低温电流比较仪动态特性的研究

低温电流比较仪是现代电测量技术中最为准确的比例量具，在传递量子化霍尔电阻基准的量值时发挥了独特的作用。为了进一步提高CCC的比例准确度，一个有效的方法是采用匝数较多的绕组。但国际上各实验室均遇到了绕组匝数较高时电流会发生跳跃的困难，目前未见到对此问题进行分析及提出解决办法的文章。本文对CCC系统的动态特性进行了分析，找到了产生该现象的原因，并采取措施改进了系统的动态特性，避免了跳跃现象。与国际上的同类装置相比，CCC的绕组匝数被提高了8倍，信噪比及比例准确度也有了很大的提高。结合其他措施，完成了综合不确定度为10^-10量级的量子化霍尔电阻标准装置。     

聚合物绝缘特性分析中的热刺激电流测量

本文设计了一个pA级的热刺激电流测量系统。文中充分讨论了各种干扰和温度漂移对测量结果的影响,选择性能优异的超低偏置电流元件和差分电路,微电流测量部分采用多次滤波设计、分层布局、特殊的屏蔽环和接地设计等技术。通过这些手段可将仪器的电流测量范围扩展到pA量级,电路噪声降至0．1 pA。并以此装置实测了变频电机用纳米复合绝缘电介质的热刺激电流,以此了解绝缘老化和击穿的微观表现。     

高灵敏测量放大器研制

高灵敏测量放大器由信号输入变压器,前置放大器,高Q 选频带通滤波器和线性检波器组成在20dB 输出信号噪声比条件下,整机灵敏度高达0.1μV,比FD-1测量放大器高二个量级,前置放大器输入级采用低噪声场效应晶体管,其等效输入噪声电压为7 nV/(Hz)~(1/2)。选频带通滤波器为一态变量有源滤波器,其频率范围从10Hz 到5 kHz,幅度精度为±5%,线性检波电路由运算放大器构成,在40dB 动态范围内,线性度优于2%。文中讨论了信号输入变压器线电阻对噪声的影响。     

VHF SQUID磁强计前置放大器研制

随着超导量子干涉器（ＳＱＵＩＤ）的发展，高灵敏度、低噪声薄膜ＳＱＵＩＤ现已研制出来，以薄膜ＳＱＵＩＤ为传感器的磁强计就需要带有高频调制解的低噪声、高增益的置放大器，本文主要讲述了我们研制的载波电流频率为２００ＭＨｚ，增益这１００ｄＢ，折合到输入端等效噪声为２ｎＶ／√Ｈｚ的前置放大器，我们用此放大器见到了清晰的被外磁场调制的波形。     

流水线模数转换器中的宽带电流型运算放大器

针对高清视频信号处理对动态范围大,运算速度快的模数转换器(ADC)的要求,提出了一种流水线宽带电流型运算放大器。该运算放大器的主放大器采用套筒式增益提高结构,辅助运算放大器用电流型放大器替代。采用电流共模反馈电路调节主运算放大器的支路电流以稳定输出共模电平;采用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计电路。实验结果显示:辅助运算放大器采用源极输入,减小了信号主通路上的寄生电容,提高了整个运算放大器的电路速度。运算放大器的增益为83.19dB,相位裕度为61.6°,单位增益带宽为1.6GHz,功耗为9.3mW;在满幅度阶跃输入的情况下,输出建立时间小于1.83ns。将该运算放大器用于高清视频信号的流水线ADC中,实现了170MS/s,10bit精度的模数转换。同传统的电压型运算放大器相比,该运算放大器响应速度更快,功耗更低,可满足处理视频信号的要求。     

基于Wilson电流镜的CCCⅡ电路

提出了双端输出Wilson电流镜及基于Wilson电流镜的双极型CCCⅡ电路。分析了电路的工作原理，给出了实验结果。该CCCⅡ电路具有电压及电流传输精度高，电流输出电阻高、输出电流稳定的优点。     

电流输出型磁通门传感器的灵敏度

研究了电流输出型磁通门传感器的灵敏度，一般磁通门的灵敏度随次级线圈匝数增加而增加，导致了灵敏度磁通门体积大，闭环工作时动态性能差，通过理论推导得出，忽略线圈的铜电阻和耦合电容的容抗时，电流型磁通门的灵敏度与次数线圈匝数成反比，因而可在小体积下获得高灵敏度和优越的动态性能。研制了6只次级线圈匝数不等双铁心电流输出型磁通门进行试验，用最小二乘法对实验数据进行了分析，结果表明理论推导与试验结果基本一致，分析还表明，若考虑次数线圈的铜电阻和耦合电容的容抗，用次数线圈匝数的倒数及其二次项表示电流输出型磁通门的灵敏度具有更高的精度。     

