基于谐振腔湿度测量系统的等精度频率测量系统设计

微波谐振腔的谐振频率随腔内介质的介电常数变化而发生偏移.当湿蒸汽流过微波谐振腔时,通过检测谐振腔谐振频率的偏移可以得到湿蒸汽的介电常数,由介电常数和蒸汽湿度的关系,进而确定蒸汽的湿度,频率测量的精度直接影响蒸汽湿度测量的精度.介绍了一种多周期同步与量化延时短时间间隔相结合的频率测量方法,在MSP430单片机的控制下完成宽频率范围内的等精度测量,消除了被测信号±1计数误差,使测量精度达到10e-7,满足蒸汽湿度测量精度的要求.给出了频率测量的硬件原理图,并利用可编程序逻辑器件CPLD来实现,使设计简单,集成度高,可靠性强.     

利用微波谐振技术检测物体密度的软件设计

论述了一种物体密度的微波检测技术,即利用微波谐振技术,通过检测谐振腔的频率变化和微波信号的幅度衰减,来测定微波谐振腔体内的介质的密度。主要阐述了测量原理、校准技术和测量过程。重点对校准过程进行说明,利用频率扫描的方法,逼近谐振腔的谐振频率,对主要的公式进行了理论推导。通过对实验数据的分析与整理,结合工程实践,推导了谐振腔中的介质密度的计算公式。利用这种技术测量得到的物体密度误差满足预期设计要求。     

谐振腔微扰技术测量湿蒸汽两相流的理论分析

蒸汽湿度的准确测量对汽轮机的安全、经济运行和优化设计具有重要意义。根据湿蒸汽混合物的介电性质,采用微波谐振腔介质微扰理论,建立圆柱形谐振腔在TE011模式下测量蒸汽湿度的关系式。测量湿度与湿蒸汽的热物性、温度(压力)、谐振腔的谐振频率和相对频偏有关。湿蒸汽的温度(压力)降低、谐振腔的谐振频率升高、相对频偏升高,湿度测量结果会增大,反之减小。谐振频率降低、温度升高,湿度的测量精度提高。蒸汽湿度测量谐振腔的谐振频率建议在5~10 GHz。对某200 MW凝汽式汽轮机进行排汽湿度测量实验,湿度测量结果与理论计算值吻合,验证了微波谐振腔微扰法测量蒸汽湿度理论的正确性。     

基于微波谐振腔微扰法的汽轮机蒸汽湿度测量

汽轮机内蒸汽湿度的大小和分布状况直接影响汽轮机运行的经济性和安全性。以汽轮机内蒸汽湿度的准确测量为目的,设计了基于微波谐振腔微扰法的蒸汽湿度测量系统:自动频率跟踪系统和等精度频率测量系统。经实验测试,自动频率跟踪系统能够在9.6 GHz基础上检测出千赫兹的频率变化;等精度频率测量系统在标准频率为10 MHz时,分辨率可达到10-7,对于1～10 MHz的测量信号,能分辨出的频率范围为0.1～1 Hz。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统频率跟踪研究

采用SS补偿结构的磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统工作在过耦合区域时的频率分裂现象会导致基于逆变器输出电压和初级电流的频率跟踪方法无法始终跟踪固有谐振频率,从而降低系统的传输效率。在此分析了系统工作在过耦合和欠耦合情况下逆变器输出电压和次级电流的相位关系,设计了采用锁相环(PLL),基于逆变器输出电压和次级电流的频率跟踪实验方案。实验结果表明采用基于逆变器输出电压和次级电流的频率跟踪方法可以在任何互感和负载条件下始终跟踪系统的固有谐振频率而不受频率分裂现象的影响,从而提高系统的传输效率。     

同轴谐振腔测量片状介质材料的介电常数

基于同轴谐振腔,提出一种测量低损耗片状介质材料相对介电常数的方法。结合麦克斯韦方程组和电磁场边界条件,分析部分填充介质的同轴谐振腔内TEM谐振模,推导填充介质同轴谐振腔的本征方程。采用多项式拟合法简化计算模型。本文通过计算分析,设计一个空腔工作频率在1.8183 GHz的同轴谐振腔进行研究。在HFSS电磁仿真软件中进行仿真分析,研究填充介质材料的厚度和放置高度对测量结果的影响,仿真测量结果与理论模型结果一致。在实验中搭建测量系统实现全自动测量。实验测量同轴谐振腔空腔的谐振频率为1.8183 GHz。对FR4介质材料的相对介电常数进行测量。经过多次测量表明测量系统稳定性良好。实验结果符合实际标称值,与仿真误差小于5%,证明该方法的可行性和准确性。     

振弦传感器的对偶数字化变送器

针对振弦传感器应用中受电缆长度影响的问题,设计利用嵌入CPU的PWM输出功能,产生扫频现地激励传感器振弦,振弦受激励后,谐振的频率在现地经过嵌入的信号调理电路,自动增益检波,精确地检测振弦的谐振频率,实现1个对偶配套的振弦传感器数字化、隔离化、网络化变送器.变送器完成测量频率与对应物理量变化的实时数字转换,并通过隔离RS485通信输出.经过在某金属结构稳定观测系统的应用,证明该变送器的性能达到了预期目标,是一种新型的对偶变送器.     

