基于电光聚合物薄膜的芯片式光学硅基电场传感器传感及温度特性研究

双碳”背景下,新型电力系统的数字化转型对电力传感技术提出了更高的要求。文中针对光学电场传感器温度稳定性差的问题,提出了基于电光聚合物薄膜的芯片式光学硅基电场传感器。首先介绍了电光效应原理,电光聚合物的2阶非线性光学效应以及电光能量耦合方法,其次设计了传感器的加工流程并完成了制备,同时在敏感芯片上成功涂覆电光聚合物,最后通过搭建实验测试平台,完成了传感器的线性度、交流响应以及温度特性测试。实验结果表明,所制备的光学电场传感器在工频电场下拥有较好的线性度且灵敏度高达0.945 mV·(kV·m^-1)^-1,传感器在0～75℃温度范围内输出幅值及相位稳定,其幅值比最大波动为0.481 dB,相位差最大为3.82°。文中提出的传感结构切实可行地提升了光学硅基集成电场传感器的温度特性,为硅基集成光学电场传感器在电力系统中的使用提供参考方案。     

光学电压互感器的设计和试验

开发了基于Bi4Ge3O12晶体的Pockels电光效应的光学电压互感器(OVT)，阐述了OVT的结构设计、传感头的工作原理及其结构。对传感头进行了温度稳定性和时间稳定性试验，当温度在0—45℃范围内，传感器的相对误差为-0．4％—0．4％；在户外运行20多天的传感器的相对误差为-0．3％—0．3％。并依据相关标准对开发的220kV OVT样机进行了准确度、绝缘性能以及电磁兼容等一系列型式试验，试验结果表明，开发的OVT样机达到了预期的设计要求。     

压力测量误差中软件补偿

文中介绍了在开发智能电子压力测试系统的基础上影响测压系统精度的软件自校准补偿方法。其特色是对压力传感器采取了数字温度补偿技术,实时测压精度优于±０．０２％ＦＳ。实验结果表明：软件自校准在压力测量中是一种经济,有效的方法。     

基于CS5522的高精度温度测量系统设计

设计了一种高精度温度测量系统,该系统以STC89C516RD＋单片机为核心,配合高精度A／D转换器CS5522,用来检测热电阻、热电偶及温度变送器的输出信号。软硬件结合实现信号智能测量、系统校准等功能。对于传感器非线性误差,使用最小二乘法曲线拟合算法应用MATLAB软件进行误差修正和补偿,保证了系统精度。最后对该系统的性能进行了测试,结果表明：测量精度达到了±0．02％FS,系统的设计比较合理。     

交/直流两用巨磁电阻电流传感器的特性

为了给基于巨磁电阻效应的交/直流两用电子式电流互感器传感头的设计提供依据,设计并制作了静态和工频电流测试平台;基于LabVIEW完成了数据采集和测试软件的编制,实现了对巨磁电阻传感器静态及工频磁场下特性的全面测试。静态特性测试结果表明,传感器正负磁场下的主要技术指标相近,而当温度升高时,输出提前进入饱和区且饱和区电压降低;工频测试结果表明,传感器具有良好的线性输出。静态/工频特性结果的对比分析表明两者具有良好的一致性,从而验证了巨磁电阻电流传感器进行交/直流两用测量的可能性。     

TiO2纳米微球的制备及其性能研究

采用熔盐法于700℃制备了TiO2纳米材料,通过XILD、SEM和荧光光谱对样品的结构和性能进行表征。结果表明：产物形貌规整,平均粒径约20nm。组装锂离子模拟电池,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法研究TiO2的电化学性能。电化学测试结果表明,在1．0～2．5V,0．25C下,Li^＋嵌入和脱嵌过程中,在1．73V和1．93V处有两个电压平台。首次嵌锂和脱嵌容量分别为223mAh／g和203．6mAh／g。经过5次循环后放电容量为213．2mAh／g,保持率为95．61％,10次循环后放电容量为183．5mAh／g,保持率为82．29％;15次循环后放电比容量为160．1mAh／g,保持率为71．79％。循环伏安测试显示作为锂电负极的TiO2具有很好的可逆性。     

旋转导向钻井工具中的压力采集系统设计

根据旋转导向钻井工具开发的需要,设计了一种适用于高温度环境的高精度压力采集系统,介绍了系统硬件电路设计及温度补偿算法原理.硬件设计中传感器信号放大调理电路、模数转换电路使用高精度、低温漂器件降低温度影响.系统通过实验标定方式得到压力传感器补偿参数,采用线性插值方法对压力传感器输出进行全范围温度补偿,得到实际压力值.实验结果表明,该压力采集系统能有效地降低温度对压力测量的影响,压力测量的精度可以达到满量程0.1％,满足实际应用要求.     