用于磁电阻率探测的矢量线圈传感器设计与优化

磁电阻率(MMR)探测方法作为一种新型的堤坝渗漏探测方法,采集数据时主要依靠线圈传感器,针对MMR信号对要求灵敏度高,需要精准矢量采集的特点,本文设计了一款三分量MMR空心线圈传感器。通过对传感器灵敏度与线圈结构参数的分析,对线圈的结构、匝数进行了设计;通过对传感器噪声源分析,选定了适宜的放大器,进一步降低了系统的本底噪声;通过对三分量不正交角度的分析,对线圈的不正交角度进行了参数校正。最终研制了一款三分量MMR线圈传感器。其体积控制在0.027m3,X、Y、Z三分量本底噪声为5.030 435nV/(Hz)^1/2@380Hz,三通道的磁场探测灵敏度为0.189 95pT/(Hz)^1/2@380Hz,三通道一致性良好,三分量校正误差控制在0.2%以内。     

面向CMB偏振实验的220 GHz钛超导TES探测器技术研究

高灵敏度超导相变边缘探测器(Transition Edge Sensor,TES)在宇宙微波背景(Cosmic Microwave Background,CMB)辐射B模偏振探测方面具有重要的应用前景。本文设计并制备了220 GHz频段8×8像元的天线耦合钛超导TES探测器，实验表征了刻蚀前钛超导TES探测器的低温热导和噪声特性。实验结果显示，钛超导TES探测器低温电声相互作用主导热导约为485.4 pW/K，同时钛超导TES探测器噪声等效功率优于5×10^-17 W/Hz0.5。原理上，钛超导TES探测器热导在刻蚀后会进一步减小，理论计算出刻蚀后钛超导TES探测器的热导约为38 pW/K，同时，其热起伏等效噪声功率理论值约为9.2×10^-18 W/Hz^0.5，因此，钛超导TES探测器在刻蚀后的噪声等效功率性能会进一步提升。     

一种基于阶梯型磁致伸缩复合材料的 聚磁式光纤电流传感器

本文提出了一种基于阶梯型磁致伸缩复合材料的聚磁式光纤电流传感器,解决了常规磁致伸缩复合材料上待测电流诱导磁场“两端高、中间低”的分布问题。首先运用安培环路定律,构建传感器的磁场分布模型,由理论分析可知,材料中心磁场与材料厚度l₁、桥面高度l₂和桥面长度h₁成反比关系;其次,针对传感器的关键参数开展有限元仿真分析,仿真结果表明,材料厚度l₁、桥面高度l₂和桥面长度h₁是材料中心磁场的主要影响因素,磁场会随着材料厚度l₁、桥面高度l₂和桥面长度h₁的增大而减小,与理论分析一致。最后制作材料并开展性能测试,结果表明,随着电流的增大,材料中间位置与两端位置的应变逐渐增大,传感器的线性工作范围为0～1 000 A,灵敏度为0.136με/A。     

一种将静态电流与动态电流相结合的集成电路故障定位算法

本文提出了一种新的故障定位算法。该算法将静态电流诊断方法与基于小波分析的动态电流诊断方法相结合，并通过模式识别进行决策，实现可精确到电路元件的CMOS集成电路多故障定位。经过仿真实验证明，该算法的可行性和有效性。     

激励电流对脉冲涡流检测的影响研究

在采用脉冲涡流技术进行缺陷检测时,不同激励线圈中的电流会存在一定的差异。为研究不同线圈内激励电流对检测结果的影响,首先分析了不同线圈内激励电流的时频特征,然后研究了被测试件缺陷尺寸和材料属性不同时,不同激励电流作用下差分检测信号的频谱特征,分析了激励电流对检测信号频谱特征的影响规律。最后通过实验对分析结果进行了验证,结果表明:当被测试件缺陷尺寸不同时差分检测信号频谱特征受激励信号影响的规律也不同。     