PI调节逆变式IGBT感应加热电源频率自动跟踪技术

针对感应加热过程中谐振频率不断变化的问题，采用以SG3525A为核心的感应加热电源，检测电源输出电压与输出电流之间的相位差大小，并以此信号作为PI调节的输入，通过该调节器控制感应加热电源的工作频率，实现了系统谐振频率的自动跟踪。该方法具有跟随速度快、频率跟踪准确、电路设计简单、工作可靠等优点。对上述方法的原理、电路设计以及实验结果等做了详细的分析和介绍。     

基于石英晶体传感器的凝血酶检测系统的实现

近些年来,石英晶体为生物传感器领域的重要方向。利用石英晶体对其表面物质变化的特性,构建出具有微小质量检测能力的新型生物传感器。搭建一套硬件系统对QC输出的10 MHz的基频信号进行分析研究。通过测量与分析输出信号的频率变化规律得到结果。实验结果表明,该测量系统空气中稳定后的频率误差波动小于10 Hz,在测量结束时频率误差波动小于30 Hz。     

空气湿度微波谐振腔测量方法

提出一种通过微波谐振腔测量气体介电常数实现空气湿度连续测量的方法,并给出计算不同温度和湿度下空气等效介电常数的模型,设计出作为流动空气湿度传感器的两端采用开放同心圆环结构的特殊结构的谐振腔,对制作的谐振腔进行了气动特性仿真及S参数测量。仿真和测量结果表明：该结构的谐振腔适合于流动气体湿度的在线测量。研制了适用于空气湿度在线测量的微波测量系统。利用此系统对该文设计产生的饱和湿空气环境进行了测量,分析了测量结果和理论结果间的误差。该测量系统在29~38℃范围内能够实现±1.5%空气相对湿度的测量精度。     

汽轮机内湿蒸汽测量系统研究

火电厂汽轮机内湿蒸汽的存在对汽轮机经济、安全、可靠运行造成了严重的影响。以汽轮机内蒸汽湿度的准确测量为目的,设计了以微处理器MSP430为处理核心的测量系统,包括自动频率跟踪系统和等精度频率测量系统。自动频率跟踪系统的跟踪频率达到2.44 kHz,等精度频率测量系统在标准频率为10 MHz时,分辨率可达到10-7,通过仿真验证,这两部分的设计能够使湿蒸汽测量的精度达到0.4%,甚至更小,证明方案具有可行性,满足系统需要。     

微波铁氧体铁磁共振有效线宽扫频测量可调谐振腔设计

讨论了一种用于微波铁氧体铁磁共振有效线宽扫频测量的可调谐振腔,即TE011模式的圆柱谐振腔,通过手动或电动方式改变腔体大小,可实现谐振频率连续调节。介绍了其详细设计方法,给出了腔体直径和长度的计算方法。提出了多个腔体分段覆盖的方法,解决了单腔体结构导致的调谐精度差和Q值较低的问题。制作了样品进行验证,该样品采用两个谐振腔覆盖8~12GHz的调谐范围,第一个腔体直径52mm,调谐长度40~21.5mm,调谐频率范围为7.9~9.9GHz,第二个腔体直径42mm,调谐长度为33.4~17.8mm,调谐频率范围为9.8GHz~12.1GHz。测试结果表明调谐频率符合理论计算结果,Q值满足设计要求。     

基于微扰理论的毫米波铁磁共振线宽测试

应用电磁场微扰理论,参照IEE556标准建立铁磁共振线宽测量系统,用传输式谐振腔法设计新的波谐振腔体,可在33GHz下测试旋磁材料的铁磁共振线宽,并分析了测试误差,解决了目前毫米波六角材料的线宽测试问题。     

微机继电保护中频率测量的CPLD实现

介绍了基于DSP的微机继电保护装置中频率测量的CPLD实现。分析、比较了测频率法、测周期法、等精度测频法等几种常用测频方法的原理及误差。着重介绍了测频系统中CPLD的设计与实现,给出了CPLD中的各功能模块,并且给出了频率测量的VHDL语言描述。由于采用了CPLD芯片来实现频率的测量,因而具有高集成度、高速性及高可靠性等优良特点。     

基于多周期同步测量的频率计设计

针对工程实践中发现的频率计存在1字节误差以及待测信号幅度过大的问题。基于多周期同步测量计数理论,提出了一种以C8051F020与FPGA为最小系统的频率计制作方案,实现对待测信号频率及脉宽的精确测量。系统主要包括3部分：信号整形部分、频率计算部分、液晶显示部分。待测信号经过信号处理后和标准信号一同输入FPGA内部,单片机协同FPGA对信号进行频率测量并读取测频数据,然后将读取到的数据经过运算处理后显示。经实验验证,该系统测频范围可达0.1 Hz~10 MHz,有效消除了1个字节的误差且具有一定的抗干扰能力。     

谐振接地配电网对地绝缘参数双端谐振测量新方法

为解决谐振接地配电网对地绝缘参数测量过程中电压互感器漏阻抗和中性点对地支路阻尼电阻导致的测量误差问题,提出了谐振接地配电网对地绝缘参数双端谐振测量新方法。采用双电压互感器,通过消弧线圈内部电压互感器或零序电压互感器向配电网注入变频恒流特征信号,并从另一电压互感器测量返回的特征频率电压信号,对含阻尼电阻的零序谐振回路进行等效变换,搜索准确的系统谐振频率,实现了系统对地电容和对地泄漏电导的精确测算。该测量方法的电流注入与电压测量单元共同直接作用于对地绝缘参数支路,从原理上消除了电压互感器漏阻抗和系统阻尼电阻的影响,大幅提升了对地绝缘参数测量精度。在PSCAD/EMTDC仿真环境及某变电站10 kV侧对提出的对地绝缘参数实时测量技术进行了仿真分析与现场实验验证。分析结果表明,该方法测量精度高,不影响配电网正常供电且参数测量过程安全快捷、操作简便。