无源光纤电压传感器测量高速暂态电压

利用电光效应研制了一种无源光纤电压传感器。电光晶体传感元件材料采用铌酸锂（ＬｉＮｂＯ３），结构简单，体积小。研究采用具有内部光反馈的半导体激光光源（ＬＤ）。用格兰－汤姆棱镜作起偏和检偏器。取１２５ＭＨｚ的ＰＩＮ光电管作为光接收器件，噪声低、灵敏度高、频带宽、价格便宜。研制的低噪声放大器增益为３０ｄＢ，带宽为１００ＭＨｚ。传感器上升时间约５ｎｓ（波形有一点过冲）和７ｎｓ（波形无过冲）；测量误差约５％     

基于CCD解调的光纤光栅电压传感器

电能质量的好坏直接影响用电设备和电力系统能否正常运行,精确测量电压幅值和频率是分析电能质量的关键。提出了一种基于CCD解调的光纤光栅(FBG)电压传感器,利用压电陶瓷的逆压电效应改变粘贴在压电陶瓷上的FBG波长,采用CCD模块实时解调FBG波长的变化,提取被测电压的幅值和频率信息。理论分析了加载电压与光栅波长变化的关系,搭建了带温度补偿的传感系统,实验研究了传感器的静态、动态特性。实验结果表明,该传感器的线性拟合度为0.995,非线性误差为2.998%,电压灵敏度达到8.47 pm/V,能较好检测正弦电压的频率以及谐波信息,这为在复杂环境评估电能质量提供了参考。     

电光效应光纤电压传感器及其在高电压测量中的应用

本文介绍了电光效应光纤电压电场传感器的结构及测量系统,并对系统设计的几个问题进行了讨论。     

电阻式电压传感器结构设计及误差特性研究

从路的角度分析了电阻式电压传感器的误差特性 ,从场的角度比较了几种结构方案的幅值误差、相角误差及最大场强 ,优化出最佳方案 ,并分析了该方案幅值误差的频率特性     

基于压电陶瓷逆压电效应的电压信号变送原理

提出了一种采用压电陶瓷材料和反射式光纤位移传感器的新型电压信号变送原理,利用压电陶瓷材料的逆压电效应获得被测电压动态位移,再由反射式光纤位移传感器测量逆压电效应所产生的动态位移量,实现电压参量的测量.通过对其线性度、准确度和温度特性的测试,结果表明,基于新型变送原理的电压互感器在实验室环境下的测量准确度可以达到0.1级,温度特性稳定.     

压电陶瓷执行器多模时变滑模逆补偿控制

针对压电陶瓷执行器的迟滞问题,设计多模时变滑模逆补偿控制器对压电陶瓷执行器进行控制.首先,利用Preisach逆模型对迟滞进行串级补偿.然后,针对补偿后的压电陶瓷执行器,设计滑模变结构控制.为了消除滑模控制的到达过程,采用带指数项的滑模面.为了消除系统的静态误差,同时也减小超调,设计一个普通时变滑模面和一个带积分项的时变滑模面,采用多模控制的思想对所设计的两个滑模控制进行切换.并且通过模糊控制方法确定两个滑模控制器的切换时刻.另外,用滑模面代替切换函数有效地消除了抖振.实验结果表明,所采用的多模时变滑模逆补偿控制,消除了滑模控制的达到阶段和抖振,两个滑模控制平滑切换,克服了压电陶瓷执行器的迟滞非线性,提高了控制精确度,跟踪的平均绝对误差为0.0135 μm.     

光纤电压传感器和光纤磁场传感器的研制

本文报导了光纤电压传感器和光纤磁场传感器的原理、温度特性、频率特性及其寿命试验结果。光纤电压传感器系利用Bi_(12)SiO_(20)单晶的朴克斯效应,光纤磁场传感器系利用ZnSe多晶和Bi_(12)SiO_(20)单晶的法拉第效应。这些传感器的基本性能已从其作为电气仪器的零件的观点进行了调查研究。此外,本文还介绍了这些传感器在变电站和输电线的一些实际应用,包括:气体绝缘输电线的故障段检测装置(GIL)、嵌入气体绝缘开关装置(GIS)里的光电压互感器和光电流互感器、冲击波电压接收装置。     

使用压电传感器对复合薄板冲击力位置的确定

为了提高冲击力定位的准确性和实时性,一种简单、快速、低功耗的冲击力评估方法被提出了.将智能材料压电陶瓷片（PZT）粘帖在结构表面来获得相应信息,使用力锤敲击产生脉冲激励,利用坡印廷（Poynthing）矢量表示的能量流来反映压电传感器的输出电压.通过计算流经压电陶瓷片的能量流的信息来获得冲击力的力点和冲击能量,从而实现对力点的定位.一方面,由于该方法计算量小,从而大大的缩短冲击力定位的时间;另一方面,它是一个能量自供给的、简易的无线系统,从而缓解了某些笨重、复杂设备的局限性.     

高压断路器新型电机操动机构的动态特性分析

研究了两种高压断路器新型电机操动机构,设计分析了两种电机操动机构及其运动特性.根据40.5 kV户内真空断路器的操作特性要求,研究了永磁直线直流电机和有限转角永磁无刷直流电机操动机构.对两种电机的结构和特性参数进行的初步的设计,同时利用有限元方法对两种电机的基本特性和起动过程进行了动态特性仿真,得到了电机运行时的电磁推力、电流、速度等曲线.通过有限元的仿真结果的分析,一方面调整了电机设计参数,最终得到符合操作特性要求的电机操动机构;另一方面表明两种电机操动机构在起动性能、运行方式及机构的复杂性、控制方面等方面特点,为高压断路器采用电机操动机构提供了可靠的依据.     

