时间基本不变。     

输电线路雷击闪络电流传感器的研制

雷电参数测量是高压输电线路防雷设计的基础和实现电网主动性防雷技术的前提。介绍了一种雷击闪络电流传感器的研制过程,及其解决的主要问题,给出了研究成果。根据110 kV同杆双回线路反击和绕击时闪络电流的频谱确定了传感器的测量频带,并根据光纤传输系统发光管和接收管特性确定了光学电路的参数。在实验室通过冲击大电流试验,研究了传感器及测量系统的准确性、稳定性和线性度。试验结果表明,该测量系统能够准确反映各种波形的冲击电流的幅值,并且具有很好的稳定性和线性度。     

雷电冲击电压波形波前时间测量能力验证项目设计与研究∗

基于高压电器绝缘性能试验验证中雷电冲击电压试验波形波前时间准确测量的需求,文章研发了雷电冲击电压试验波形发生装置,用于开展雷电冲击电压波形波前时间测量能力验证项目。     

贴合材料硬度对 PVDF 薄膜传感器冲击波 测量的影响研究

在人员毁伤效能评估中,体感冲击波值为重要的毁伤判据之一。为提高人员体表冲击波测试的准确性,同时保证传 感器阻抗匹配的优势,提出了一种柔性膜片阻抗匹配下的冲击波测试技术,并对不同硬度的贴合材料对冲击波超压测量的影 响展开了实验研究。首先在刚性表面对聚偏二氟乙烯薄膜(PVDF) 传感器进行了冲击波标定实验,得到了PVDF 传感器力电 响应关系;在此基础上,对4种硬度的聚氨酯橡胶作为贴合材料的PVDF 传感器加载不同强度冲击波,实验结果表明,与 PVDF直接贴合在类生物组织上相比,硬度为50A的贴合材料能够改善横向效应的影响使得传感器灵敏度系数基本保持为 常数,但贴合材料硬度增加为70A 和90A 时测量非线性度分别增加了22.6%与30.2%。     

基于冲击电压下有功损耗测量的电缆绝缘状态评估

为评估运行电缆的绝缘状态,设计了一套基于Lab VIEW的冲击电压及冲击电流的测量系统,在此基础上,提出了有功损耗评估电缆绝缘状态的方法。测量系统采用两级分压的低阻尼阻容串联分压器作为电压传感器,空心罗氏线圈作为电流传感器,DS6104示波器作为数据采集装置,通过Lab VIEW软件平台实现对示波器的控制及数据的采集和存储。测量结果表明该系统能够实现对冲击电压和冲击电流的自动同步采集和存储,波形无振荡、无畸变。通过测量水树老化电缆的冲击电压和冲击电流数据并进行数值积分,得到冲击下的有功损耗。与介质损耗正切值测量结果对比,发现两种评估手段的结论是一致的,表明有功损耗能够良好地反映电缆的绝缘状态。     

基于LabVIEW的冲量测试系统开发

在火工品验收检测中,爆炸冲量是一个非常关键的参量。炸药在空中爆炸时生成的空气冲击波的峰值和冲量是炸药能量特性和性能的一项重要参数,也是衡量弹药爆破及杀伤效果的一项重要指标,其准确测量具有重要的意义。为了对火炸药是否合格有准确的评判,本文研制开发了冲量测试系统。选择高精度传感器并进行了信号调理电路设计,基于LabVIEW软件平台,扩展了传感器检测系统,使整个冲量测试自动化完成,实现了冲量的智能化测试。系统具有自动化程度高,操作简单方便,响应时间短和测量精度高等优点。     

基于增量维纳反卷积的暂态过电压波形还原算法

在接触式过电压传感器的设计中,由于线路内分布参数的影响,测量系统的有效带宽受到限制。针对于此,文中对反卷积信号还原算法进行了研究,在传统的增量维纳反卷积算法上做出了改进,提出了一种预估γ值的改进算法,并借助套管末屏分压测量系统进行了试验测试。结果表明,该算法通过对传感器输出波形处理,可修复测量结果中失真的高频成分,以准确获得原始的输入电压波形,进一步拓展了测量系统的测量带宽。     

人体脉搏测试系统的设计与实现

脉搏信息反映人体的健康状况,脉诊技术应客观化、定量化.利用PVDF压力传感器拾取脉搏信息,设计搭接硬件电路对脉搏信号进行放大调理,并通过数据采集卡送人计算机,借助虚拟仪器软件LabVIEW架构脉搏测试仪,实现了脉搏信号的数据采集、波形显示、波形回放、频谱分析、有关参数测试等功能.测试结果跟中医理论基本吻合,设计的脉搏测...     

基于LabVIEW软件的泵站水力脉动测试系统设计

设计了一套以DAQpad6020E数据采集卡为主的多功能数据采集与处理的水力脉动测试系统,介绍了系统硬件组成和传感器布点方式,以LabVIEW为开发平台的测试系统上层应用软件,实现了数据采集、滤波、存储和回放等功能。实际应用表明,该系统能准确测量水力脉动数据,实时显示脉动波形,具有人机界面友好、操作简单易行等优点。     

基于线电压差积分的无刷直流电机无位置传感器控制方法

针对无刷直流电机换相误差在转速变化时难以准确测量的问题,分析了电机线电压差积分和电机转角之间的关系,证明了电机准确换相点处的线电压差积分值在不同工况下均为定值,基于此提出了无刷直流电机无位置传感器精确换相控制方法。此外,为减小滤波后的波形畸变,保证积分值的准确性,设计了具有群时延特性的有限冲击响应（FIR）数字滤波器。仿真和实验结果表明,线电压差积分大小能准确反映电机的换相误差情况,所提方法使电机在转速变换时也具有良好的换相精度。     

矿用应力传感器设计与实现

在此设计并实现了一种新型应力传感器,采用MSP430单片机硬件结构,在应力传感器中加入了电子罗盘,可求出传感器安装时的方位角。利用地应力计算公式,可确定煤层中或岩石中应力值状态。多个测点应力传感器可以通过RS-485进行连接,组成分布式应力监测系统,可对矿井中的次生应力进行监测。经过测试和现场应用表明应力传感器安装方便,测量精度高,完全满足煤矿安全生产的需求。     

一种改进的避雷器冲击电流试验回路参数设计方法

在对避雷器进行冲击电流试验时,回路电阻具有非线性变化特性,回路输出波形参数的准确估算比较困难。本文通过分析非线性试品对冲击电流试验回路输出波形的影响,提出一种改进的非线性试品冲击电流试验回路参数的设计方法,主要思想为根据负载的特性、充电电容和试验冲击电流波形参数的要求,在欠阻尼条件下设计回路参数。然后将本文的方法与以往在临界阻尼条件下的设计方法进行对比,本方法的优越性主要体现在它能在主电容既定的条件下给出精确的调波电阻的范围。调试过程中只需要调节调波电阻的大小,简化了调波过程、提高了调波成功率。最后通过实际冲击电流试验验证了本文所提方法的有效性。