直流叠加脉冲电流波形宽频带电流传感器

提出了一种用于测量直流叠加脉冲电流波形的电流传感器。该传感器由两个磁芯组成,一个工作于磁通门状态,另一个基于罗氏线圈原理。为了将磁通门与罗氏线圈检测技术集成在一起,引入了一个反馈绕组,有效克服了脉冲磁场与直流磁场对磁芯工作状态的影响。基于理论分析制作了样机。实验结果表明,所提出的电流传感器能有效测量直流叠加脉冲电流波形:有效测量频带为340 k Hz,直流分量的测量误差为0.6%;低频段与高频段交点处的测量误差最大,最大测量误差为1.5%。     

用于铝电解电流精确测量的手持式光纤电流传感器研究

电流强度是电解铝工艺的基本参数,精确测量电解槽分布电流可提高铝电解生产效率和工作稳定性。本文分析了光纤电流传感器相比于传统电流测量技术在电解槽电流测量中的原理性优势,针对目前光纤电流传感器在现场应用中存在的重复拆装和大电流条件下温度误差问题,创新提出了基于柔性封装的传感光纤插接方案和温度误差与非线性误差二维补偿技术,首次设计研制了手持式光纤电流传感器,测试结果表明：传感器的重复拆装误差小于0.12%,在-40℃～70℃温度范围内测量0.5～30 kA电流时的误差小于0.2%,在某电解槽现场测量立柱母线电流时与控制室显示值的误差小于0.4%,并通过对阴极钢棒分布电流的连续监测和分析,实现了电解槽破损的提前预警。     

基于小波变换的ADC电流测试方法

本文提出了一种基于小波分析的混合信号电流测试方法，该方法通过小波变换对电路的动态电流信号Idd进行分解来诊断电路是否存在故障。对示例ADC电路的仿真结果表明，该方法不仅能够有效检测出电路中的各种缺陷，而且比积分法和傅里叶分析方法对故障有更高的灵敏度。     

两种测流设备的测量结果比对分析

声学多普勒海流剖面仪（以下简称ADP）和S4海流计是水文测量的重要设备。文章通过流速测量数据和曲线,验证同型和两型设备的测流性能,并从设备载体、安装条件等方面分析造成测量误差的原因。     

一种基于积分的内建电流测试结构设计

电流测试中电流信息的获取是关键的环节之一。一种有效的电流测试结构对电流信息的获取和正确处理有着至关重要的作用。基于此。本文在前人的工作基础之上。提出了一种改进的基于积分的电流测试电路结构。并通过HSPICE软件仿真,验证了其可行性。     

AC current automatic calibration using two different TCC designs

AC currents are automatically calibrated by two different thermal current converter （TCC） designs.The two designs are different in the used number of the thermal-elements （TEs）.Consequently they differ in their output electro motive force （EMF）.Studying the effect of changing the output EMF is done in this paper through calibrating AC currents.5 mA and 5 A are accurately calibrated at different frequencies 55 Hz,1 kHz and 10 kHz by the two TCCs.A comparison is made between the results to evaluate the effect of the output EMF value on the accuracy and the uncertainty of the low and higher AC current calibration.A LabVIEW program is designed for this accurate automatic calibration to overcome the problems of the manual calibration on the thermal converters.     

便携式船用海流能发电机

为了实现海流能利用装置的小型化,提供海流能利用新思路,并将海流能利用推广到民用提供理论依据,利用凸轮连杆机构调整桨叶角度,提高了捕捉海流能的效率,利用Solidworks软件实现了三维模型设计,最终完成了便携式船用海流能发电机的设计。研究结果表明,该研究为海流能利用的推广普及奠定了基础。     

SiC二极管在高频大功率电流型逆变器中的应用

针对电流型逆变器桥臂并联扩容时开关损耗较大的问题,对SiC肖特基二极管和Si快恢复二极管的正反向恢复特性、MOSFET并联均流特性以及容性状态下电流型逆变器工作过程进行了研究。提出了在电流型逆变器中用SiC肖特基二极管代替Si快恢复二极管以实现保持逆变器良好并联均流效果的同时降低逆变器损耗。分别搭建了基于Si快恢复二极管和SiC肖特基二极管的电流型逆变器实验平台以对比验证SiC肖特基二极管在系统扩容应用中实际效果。研究结果表明,在电流型逆变器中使用SiC肖特基二极管可以极大地降低逆变器损耗同时保持逆变器良好的均流效果,提高逆变器效率。