电涡流传感器前置器的参数对测量系统特性的影响

分析了电涡流传感器的前置器电路参数对电涡流传感器输出线性度、灵敏度的影响.发现无论是通过改变电容值还是通过在传感器线圈中串入电感的方法,在增大测量系统的灵敏度的同时,测量系统的线性范围将变小,因此应根据实际应用,恰当地选择电容和在传感器线圈中串入电感的大小,以获得满意的测量系统的灵敏度和线性范围.     

电容法测量湿蒸汽湿度的可行性研究

由于在同温度、同压力下,水和水蒸气的相对介电常数存在很大差异,当一定压力的湿蒸汽通过电容传感器时,湿度的变化会引起传感器电容的变化,且相对变化只与湿度有关,与电容器的结构无关。以平板电容器为例,计算湿蒸汽通过时由于湿度变化引起的电容相对变化量,并探讨了含盐量的影响。蒸汽压力小于15 MPa范围内的计算结果显示：在同一湿度下,电容传感器电容量相对于湿度的变化率随着饱和蒸汽压力的增大而增大;在同一压力下,电容传感器电容量相对于湿度的变化率随湿度的增大而增大。根据计算结果并结合湿度测量的具体应用,分析了电容传感器用于测量湿蒸汽湿度的可行性。     

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。     

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压测量用电容传感器的标定

为保证特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）中特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）测量用手孔式电容传感器的准确性,必须对其进行标定。研制了用于电容传感器的标定系统,它由3种不同幅值及波形的脉冲源及相应测量系统组成。其中：低电压陡脉冲源用于校验电容传感器的高频特性;高电压陡脉冲源用于校验传感器在高压下的稳定性;低电压长波尾电源用于校验传感器的低频特性。水电阻分压器及金属膜电阻分压器用于测量3种脉冲源的输出波形,在标定电容分压器前,对电阻分压器的频率特性及线性度特性进行了试验。电容传感器的标定试验结果表明,华北电力大学和清华大学研制的电容传感器均具有良好的频率特性、线性度和稳定性,可以满足特高压GIS设备VFTO测量工作的需要。     

线性双极巨磁阻传感器输出特性的测试研究

单极型巨磁阻传感器需加偏置磁场才能得到双极输出效果,增加了交流电子式电流互感器传感头的复杂程度和不稳定性。为此,测试分析一种线性双极巨磁阻传感器的输出特性,可为简化交流电子式电流互感器传感头的设计提供新的思路和实验依据。利用安捷伦交直流电源和自制的环形跑道磁体、样品架搭建了静态动态测试平台;通过计算机、Keithley2000万用表、Pt100温度传感器构成的数据采集系统,对巨磁阻的输出信号和温度信号进行实时采集和处理。数据分析结果表明,该线性双极巨磁阻传感器在不用加偏置磁场的情况下可以输出几乎对称的正、负电压,具有相近的静动态线性度和灵敏度,巨磁阻(GMR)输出的电压幅值在关心的谐波电流范围内几乎与频率无关。但饱和区间和零漂会受温度的影响,如果采取一定的补偿措施,可能会在高压电流检测中取代单极巨磁阻传感器而获得更广泛的应用。     

石英晶体光学电压传感器传感特性实验研究

实验研究基于石英晶体的光学电压传感特性,包括不同光轴偏转角和检偏器角度对传感器输出信号的影响。光学传感单元包括1块石英晶体和2个偏振器,当所用石英晶体的尺寸为6 mm×6 mm×23 mm,工作光源波长为1 550 nm时,晶体的光轴偏转角可选取约为4°,且检偏器角度可选取约为15~25°,此时可获得相对较大的电压测量灵敏度和线性测量范围。实验测量125 V~4.5 k V范围内的工频电压,电压测量灵敏度约为0.294 V/k V,实验数据的非线性误差低于0.21%。     

500kV光学电压传感系统实验研究

通过对500kV光学电压传感系统在工频高压下的传感特性测试,研究了光学电压传感器在垂直位置、上部法兰高度等变化时对测试参数大小、灵敏度、线性度,稳定性的影响．实验研究表明：垂直位置的变化、上部法兰高度的变化都会对测试值有显著影响;下引电极或下置电极的引入能有效地调整和改善测试灵敏度;光学电压传感系统测试值与外加电压有较好的线性关系。     

