基于约瑟夫森量子电压的交流功率测量系统及方法研究

基于约瑟夫森量子电压标准设计了交流功率差分测量系统。通过分析差分采样系统的误差分布及误差传递函数,提出换向差分测量方法,减小了差分采样系统的增益误差,提高了电压幅值测量准确度;通过分析衰减系数η,证明了采用换向差分测量较容易实现10-7量级电压幅值测量。通过评估差分采样系统零相位,结果证明了差分采样系统具有较好的相位测量稳定性。分析了交流功率差分测量系统的不确定度分量,评估了功率因数为1.0,0.5 L和0.5 C时的功率测量不确定度,通过与国家交流功率基准装置进行实验比对,证明了基于约瑟夫森量子电压交流功率测量系统不确定度评估的合理性。     

基于FFT的电力系统谐波检测仪研制

为了准确地测量和分析电力系统中的谐波参数,在分析了常用的几种谐波测量方法的基础上,提出了一种基于FFT数字倍频整周期采样的电力系统谐波参数的测量方法.研制了以高性能ARM Context-M3内核的STM32微处理器为核心的电力系统谐波检测仪.检测仪具有测量基波和各次谐波的电压、电流绝对值的功能,并且能够测得谐波含有率、功率因数、功率和基波频率等其他参数,实现了对电力系统谐波参数的实时监控.     

电气化铁路的谐波电能计量技术研究

分析了电气化铁路对电力系统电压电流信号测量和电能计量的影响,建立了针对电气化铁路电能计量的基于离散傅里叶变换的非正弦信号电能计量算法,给出了算法模型、实现机理和依据谐波有功功率判据谐波潮流的方法,利用MATLAB对电气化铁路的谐波电能计量方法进行了仿真实验,在此基础上研制的三相多功能谐波电能表的有功电能计量准确度达到0.2 S,谐波测量准确度满足我国A类谐波测量仪器的要求,符合我国现行电网运行需要.     

虚拟仪器技术在谐波检测系统中的应用研究

指出了电力系统中谐波问题的严重性,并就常见的电力系统谐波的分析方法及优缺点进行了概括。重点阐述了采用傅里叶变换的方法对谐波进行检测和分析的原理,对虚拟仪器技术的特点和优点并与传统仪器分析技术进行了初步对比。最后,给出了基于虚拟仪器技术的电力系统谐波检测和分析系统的软、硬件组成,并简要分析了该系统的运行结果。     

电磁式电压互感器谐波误差测量方法研究

为实现电磁式电压互感器在基波叠加谐波的实际波形下的计量误差测试,提出一种基于有源电子分压器的测量电磁式电压互感器谐波计量特性测量方法.以有源电容式分压器作为宽频比例标准装置,采用误差反馈技术,提高互感器二次转换单元测量准确度,基于LabVIEW和高精度数字化仪完成信号的测量和误差的计算,完成对4台电磁式电压互感器进行谐...     

基于阶梯波的周期非正弦电压精密测量——阶梯波研究之四

经典傅里叶变换要求采样数据必须布满整个周期。以周期非正弦波分析为例,提出一种利用规则分布的部分采样数据仍可进行傅里叶变换的新方法。以阶梯波为参考的差分测量用于周期非正弦波,在每个阶梯波台阶上丢弃起始和结束部分的采样以克服过渡过程和吉布斯现象后,高频分量的傅里叶变换将产生明显偏差。为克服这种偏差,将傅里叶变换的基函数(三角函数)作同样的离散,组成相应的影响矩阵,其逆矩阵将能恢复准确结果。由于影响矩阵的阶次是最高谐波次数的2倍,一般情况下求逆十分困难,并需要较大存储空间。提出了使影响矩阵成为稀疏因而简化运算的条件。进一步讨论了基于阶梯波的差分采样所需要的限幅条件在周期非正弦电压下的表现及其应对方法。模拟和演示实验结果表明,该方法可极大减少计算量,仍具有较高准确度。最后探讨了该方法扩展到一般采样缺失情况下的可能性。     

基于固定频段声波共振原理的液位测量方法

已有声共振液位测量方法的量程受限于所获取的初始共振频率,这制约了此类方法在长距离测量中的应用。针对该问题,给出一种基于固定频段内共振频率的液位测量新方法。首先将检测初始共振频率变为检测较高频段内出现的一组共振频率。利用相邻共振频率的等差关系及共振频率液位换算公式得到多个测量值,将它们取平均后作为最终液位值,从而有效地降低测量不确定度。此外,提出的检测算法可以快速获取共振频率,增加了测量的实时性。最后,通过实验验证了所提方法量程更长,受液面泡沫、残渣等障碍物影响小,测量精度可达1‰,优于已有声共振测量方法以及一般超声波液位仪3‰~5‰的测量精度。     

基于近场声全息的聚焦换能器声场测量方法研究

高强度聚焦超声(HIFU)被广泛应用于医疗领域,但聚焦换能器焦点处的声强比较大,直接测量容易造成水听器损坏.为了间接获得焦点处声压,将全息测量面近似等效为声源面,结合空间傅里叶变换算法,提出了一种高测量效率的聚焦换能器声场测量方法.以球面自聚焦换能器为对象,进行声场测量方法的仿真研究和实验验证.结果表明,该方法比积分法...     