压力传感器的选用与设置

一、压力传感器的技术指标 1.主要技术指标 (1) 压力量程。这是指经测试和标定并达到指定精度和其他指标的压力范围。产品说明书上的最大压力量程为耐压极限的30％～80％。超过此耐压极限,压力传感器中的弹性膜便被破坏了。 (2) 精度。这是线性、迟滞、重复性误差及热漂移影响的综合效应。一般     

正温度系数材料调控绝缘直流电场分布

绝缘材料电阻率负温度系数(NTC)效应造成直流电场畸变,增大了高压直流设备的设计难度.为了弱化电阻率对温度的依赖,该文制备正温度系数(PTC)电阻率的陶瓷材料掺杂的环氧树脂复合材料(质量分数为0～35％),并测试热导率、电阻率-温度特性和直流击穿场强,仿真温度梯度下绝缘内部电场和温度分布.结果表明,高掺杂比例时的电场优化效果较好;质量分数为20％掺杂的环氧树脂复合材料的热导率提高66％,径向温差减小55％;电阻率负温度效应弱化,电导活化能下降了35％;最大畸变电场降低了58％,而直流击穿场强仅下降16％.分析认为,填料的PTC效应优化了环氧树脂复合材料的电阻率-温度特性,降低了热点温度,协同抑制电场畸变.正温度系数材料可改善温度梯度下绝缘内部的直流电场分布,相关复合材料在输电设备中具有应用可能性.     

膜片性能参数采集试验装置

采用基于触摸屏和PLC的控制方案,解决了膜类产品压力按曲线变化而进行性能测试的问题,完成了对采集数据的显示、存储和曲线分析;通过PLC模拟采集功能对压力传感器进行高精度的实时信号采集,对系统中智能调节阀进行控制,实现了其自动调节;设计出了膜类产品性能参数采集的实验平台。介绍了控制系统的硬件及软件设计,该系统应用于特殊膜类产品性能参数的试验装置中,压力采集及控制精度达到了0．3％以上。     

压力传感器的温度补偿研究及其应用

为了解决影响压力传感器测量的温度漂移问题,研制一种适合轨道车空压系统压力测量的高性能传感器。文章提出结合GA-PSO算法优化BP神经网络的新型压阻式压力传感器温度补偿模型,通过MATLAB仿真验证该模型的可行性。仿真结果表明:与BP-LM算法和GA-BP算法相比,新的优化算法收敛速度提高了89%,预测结果的误差绝对值均在2.5 k Pa以下,且变化范围小,满足"快、准、稳"的高性能高求。装置现场运行效果良好,在温度相差较大的一天之内的不同时间段轨道车运行时的空压系统测量气压均在750 k Pa左右。     

高功率薄型金属双极板PEM燃料电池堆研究

对高功率车用薄型金属双极板PEM燃料电池堆模块进行测试研究.电池堆模块可在空气压力110～300 kPa条件下工作,表现出良好的高、低压兼容特性.当空气压力300 kPa,电池堆温度70℃,工作电流350 A时,电池堆输出功率可达27.2 kW,其质量和体积比功率分别为777 W/kg和1 015 W/L.单电池电压方差求和计算结果显示,在工作电流50～120A的窗口区间内,单池电压具有相对最好的均匀一致性.在320A(约为1 A/cm2)放电电流下,使用纯氢/氧气的电池堆输出功率比使用氢/空气高出约10%.空气相对湿度影响测试结果,电池堆较低功率下,空气的相对湿度80%～100%为佳;而当高功率下,空气相对湿度80%为佳.另外,对4单体薄型金属双极板燃料电池短堆进行耐久性测试,累计超过2 900 h,平均单池电压衰减率约为10 mV/1000 h.     

一种闸门控制系统中的信息融合技术

JK卷扬机启重设备智能控制系统由于其核心控制器即西门子S7-200PLC可直接获取从传感器采集到的编码信号、电量信号等,从而具有开度荷重测控准确、多重保护快速,使用范围广等优点。为了进行深入研究,进一步提高测控精度,更好地保护系统,基于Modbus信息融合技术,以STC12C5616AD单片机为核心设计了一个信息转换器,把SSI角编码器的编码值、压力传感器的压力信号和DS18B20温度传感器的温度信号等信息融合到系统中,为闸门的测控精度和安全运行提供保证。实验表明：本转换器可以实时采集1路角编码器的编码值、3路压力传感器的压力信号和2路温度信号等重要数据,并融合到JK卷扬机启重设备智能控制系统中。     