空气开关柜局部放电特征分解组分实验与仿真

以针-板放电模型为基础,通过实验和仿真计算研究分析了空气在不同湿度和局部放电电压下的分解组分及其产生机理。利用Materials Studio仿真计算了空气放电过程中可能出现的所有组分,并分析了各分解组分的产生途径。通过分析各组分参与的化学反应的反应热和反应势垒,解释了CO和NO_2可以作为表征开关柜绝缘缺陷特征组分的原因,为通过检测空气分解组分监测开关柜绝缘状态奠定了理论基础。实验过程中检测到的空气分解特征组分分别为CO和NO_2气体。当湿度一定,放电电压以0.5 kV的梯度由6 kV上升至7.5 kV时,CO、NO_2浓度均随着电压的升高而升高。当放电电压一定,空气相对湿度分别为50%、70%、90%时,CO浓度随着湿度的增加而增加,NO_2浓度随着湿度的增加而大幅减小。在一定电压与湿度下,CO浓度随时间呈现出线性增加趋势;NO_2浓度增长速率随放电时间逐渐降低,呈现出一定的饱和现象。     

特高压冲击电压分压器线性度测量方法比较

线性度为冲击电压分压器的关键技术参数,随着额定电压的不能提高,对于不能在全部电压范围内进行比对校准的冲击分压器,必须进行单独的线性度试验。本文介绍了两种不同的测量高压冲击分压器线性度的方法：测量冲击电压发生器输出电压与充电电压的比值变化;使用球形电压测量仪来测量冲击分压器的线性度。研究充电电压测量准确度、充电时间、充电电压补偿以及充电电压不均匀程度等因素对冲击电压发生器输出电压的影响;球形电场测量仪的输出电压与被测电场成正比,在均匀场与非均匀场中都可以测量冲击电压波形,其线性度≤±1%,可通过改变测量仪的布置位置来扩大测量电压范围;使用上述两种方法测量同一台弱阻尼冲击电压分压器的线性度,测量结果一致性好,因此球形电场测量仪也可用于进行特高压冲击分压器线性度的现场校准。     

磁电层合大电流传感器的改进和性能分析

对一种现有的磁电层合大电流传感器做了参数优化和改进。通过优化磁路设计、合理设置直流偏磁和扩大磁环气隙等方式,解决了原有传感器的测量波形失真问题,使其可以输出与待测交流电流具有线性幅值关系、波形形状一致的电压信号。试验测试表明,在测量700 A以内的待测电流时,改进后的电流传感器具有4.5 m V/A的电流测量灵敏度,在频率40~1 500 Hz范围内有平坦的输出,并具有一定的抗干扰能力。     

倒置微带贴片谐振器测量汽轮机湿度的研究

汽轮机蒸汽湿度的在线测量,对汽轮机的安全、经济运行具有重要的理论意义和实用价值。根据微扰法的基本理论,提出一种结构简单、灵敏度高的倒置微带贴片谐振器,实现汽轮机湿度的准确在线测量。湿蒸汽的湿度变化反应为谐振器介质层介电常数的变化,根据微带贴片谐振器的基本原理,仿真计算不同介电常数下的谐振频率,得到其变化关系曲线;讨论样本厚度、基质厚度和基质介电常数对频率偏移量的影响;设计微带贴片谐振器模型,并分别在HFSS和CST软件下进行仿真。研究及仿真结果表明,微带贴片谐振器模型适用于汽轮机蒸汽湿度的在线测量,蒸汽湿度每变化1%,谐振器频偏约为18 k Hz,约为微带缝隙谐振器频偏的3.6倍,有利于蒸汽湿度的准确测量。     

地表相对介电常数实时监测系统设计

在雷暴云定位中，地表相对介电常数的测量至关重要。为解决地表介质连续监测难的问题，分析同面极板电容传感器测量原理，建立同面极板电容传感器理论模型，结合实际地表监测应用环境，完成传感器设计；引入电介质的德拜弛豫关系，研究契合地表介质测量的最佳驱动信号频率；设计信号调理电路，进行温湿度补偿，利用最小二乘法线性拟合最佳数据匹配函数，提高测量精度。实验结果表明，该系统测量误差小于5%，能够有效的对地表相对介电常数进行实时监测。     

谐振腔微扰技术测量湿蒸汽两相流的理论分析

蒸汽湿度的准确测量对汽轮机的安全、经济运行和优化设计具有重要意义。根据湿蒸汽混合物的介电性质,采用微波谐振腔介质微扰理论,建立圆柱形谐振腔在TE011模式下测量蒸汽湿度的关系式。测量湿度与湿蒸汽的热物性、温度(压力)、谐振腔的谐振频率和相对频偏有关。湿蒸汽的温度(压力)降低、谐振腔的谐振频率升高、相对频偏升高,湿度测量结果会增大,反之减小。谐振频率降低、温度升高,湿度的测量精度提高。蒸汽湿度测量谐振腔的谐振频率建议在5~10 GHz。对某200 MW凝汽式汽轮机进行排汽湿度测量实验,湿度测量结果与理论计算值吻合,验证了微波谐振腔微扰法测量蒸汽湿度理论的正确性。     

土壤水分传感器探头的仿真分析

在分析土壤介电常数的基础上,研究了电容式土壤含水率传感器的测量原理.利用ANSYS软件建立了电容式水分传感器探头的三维模型,研究了传感器探头结构参数发生变化时,传感器对其的电容值、电场强度分布、含水率探测深度及灵敏度的影响,确定了探头的最优尺寸参数,设计了一种基于频域反射法的电容式土壤含水率传感器.仿真实验结果表明,当...     