免液氦量子电压标准低温系统设计与研究

提出一种免液氦量子电压标准低温系统,给出了设计和结构,详细分析了10 K左右NMIJ结阵的结构和超导特性。实验结果表明,设计和研制的免液氦量子电压标准低温系统,能够较好地为NMIJ约瑟夫森结阵提供10 K左右低温环境,测得的临界电流和超导量子电压台阶宽度满足结阵超导特性使用要求,为下一步直流量子电压的准确输出奠定了基础。     

面向能量天平同步测量的磁链差测量方法研究

能量天平法作为一种质量量子基准研究方案,其中磁链差测量是能量天平测量过程的核心,其基本原理是对线圈感应电压的时间积分进行测量.原有的磁链差测量方法是基于数字积分原理的,当其应用于能量天平同步测量方法中时,难以克服数据采集卡的本征弱点,无法满足10-8量级的相对标准不确定度需求.为此,基于双积分型模数转换器(ADC)提出...     

正弦波电压差分测量与多周期策略——阶梯波研究之三

将片段采样概念应用于正弦波电压的差分测量,把多周期策略施加于被测正弦波的频率扩展,通过实验演示上述测量的具体过程,验证方法的可行性。分析了阶梯波差分测量的特点。为适应这个特点,提出了限幅片段采样的概念及相应的方法。由此提出将交流量子电压基准的准确度提高一个数量级至10^-8水平的建议,叙述了它的原理及具体的方法,指出了所需要的条件。     

测量兆欧表中值电压和开路电压的一种方法

提出了一种仅用一台通用高阻标准器和台式数字多用表来完成兆欧表中值电压和开路电压的计量方法。通过调节高阻标准器的阻值以及改变和数字多用表的连接方式,组合出所需的测量电路。实验结果表明,该方法实用性强,操作方便,灵活度高,减低了成本,提高了设备的使用率。     

工业X射线光机管电压测量的研究

用非介入管电压测量仪测量了工业X射线光机标称管电压在70～120 kV的管电压,并与介入式测量方法的测量结果傲了比较;在用非介入式测量管电压时比较了不同附加过滤对测量结果的影响.结果显示,附加过滤的厚度会影响非介入式管电压测量结果的准确性,在实验条件下最大的标准偏差能达到2.5％,根据附加过滤对非介入式测量结果进行修正后最大偏差为0.4％.     

基于SNS型双路约瑟夫森结阵驱动方法研究

根据SNS型双路约瑟夫森结阵的驱动原理以及结阵分段特点,提出了平衡三进制驱动算法,实现了双路约瑟夫森结阵偏置状态的快速计算。根据约瑟夫森结阵的偏置状态以及组合方式,采用节点电压法,准确合成了双路阶梯波交流量子电压的台阶电压值,最终实现了最小分辨率为2个结,有效位为15位的交流量子电压输出。双路交流量子电压互测实验结果表明,合成交流量子电压的最大误差为0.06 μV,双路信号同步性测试实验中,两个通道的相位差为-0.01 μrad,证明了合成双路交流量子电压具有较高的幅值准确度和相位同步性。     

1V脉冲驱动型交流量子电压源研究

脉冲驱动型交流量子电压标准ACJVS通过高速脉冲序列驱动约瑟夫森结阵芯片的方式实现宽频带交流量子电压的合成,相比于可编程型交流量子电压标准PJVS,具有免台阶切换、频谱纯净、频带宽等优点。搭建的系统主要包括8位高速脉冲码型发生器、微波放大器、直流阻断、约瑟夫森结阵芯片等。通过驱动包含4个子阵列,每个子阵列含12810个约瑟夫森结的结阵芯片,并结合4通道联合低频补偿的方式,成功产生了1V有效值的脉冲驱动型交流量子电压,为进一步建立交流量子电压基准打下了坚实的基础。最后,展望了脉冲驱动型交流量子电压在量子阻抗桥、交流量子功率源、交流量子功率表方面的应用价值。     

一种基于三端口网络的互感器电压串联加法

1954年Zin E和Forger K成功研究出互感器串并联电压加法线路;1988年国家高电压计量站成功研究出互感器双边串联电压加法线路,2006年使用串联型电压互感器进行双边电压加法,2008年试验电压达到1 000/■kV,电压比不确定度不大于4×10^-5(P=95%)。要进一步减小电压比的不确定度,需要最大限度地消除串联型电压互感器的屏蔽误差以及邻近干扰误差。除了设计电磁屏蔽更完善的串联型电压互感器外,还可以使用三端口网络理论实施电压加法,通过三端口网络的响应叠加性,使得在加法过程中的屏蔽误差和邻近干扰误差很大程度上得到补偿。2013年使用广东电网电力科学研究院的500 kV工频电压比例自校系统装置进行了验证试验。与1988年数据相比,110/■kV电压下的屏蔽误差从18×10^-6减小到1.5×10^-6,与2006年数据相比,500/■kV电压比例不确定度从15×10^-6减小到7×10^-6(P=95%)。