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%。     

基于跑道型微环谐振腔的Fano共振器件设计及传感特性研究

与传统洛伦兹线形相比,具有不对称线形的Fano共振光谱有更高的光谱分辨率,尤其适合传感应用。通过在硅基总线波导与跑道微环谐振腔耦合区域引入两个空气孔使得连续光谱产生突变相移,并与跑道微环谐振腔耦合形成Fano共振,且在较宽谱段范围内的每个共振峰都表现为非对称线形。通过仿真优化耦合间距以及空气孔与耦合区域中心的偏移量,获得最大光谱分辨率为312.05 dB/nm,消光比为53.09 dB的硅基Fano共振器件。在模仿被液体的折射率变化范围为1.33～1.332的条件下,仿真得到折射率传感灵敏度为125 nm/RIU。仿真结果表明本论文提出的器件结构简单,尺寸紧凑且制造误差小,为硅光子器件应用到高灵度敏度的集成生化传感提供新思路。     

单束飞秒激光诱导ZnO晶体表面纳米周期结构的形成

介绍了不同波长的飞秒激光脉冲诱导ZnO晶体表面纳米周期结构,分析了纳米结构的周期Λ与激光波长λ的关系。结果表明:纳米结构的周期与材料折射率n有关,其与激光波长成线性,且符合Λ=λ/2n的关系。提出了样品分层的模型,解释了飞秒激光诱导纳米周期结构的形成机理。     

全光纤电流互感器传感机理建模分析

该文针对全光纤电流互感器测量精度受各种内外部因素影响的问题,建立全光纤电流互感器微元传感单元的分布参数模型,从本质上解释传感单元中线性双折射的产生机理,即极化率张量对角元不相等的作用结果;并结合光电转化的数学模型得到全光纤电流互感器的开环机理,提出提高全光纤电流互感器(fiber-optical current transformer,FOCT)测量精度的方法:采用新型传感材料或新型传感头结构及引入反馈信号构建闭环结构。采用COMSOL有限元数值分析方法,实现光场和磁场的耦合。分析双折射、被测电流、纤芯折射率、光纤的弯曲半径对测量结果的影响。研究表明,线性双折射是由传感材料的折射率变化引起,会降低测量灵敏度;同一双折射,在不同的外界条件(如被测电流)下,对测量结果的影响不同;对于不同的纤芯折射率,折射率越小,传输相同距离后,旋转角越大;微元传感单元中由弯曲半径引起的线性双折射较小,通常可采用分段补偿法,得到理想的Faraday旋转角;最后通过仿真分析与现有经典公式的比较,验证分布参数模型的有效性,为后续FOCT传感单元中的光场、磁场、温度场、应力场等复杂的多物理场耦合提供模型基础。     

无需油气分离的油中溶解乙炔原位直接检测

现有变压器油色谱技术检测存在时效性差、传感元件无法内置于变压器内部、油气分离时间长等问题，该文提出一种基于光子晶体光纤的油中溶解乙炔光热光谱直接检测方法。通过在光纤表面加工尺寸仅为3μm×3μm、且深至芯区的微通道以及光传输损耗低至3.1dB的光纤熔接等方法，研制出可实现激光在油中低损耗传输的油芯光子晶体光纤。理论推导泵浦光导致的光子晶体光纤内温升分布情况，探索探测光相位与油中乙炔含量的关联关系。提出基于外差干涉的油中乙炔光热光谱传感拓扑，在干涉结构传感臂引入光纤环腔，提升了检测灵敏度。此外，提出双泵浦光波长差分降噪方法，可有效降低变压器运行现场噪声对乙炔检测结果的严重干扰。成功实现无需油气分离的油中痕量乙炔高灵敏度、高可靠性检测，检测下限达1.4μL/L。开展变压器油中放电分解乙炔高电位原位实时检测，试验结果表明，所研制的油中溶解乙炔光热光谱检测系统可大幅提高变压器诊断的时效性。     

基于拉曼光谱技术直接检测矿物绝缘油中糠醛含量方法

本文中作者提出了利用拉曼光谱技术对绝缘油中糠醛含量进行检测研究,实验检测纯绝缘油、纯糠醛和糠醛-绝缘油溶液的拉曼光谱.对不同浓度的糠醛溶液进行了原位测试,建立峰面积比与浓度的函数关系.     