高寒地区600MW超临界直接空冷机组冬季低背压运行控制措施

内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司投运的2台600 MW超临界直接空冷机组投产初期,冬季运行时为了防冻一直将机组背压维持在18~19 kPa,排汽温度达60℃,机组运行经济性差。根据机组冬季低背压运行实践经验及优化运行试验结果,制定了严寒地区直接空冷机组冬季低背压运行控制措施。按照该措施运行后,机组冬季运行背压下降至13.1 kPa左右,比投运初期约低6 kPa,在保证空冷系统运行安全的基础上取得了良好的经济效益。     

温度传感器和流量传感器的结构与检修方法分析

传感器被越来越广泛的应用,其能否正常运行工作是研究的一个重要环节。水温表热敏电阻式传感器检查时,用万用表欧姆档测量传感器两端子间的电阻,电阻值的范围与冷却液温度传感器的相同。双金属片式气体温度传感器检修时,是将真空软管从电动机侧拆下,确认软管内无负压,然后当空气温度在17℃以下时,连接软管后,软管内应有负压,冷暖气转换阀升起为正常;当空气温度达到28℃以下时,软管内负压应减小。叶片式空气流量传感器检修时,用万用表欧姆档测量传感器各端子之间的电阻值,将其与规定的标准值进行比较后来判断传感器的技术状态。     

SOI高温压力传感器专用集成电路设计

针对压力传感系统高温条件下无法稳定工作、性能下降等问题,设计了一种基于SOI CMOS高温工艺的压力传感器专用集成电路(ASIC),主要由零温度系数恒流源、仪表运算放大器(由恒定跨导运放组成)和零温度系数电压基准组成,具有为压力传感器供电、放大输出信号及调节零点的功能,重点介绍了零温度系数恒流源、仪表运放及组成仪表运放的运算放大器等相关电路。仿真结果表明,-55~225℃温度范围内,恒流源温度系数为109ppm/℃,运算放大器输入MOS管跨导几乎与温度无关,仪表运放输入输出电压成正比且共模抑制比高达125 d B。测试结果显示该压力传感器专用集成电路可在225℃下正常工作。     

SOI基纳米硅薄膜超微压压力传感器研究

设计分析了一种SOI基纳米硅薄膜的压阻式压力传感器,构建SOI埋层氧化层、SOI上层硅和AlN绝缘层多层压力敏感薄膜结构。利用纳米硅薄膜作为压敏电阻,AlN薄膜作为绝缘层,埋层氧化层自停止腐蚀制作压力空腔。该传感器的制备工艺简单,一致性、重复性好。通过ANSYS模拟分析了压力敏感层结构参数对传感器灵敏度的影响以及传热特性,验证了结构设计和理论模型的正确性和合理性。研究表明,该传感器灵敏度可达到1.3 mV/(kPa·V),输出电压可达到0.65 mV,且具有较好的线性度和高温性能,可实现对0~100 Pa超微压的测量。     

基于自旋阀巨磁电阻传感器的直流电流测量

自旋阀巨磁阻(gian tmagne to resistive,GMR)传感器具有灵敏度高、线性度好、体积小等显著的优点,在直流电流测量中具有极大的发展潜力。首先介绍了利用自旋阀GMR传感器进行直流电流测量的工作原理,推导出了自旋阀GMR传感器输出电压信号与被测直流电流之间的关系式。然后,对自行研制的自旋阀GMR传感器做了特性测试,确定了它的线性工作区域。在自旋阀GMR传感器的线性区内进行了直流电流测量实验,实验结果表明:当用正5V电压源为自旋阀GMR传感器供电,且铜线与自旋阀GMR传感器相距2mm时,电流测量范围为0~4A,其输出电压信号幅值为29.63~75.21mV,灵敏度为11.39mV/A。     

基于改进型BP神经网络的SF6气体传感器

针对非色散红外SF_6气体传感器测量精度易受环境温度、气压影响的问题,提出采用混合粒子群优化-误差反向传播(PSO-BP)神经网络预测模型对环境温度、气压变化引起的测量偏差进行实时补偿,并与其他补偿方法进行分析比较。实验结果表明,该SF_6气体传感器在气体浓度0~1000×10~(-6)、温度10~40℃、气压100~120 kPa,相对测量误差为1.5%,检测精度小于±15×10~(-6),检测分辨率为1×10~(-6),有效地消除了环境温度、气压波动引起的非线性影响。相比于经验公式法和RBF神经网络补偿方法,该方法具有较高的测量准确度和稳定性,且无需增加电路模块,有利于降低传感器的体积和成本。     

智能压力传感系统的设计

本文设计了一种以C8051f410微处理器为核心的智能压力传感系统。系统采用压阻式压力传感器,在电路设计中,采用恒流源、差动放大电路和高性能集成温度传感器DS18620等来减小温度等环境因素对传感器的影响,采用软件补偿来修正传感器温漂及非线性。实践证明,该压力传感系统具有精度高、抗干扰能力强等特点。