Computer aided modelling of an interdigitated microelectrode array impedance biosensor for the detection of bacteria

Electrostatic finite element modelling software and an ac equivalent circuit model have been used to investigate an impediometric microelectrode array biosensor for the detection of bacteria. The electrostatic model showed the capacitance of the biosensor to decrease with increasing numbers of bacteria trapped on the sensor?s surface in a suspension of relatively high dielectric permittivity. Optimization of the model suggests that reducing the spatial wavelength of the biosensor?s electrodes either through a decrease in electrode width or gap will improve the sensor?s sensitivity. In addition, the model confirmed that the permittivity of the external medium had a significant effect on detection efficiency. Increased sensitivity in suspensions of lower relative dielectric permittivity was observed. The equivalent circuit model (ECM) was used to analyze the effect of high levels of immobilized bacteria at fixed signal frequencies (100 Hz and 1 MHz). It has been shown that the ECM discussed in this paper is able to successfully model the experimental data for the actual sensor in the low frequency ranges, allowing prediction of the sensor response and analysis of its performance. Overall, the modelling results obtained in the present paper are in general agreement with those from other published data and can be used in the development and optimization of impediometric biosensors for rapid and reliable detection of pathogenic bacteria.     

边缘电场传感器测量系统的设计与实验

边缘电场传感器是一种电容式传感器,由于具有单边穿透、信号强度可调及层析成像等优点,被广泛应用于工业过程控制中非接触测量。选择叉指型电极传感器为研究对象,分析传感器集总参数等效电路,设计测量系统的调理电路和驱动电路,基于LabVIEW平台构建测量系统,实现驱动信号产生、信号采集和预处理、扫频测量及计算等功能。对不同介电常数的样本进行检测,实验表明,该测量系统具有较好的灵敏度和低频测量精度。     

基于Fe基合金薄带巨磁阻抗效应的新型磁敏传感器

利用Fe基合金薄带的巨磁阻抗效应和LC谐振回路特性,研制了一款新型巨磁阻抗磁敏传感器.文中介绍了Fe基合金薄带的巨磁阻抗特性、传感器的电路设计和实验数据分析.实验结果表明,该传感器具有重复性好(最大偏差为0.32%)、几乎无迟滞(最大偏差为0.19%)、线性度好(最大偏差为1.04%)且线性测量范围广(464.86~1488.52 A/m)等优点,在磁场检测和位移测量领域具有广泛的应用前景.     

汽轮机内湿蒸汽两相流介电性质研究

将电介质的复介电常数与其静介电参数、交变电场频率的关系引入Maxwell-Wagner非均质电介质理论,建立湿蒸汽等效复介电常数模型,得到饱和水、干饱和蒸汽和湿蒸汽的复介电常数随波长和温度的变化。饱和水复介电常数的实部随波长增加、温度降低而变大,当波长较大时,实部趋于静介电常数,当波长较小时,实部趋于常数,与温度无关;其虚部随波长增加先变大后减小,随温度降低而变大,当波长较小或较大时,虚部趋于0。干饱和蒸汽复介电常数的实部随波长增加、温度升高而变大,当波长较小或温度较低时,实部趋于1;其虚部随波长增加先变大后减小,随温度升高而变大,当波长较小或较大或温度较低时,虚部趋于0。湿蒸汽的复介电常数和干饱和蒸汽规律相近,当湿度增加时,实部和虚部均变大,而且温度越高,数值越大。     

输电线路过电压传感器波形解耦及影响其测量精度的相关因素

非接触式电压传感器可测量架空输电线路过电压,其分压比主要取决于导线与传感器的杂散电容。为此,研究了导线与感应金属板之间的距离以及导线半径与过电压传感器分压比的关系,相间耦合的波形解耦及大气条件、电晕效应对架空输电线路分压器分压比的影响。对输电线路与传感器之间的杂散电容的计算公式进行了实验验证。通过理论分析及实验研究,应用多相架空线及传感器的耦合关系,推导出由传感器电压计算母线电压的解耦算法,通过两相耦合实验验证解耦算法能真实还原各相电压。通过温度、湿度、污秽实验分析,证明大气环境对传感器精度影响可以忽略。通过升压法模拟导线起晕,实验表明,电压越高,电晕越严重,非接触式电压传感器分压比越小。