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。     

基于电场感应的冰层厚度检测传感器及其系统的研究

给一个金属电极通过电阻施加交流激励,当冰或水作为电介质接近该电极时,电极周围的电场发生改变,表现为该电极与"虚地"形成的电容的改变.利用这一电场感应机理,设计了同面多电极电容式冰层厚度传感器; 利用MAXWELL软件对传感器检测机理进行了仿真,并通过实验验证了利用电场感应的方法测量冰层厚度的可行性,仿真结果和实验结果证明该方法能实现定点冰层厚度的准确测量.     

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.     

利用霍尔传感器设计直流电流检测电路

利用集成UGN-350lM霍尔传感器和集成AD522型双端差动输入测量放大嚣设计出了直流电流检测电路．该电路具有良好的线性度(绝对线性度为1．4％)和高精度(最大相对误差为0．53％)；电路结构简单等特点。实验结果令人满意。     

高压输电线电场检测与距离估计方法设计

针对无人机在有高压输电线的环境中飞行时发生事故的问题,提出了一种远距离电场检测方法。介绍了球型感应式电场传感器的测量原理,并制作电场测量系统。将设计的电场检测系统装载至无人机,在某高压输电线路附近进行电场的测量。测量结果表明:设计电场检测系统能够检测高压输电线附近的电场强度,且电场强度能够反映与高压塔的距离关系。     

微型折叠式三维电场传感器

提出一种基于柔性衬底和三维组装方法的新型三维电场传感器.利用柔性衬底的折叠,构建一种互相垂直的新型三维电场传感器,研究了测量空间电场时的耦合,提出解耦算法,标定灵敏度矩阵,实现了空间电场三个方向分量的准确测量;通过一系列的温湿度实验研究了三维结构的形变,证明了三维电场传感器结构稳定可靠.实验结果表明:所研制的三维电场传感器不仅能消除耦合干扰,实现空间电场分量的准确测量,测量误差在3.61％以内;而且通过新的三维组装方法,大大减少了三维电场传感器的质量、体积,折叠工艺简化了三维传感器的组装,有利于批量化生产.     

基于PXI平台的MEMS电场传感器自动测试系统的设计

针对MEMS电场传感器的传统测试系统复杂、测试效率低和兼容性差等问题,设计了一种新型电场传感器自动测试系统。该系统基于高度集成的NI PXI平台,采用LabVIEW图形化编程语言,构成了传感器自动测试系统虚拟仪器框架。系统采用集散控制理念,将控制器与操作站分离,实现了对标准电场发生装置的控制、传感器微弱信号的采集与处理、数据的分析与存储等;并且基于数字化相关解调技术,实现了电场传感器对直流电场和交流电场的高精度标定测试。通过实验验证了测试系统工作的稳定,传感器的测试精度小于1%。     

差动感应式扭矩传感器及其有限元分析

扭矩是机械设备运行状态的重要监测信息,设计了一种新型差动感应式扭矩传感器,其输出绕组采用分段差动式串接,工作时首先利用弹性轴拾取扭矩信号,再通过电磁感应原理将负载扭矩转换成输出绕组的感应电动势。根据欧姆定律和磁路的基本定律推导了传感器的输出特性,并建立了传感器的有限元模型,对传感器在空载和负载运行时的磁场情况进行了仿真,验证了测量原理的正确性。采用高精度扭力扳手对传感器样机进行了标定,结果是灵敏度约为32.6 mV/(N·m),线性误差约为0.24%,重复性误差约为0.16%,迟滞误差约为0.18%。     

感应式低电导率传感器设计

感应式低电导率传感器是江河口水质监测和实施咸潮预警必不可少的检测仪器。阐述了感应式低电导率传感器的结构、测量原理;设计了部分电路;给出了传感器的标定和测试方法。     

反射式500 kV全光纤电压传感器设计及电场分析

设计了一种基于两线偏振模(LP0x1和LP0y1)干涉和石英晶体逆压电效应的反射式500 kV全光纤高电压传感器系统,分析了传感器的测量原理,给出相应的信号解调方法,重点讨论了不同结构的光纤电压传感头的内外电场分布情况,结果表明,光纤电压传感头内部结构的不同会导致内外电场分布差别较大,通过优化系统得到,较长的弧形电极结构能使传感头的内外部电场强度分别降到1.19 kV/mm和2.79 kV/mm,均低于空气和石英晶体的击穿电场强度(3.5 kV/mm和>100 kV/mm),保证了系统的绝缘性和安全性,满足设计要求。     