自愈光学电压传感器

为解决光学电压传感器测量精度的温漂问题,提出采用增加基准测量源的方法,根据对基准源的测量结果来调整实际测试结果,从而实现了对传感参数的实时自动补偿。应用该方法设计了自愈光学电压传感器,并进行了精度检测。检测结果表明:在常温下,自愈光学电压传感器的线性度可达0.2级;当环境温度引起工作光强波动或传感参数漂移时,自愈光学电压传感器的测量精度比补偿前有大幅提高。该方法原理简洁,容易实现,为高性能光学电压传感器的设计提供了新的解决思路。     

电阻应变式位移传感器电路设计与实现

超精密平台中使用压电陶瓷驱动器提供位移进给,采用集成应变式位移传感器的驱动器能够减小磁滞与蠕变特性,提高位移控制精度。设计并实现应变式位移传感器位移检测电路,介绍电阻应变式位移传感器位移测量原理;设计位移传感器电路,采用仪表放大器、同相衰减器与低通滤波器电路得到正比于位移变化的电压信号并输出;最后对位移传感器电路进行实验验证。实验结果表明：设计的传感器检测电路的电噪声峰‐峰值为0．390mV,输出电压分辨率小于0．6mV,对应的位移传感器的分辨可达1 nm ,能够有效提高压电陶瓷的精度。     

Development of high voltage harmonic measuring instruments for distribution systems using optical voltage sensor and current sensor

Application of an optical measuring technique was attempted in order to develop harmonic voltage and current measuring instruments for distribution systems. To develop the harmonic voltage measuring system using a Bi₁₂GeO₂₀ crystal as a sensing Pockels cell for high‐voltage distribution lines, zinc oxide elements were adopted as a voltage divider. Also, an optical current sensor system was improved on the harmonic current measuring system using an R₃Fe₅O₁₂ film as a Faraday device. In practical three‐phase distribution systems, the developed high voltage harmonic measuring devices using the optical voltage sensor and current sensor were compared with conventional harmonic analyzers for low voltage. As a result, it was confirmed that the developed high voltage harmonic measuring devices had satisfactory characteristics for practical use. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(4): 84–93, 1999     

压电驱动器驱动电源设计

针对提高电源的输出质量、容性负载的响应速度等设计要求,设计了一种基于PA78的电压控制型压电陶瓷驱动电源。从理论角度研究了电压控制型驱动电源特点并初步制定了设计方案,以PA78高压功放作为核心器件,对驱动电源的核心电路、直流稳压电路及放电回路等进行设计。在此基础上,对驱动电源电路的稳定性、频响特性等关键性能进行研究。最后搭建了驱动电源测试系统,在容性负载情况下,对驱动电源的线性度、纹波电压等基本性能进行测试和分析,实验结果表明所设计的驱动电源满足设计要求。     

超磁致伸缩致动器的等效电路研究及驱动波形设计

针对超磁致伸缩致动器由于大电感线圈的存在而使电流上升时间较长,以致于无法满足快速开启需求的问题,分析了致动器等效电路以计算精确的线圈电流,并设计了较为合理的驱动电压波形。从对致动器阻抗的描述精度出发考察3种等效电路,确定了带并联电阻的等效形式最为合理;分析计算了该种等效形式下方波电流输入时的电流表达式,得到不同频率下致动器电流瞬时响应,并通过实验测试了致动器阻抗以及电流瞬时值以验证等效电路的准确性。最后基于该等效电路,借鉴电磁阀的大电压开启方法,分析了合理的电压形式并提出了参数设计方案,计算结果表明,设计电压能在保证较小超调量的同时有效地降低电流调整时间。     

A 2-dimensional impact driven precise actuator using piezoelectric bimorphs

A new precise actuator is proposed, which is actuated by the impact force of an end-loaded piezoelectric bimorph cantilever, and bears two degrees of freedom for translation and rotation. The dynamic characteristics of the piezoelectric bimorph were analyzed by FEM, and are further proved by experimental tests. A new control system for the actuator was put forward and tested, which is called the fixed-frequency with adjustable voltage. In addition, the actuator’s performance of translation and rotation were both measured. The results demonstrate that the actuator is characterized by a simple structure, large movement range, strong driving ability and high positioning resolution. Its cost is estimated at only 1% of the traditional impact actuators. __________ Translated from Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2006, 36(1): 67–71 (in Chinese)     

Fault detection and eigenstructure optimization in IEEE 802.11 wireless sensor actuator networks for building automation

There are signs that wireless sensor actuator networks can be used in time‐sensitive industrial processes to reduce cable deployment and increase flexibility. This paper investigates the time‐sensitive fault detector design in wireless sensor actuator networks subject to random packet delays and packet losses. The impacts of wireless packet delays and losses are modeled as external unknown disturbances and a memory block is introduced to deal with the packet losses and long delays. A frequency component estimation method is proved to estimate the frequency of these unknown disturbances. An eigenstructure optimization method is proposed to enhance the fault detector's sensitivity to the fault and the robustness against the delays and packet losses. The fault detection performance in a wireless building automation system is demonstrated by hybrid MATLAB/NS2 simulation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

智能化中压开关柜的在线监测和传感器技术(二)

综述了用于中压开关柜监视、测量的两大类传感器：电流和电压测量保护用传感器；非电量数值传感器。新型的电流和电压传感器优越性明显，在解决了细节及接口问题后，将逐渐安装使用。非电量数值传感器技术是将开关柜“定期”维护转变为“按状态”维护的关键技术，有很好的应用前景。