光子晶体光纤的导波模式与色散特性

光子晶体光纤是在最近两年才出现的一种全新的光纤,主要特点是有规律的包层排列,或者随机分布的波长量级的空气孔。借助有效折射率的方式,以标量相近的理论对光子晶体光纤的传播形式以及色散特点建立了数值的模拟,能够明确地看出透过对光纤包层的空气调节或者对包层空气中的各个穴节距以及有效的芯径能够在范围广大的波长范围内进行单模传播,能够设计出无色散波长在1．27um的光子晶体光纤以及范围较大的波段无限趋近于无色散的色散平坦光纤,并且其有非常大的正常的色散值,进行色散补偿的光纤。     

基于GA-BP神经网络的超临界二氧化碳折射率及密度预测

基本光学性质折射率是研究物质物理性质的重要参数。本文以超临界二氧化碳（S-CO₂）为对象，整合各文献在不同温度、压力下对S-CO₂折射率的测量数据，使用遗传算法（GA）优化后的BP神经网络建立了预测S-CO₂折射率的模型，并基于S-CO₂密度与波长、折射率内在联系的洛伦兹-洛伦兹关系式，对S-CO₂的密度进行反演。结果表明:该模型预测 S-CO₂折射率的最大相对误差仅为0.844%；反演的S-CO₂密度值同REFPROP软件结果相比，平均误差不超过3.65％；在亚临界和超临界区，通过实验测量折射率来研究CO₂物性是可行的；在近临界区，由于CO₂物性变化剧烈，对折射率变化规律的测量及折射率与CO₂物性的关系尚需进一步研究。     

基于三电极体系计时电流法的氯离子检测

采用三电极体系工作原理,提出运用计时电流法测量氯离子浓度的方法,设计了一套基于三电极体系计时电流法的氯离子在线检测系统,通过采集计时电流法中电流的变化,实现对溶液中氯离子浓度的定量检测,根据推导能斯特方程,得到测量不同温度下溶液浓度与温度的公式,同时用标准浓度的氯化钠溶液对测量结果进行标定.实验结果表明,该系统具有稳定性好、精确度高、温度补偿能减小系统的测量偏差等优点.相比于两电极体系,三电极体系能够准确的测得工作电极的电位变化,运用计时电流法能有效提高系统的检测灵敏度,使该检测系统在工业水中氯离子的检测中具有很好的发展前景.     

GMM-FBG光纤电流传感器结构优化及温补模型

为解决FBG中心波长和GMM磁致伸缩系数温度敏感而影响GMM-FBG光纤电流传感器交流响应灵敏度和准确度的问题,提出在GMM-FBG传感模型中引入温度参数校准电流输出值的方法。依据法拉第电磁理论,采用有限元分析方法设计提高GMM磁耦率和均化磁场分布的磁路结构。构建波长解调系统实验平台,测试温度在20～70℃范围传感器不同电流对应的波长响应幅值,实验研究表明:GMM-FBG电流传感器灵敏度随温度升高而下降,且与被测电流值大小正相关。在分析传感器温度响应特性基础上,利用数学拟合方法建立了具有温度补偿系数的GMM-FBG电流传感数学模型,且将该模型用于40℃时60 A电流检测实验,电流检测准确度提高了4. 8%。     

基于生命周期评价的不同电源对环境影响的比较

用生命周期评价方法对工业固体废弃物焚烧发电、生物质气化发电、风力发电、天然气燃气蒸汽联合循环发电等几种电源型式对环境的影响,进行了编目分析,计算了其污染物排放量,并且都与燃煤发电进行了比较。     

基于串口通信的DSP在线烧写技术研究

为了解决DSP嵌入式系统某些特殊应用场合升级不方便、维护困难的问题,提出了一种基于串口通信向片内Flash在线烧写程序的方法.描述了该在线烧写方法的基本思想和实现步骤,并结合工程实际需要,优化了接收升级指令的时机,并在片内Flash设置应用程序备份区,进一步提高了烧写的可靠性和安全性,增强了系统的容错性和自愈恢复能力.实验结果表明,该方法有效可行,方便可靠,相比于传统基于JTAG烧写,可摆脱仿真器进行程序升级,提高了嵌入式系统的可维护性.     