基于虚拟仪器的海洋电场传感器系统设计

针对舰船上阴极保护系统产生极低频轴频电场问题,设计了一种基于虚拟仪器的海洋电场传感器系统,实现了极低频轴频电场的测量。由于海水的导电性,舰船在海水中产生的极低频电场,随着传播距离的增大衰减很快,容易被环境噪声所掩盖,从而提出了基于自适应谐波小波的谱线增强算法,实验结果表明:该算法可以有效地将微弱的窄带的轴频电场信号从背景噪声中分离出来。     

一种电磁感应式位移传感器设计

设计了用于智能阀门定位控制系统的新型电磁感应非接触式直线位移传感器,具有结构简单,成本低,不受管道中油污、粉尘等环境影响等优点.通过对传感头、各部分电路设计以及相关实验,最终实现测量范围在0~50 mm的范围内时,测量误差在-0.06~0.04 mm之间,能够很好地满足阀门开度控制的要求,同时实现了高性价比,在实际工程中具有很强的适用性.     

基于旋转谐振结构的单芯片二维电场传感器

提出并研制了一种二维电场检测传感芯片,将四个电场测量微型单元和旋转式驱动微结构集成在3. 5 mm ×3. 5 mm的敏感结构上,实现了单芯片的电场二维测量.介绍了传感器的工作原理、敏感结构的设计,以及基于绝缘体上硅( SOI)工艺的单芯片微型二维电场传感器制备工艺技术.成功研制出传感器原理样机,研究了微型二维电场传感器的标定方法,开发了用于电场二维标定的测试装置,并在室温常压下对传感器进行了二维标定.实验结果表明:该传感器能够有效减小电场的轴间耦合干扰,测量误差优于7. 04%,线性度可达到1. 25%.     

基于光场耦合的时栅位移传感器设计

为了实现制造成本低、易加工、高精度的位移测量,设计了一种光场耦合式的时栅位移传感器.介绍了利用基于交变光场的两路驻波合成电行波信号,并通过鉴相的方式实现空间位移转换的测量原理;完成了传感器的结构设计,给出了传感器的系统框图,具体分析了信号处理电路的功能.实验结果表明:光场耦合式的时栅位移传感器在108 mm范围内误差为±0. 5μm.     

基于DSP的高精度智能涡轮流量传感器设计

野外特种车辆的制冷管道流量不仅要求测量准确无误,且使用环境恶劣,对流量传感器的性能要求严格。设计一种基于数字信号处理器(DSP)的高精度智能流量传感器,使用涡轮式结构,采用DSP TMS320F2812作为核心处理器,利用高精度测频技术和温度补偿技术提高测量精度,并将测量结果通过控制器局域网(CAN)总线输出。在测量范围为3～9 m3/h条件下,测试智能涡轮流量传感器的测量误差估计效果,经实验测试结果表明:智能涡轮流量传感器的测量精度较高,测量精度为0. 3%,满足野外特种车辆的使用需求。     

An electric field sensor based on reflected light intensity modulation from electro-optical media

An optical sensor of an alternating electric field is described. The sensing element is a crystal quartz plate which reflects incident light by its front surface. Reflected light intensity is modulated by the tested electric field by means of changing the refractive index of the plate. Modulation of the reflection coefficient of the quartz by the tested electric field occurs due to the electro-optic effect. It is noted that the main advantage of the sensor working on the modulation of the reflected light is the ability to use opaque electro-optical media and thin films.     

基于PIC单片机的热膜式空气流量计设计

介绍了一种基于PIC单片机的数字输出型热膜空气流量计,用于汽车进气流量的检测.首次提出以PIC单片机为流量计控制核心,充分利用单片机内部的ADC、CCP、PSMC等硬件资源,实现了热膜传感单元输出模拟信号的采集、模数转化,以及流量信号、温度信号的输出控制等功能.针对热膜传感单元流量信号存在对环境温度交叉敏感等问题,提出一种基于二元回归分析法的热膜式流量计的校准方法,并详细介绍了流量计的自校准过程.     

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。