基于光生物效应的办公空间采光研究初探

该文将办公室天然采光与光生物效应相结合,通过分析在不同光气候、季节时段、采光口朝向、亮度水平的天然采光条件下,人眼瞳孔大小、主观感受等变化规律,研究在光生物效应作用下,天然光的光色（光谱分布）、光照强度（亮度）与人的视觉心理生理变化之间的关系,整理在不同光色下瞳孔变化与亮度水平函数关系式,以期能提出符合节能要求、有利于办公人员身心健康及提高工作效率的办公空间采光环境方案,完善办公空间天然采光的健康模式,从而进一步促进绿色照明和健康照明。     

基于Linux的SCADA系统后台服务器的研究

随着微机技术的不断发展，以Linux为代表的自由软件越来越多地应用于各个领域。针对自由软件Linux应用到电力SCADA系统后台服务器中这一课题进行了可行性研究。通过与传统的Unix工作站后台服务器相比较，提出了基于PC／Linux的SCADA后台服务器。     

基于SOPC的舵机控制器研究

研究一种开放式全数字舵机控制器。控制器采用了全数字三闭环控制,实现了舵机位置伺服控制功能,其中位置环采用PID参数模糊自整定的算法,电流环、速度环作为内环采用PI调节的算法,并对采用PID参数模糊自整定的算法和传统PID算法所得的结果进行了对比分析。实验结果表明,系统有较好的鲁棒性和动、静态性能,可达到位置跟踪效果。     

基于TMS320C6747的SVPWM实现方法研究

空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)是逆变系统设计的是重要方法之一,本文详细介绍了SVPWM方法,探究了使用数字信号处理器TMS320C6747生成SVPWM波的方法和实现过程。对SVPWM实现的软件和硬件均进行了设计,并在此基础进行了实验,实验表明该逆变系统的具有良好的可行性、有效性和可靠性。     

基于微位移的超分辨重建技术研究

CCD图像传感器广泛用于图像采集,受其内部结构和外部条件的影响,采集到的图像质量不能满足人们的需求,通过硬件改进提高图像质量面临经济与技术两方面的难题。为此本文利用多幅微位移图像间的冗余信息重建出高分辨率图像,既低成本又易实现。针对CCD与目标物间有相对微位移来获取序列低分辨率图像的情况,采用一种解线性方程组的方法对采集到的4幅微位移图像进行重建,并对这种算法进行优化。实验结果图可清晰地看到重建图像可分辨更多线对,高频信息量增加,算法具有较好的效果。     

基于PMU的状态估计的研究

传统的状态估计是基于单相纯正弦模型的,但实际电力系统的三相并不是完全对称,这就导致了传统的状态估计存在着固有的误差.随着基于GPS同步相量测量单元(PMU)的应用和计算机技术的发展,该文提出了一种以PMU为基础的三相状态估计和谐波状态估计算法以消除这种固有误差.利用PMU的电压幅值测量值和相角测量值与SCADA原有的测量值构成的混和量测系统一起用于状态估计,从而提高网络的可观测性及状态估计的精度,来弥补传统状态估计的不足.所以这种算法可根本解决系统三相不平衡和状态向量非纯正弦带来的误差问题.最后讨论了对该算法的评估方法.     

基于RTDS建模的分布式光伏对配电网影响研究

随着分布式光伏的大规模推进,需要研究分布式光伏接入配电网后对电压、 电流和继电保护带来的影响.首先,根据分布式光伏和配电网的典型结构,基于RTDS建立分布式光伏接入配电网的仿真模型.其次,仿真分析在不同的光伏渗透率、故障类型和故障位置下分布式光伏对配电网电压和电流的影响.然后,研究电网故障状态下分布式光伏对配电网继电保护的影响.仿真结果表明,分布式光伏接入配电网后使电压增大、系统提供的电流减小,分布式光伏渗透率较大时可能使过流保护拒动以及重合闸失败,因此需要重新整定保护定值.     

基于CORBA实现OPC技术探索

OPC（过程控制中的对象链接与嵌入技术）是工业控制和生产自动化领域中硬件和软件之间的接口标准，近年来在电力系统广泛应用。它是一种基于DCOM（分布式组件对象模型）的技术。由于DCOM的平台相关性，不利于OPC技术的进一步应用。而代表分布对象技术主流的CORBA（通用对象请求代理体系结构）技术具有跨平台、语言无关等突出优点，本文尝试采用CORBA技术实现OPC技术。探讨了基于CORBA实现OPC技术的解决方案，通过具体的实现过程展示了方案的可行性，并通过测试用例和应用实例验证了方案的实用性和有效性。基于CORBA实现OPC技术，将大大提高OPC技术跨平台、跨语言应用的能力，使其成为一种更广泛适用的标准。