光纤直流电流传感器中的V/F转换电路

为了提高供能激光器的寿命和可靠性,降低高压侧信号调制电路的功耗。在介绍用于高压直流输电线路中测量直流电流的光供电式光纤电流传感器的基本原理后,利用CMOS器件的超宽工作电压范围、超低工作电流和窄脉冲的特性,采用集成电路和分立元件(改进型电荷平衡式V/F转换器)设计了含温度补偿电路的低成本超低功耗V/F转换电路,该电路经测试,该电路的功耗<0.7mW,线性度约为0.05%。该V/F转换电路已成功应用在光供电式光纤电流传感器的高压侧调制电路中。     

在线监测中用于绝缘介电特性测量的电流传感器

研究了高压输变电设备绝缘在线监测中用于介电特性测量的关键器件－电流传感器，介绍了电流传感器的工作原理、设计原则及对铁芯材料性能的要求，对传感器的误差进行了分析，研制出了精度高，性能稳定，结构简单，满足在线监测要求的电流传感器。     

MEMS电场传感器测试技术研究及进展北大核心CSCD

传感器测试技术对于MEMS电场传感器的研制、试产与测量应用非常重要。文中在MEMS电场传感器研发基础上分析了晶圆级测试、器件级测试、测量标定等技术及发展现状,首先介绍MEMS电场传感器原理、结构设计和传感器件的制备工艺等特点。然后重点阐述现阶段研制MEMS电场传感器的晶圆级测试内容与测试方法、器件级测试内容和测量标定系统。最后分析了国内外MEMS电场传感器测试技术的局限性和发展趋势。在此基础上指出随着国内MEMS电场传感器深入应用,MEMS传感器件测试技术将会迎来快速发展期。     

光学电流传感器现场运行性能分析

本文介绍了一种用于测量高压输电线电流的光学电流传感器，根据该传感器在某110kV变电站现场长时间运行的数据记录，分析了它的实际性能及存在的问题，提出了一种新颖的温度补偿方法。     

大电流测量传感技术综述

直流、交流和冲击大电流(大于100 A)传感和测量技术广泛应用于电力系统、国防军工、工业生产、试验检测及科学研究中,文中按原理将广泛应用的电流测量技术分为基于欧姆定律的分流器、基于闭环反馈的直流/交流电流互感器、基于磁场测量的开环电流传感器和基于磁光效应的光学电流互感器4大类。在对各种电流测量传感原理简要介绍的基础上,剖析了这些技术的优缺点、适用范围和应用注意事项,并介绍最新研究进展。重点分析了各类大电流传感装置的结构特点、性能参数及测量性能优化方案。最后对本领域的发展趋势和应用前景进行了展望。传统电流测量/传感原理在宽范围温度特性、高动态范围、交直流混合、高带宽等方面的性能提升技术仍是研究热点;光学电流互感器已获得了广泛的应用,在超大电流测量中表现出独特的优势,但需解决较低的可靠性和长期稳定性等问题。     

多倍频程MEMS硅基微带环行器设计

作为一种基于微机电系统(MEMS)的微波磁性器件，MEMS微带环行器的核心结构是一种异质嵌套结构，即将微波铁氧体嵌入到基于晶圆级键合封装工艺的硅腔体中。相较于传统的金属薄膜微带线直接分布在铁氧体材料上的微带环行器，MEMS微带环行器具有工艺一致性好、生产效率高、性能更佳等优势。此外，常规全磁环行器在满足器件宽带高功率要求方面存在技术瓶颈，而MEMS环行器方案能够较好地解决这一问题。基于环行器结构、原理和损耗分析，结合ANSYS仿真分析，采用MEMS体硅工艺，设计了一款多倍频程微带环行器，最终实现尺寸为8 mm×8 mm×2.5 mm、工作频率为5～13 GHz、器件插损小于1 dB、电压驻波比小于1.6、隔离度大于12 dB的器件，并实现了器件的批量化制作。     

温度不敏感光纤光栅大电流传感器

为了实现高压传输电线上电流的测量,设计了一种基于超磁致伸缩材料的温度不敏感光纤光栅大电流传感器。该电流传感器具备温度补偿的特点,避免了超磁致伸缩材料热胀冷缩对传感器的影响,消除了光纤光栅的温度-应变交叉敏感问题,同时增大了光纤光栅的应变,提高了测量精度。实验结果表明,在-10～70°C的温度变化范围内,补偿后光纤光栅的温度系数约为4.38×10-4nm/°C,约为补偿前的1/23。传感器的布拉格波长漂移与电流变化具有较好的线性度,温度变化影响很小。螺线管电流灵敏度为1.9127nm/A,与理论值的相对误差为0.26%。理论与实验结果符合较好,表明该传感器结构是可行的。     

巨磁阻传感器输出非线性与温漂的补偿

采用巨磁阻(GMR)传感器可无接触测量直流大电流,可避免高压直流输电系统中高压直流电流传感器的热耗问题,并提高整个测量系统的稳定性。为同时对GMR传感器进行非线性补偿与温漂补偿以提高其测量精度和稳定性,提出了基于最小二乘支持向量机(LSSVM)与粒子群参数优化相结合的多传感器信息融合算法。使用LSSVM方法重构GMR传感器的传输特性,最后利用粒子群算法优化LSSVM的参数,得到GMR传感器传输特性的重构公式,用于对被测电流进行估算。采用温度传感器PT1000实时监测1台GMR传感器的温度,对该GMR传感器进行了标定实验和分析,结果表明:在-40～40°C的温度变化范围内,经重构的GMR传感器最大可测量电流为1 500A,且输出准确度明显提高,平均补偿误差<1.5%,能够满足一般高压直流电流的测量要求。     

对称式闭环霍尔电流传感器研究与设计

霍尔传感器是由半导体材料加工而成的有源器件,其输出电压随着温度变化而产生漂移,这限制了其在高精度磁场测量场合的应用。提出了一种新型对称式闭环霍尔电流传感器,对其进行了系统地设计。利用霍尔元件灵敏度的差异设计了输出电压运算电路,分析了对称式闭环电流传感器工作原理并给出了闭环传递函数。电路仿真和样机实验结果表明,对称式闭环霍尔电流传感器具有较好的温度特性,温度系数减小至0.000 8%/℃。相比其他温度补偿方法,该方法简单易实现,能够实现温度漂移的完全补偿,霍尔元件可以根据测量需要任意选型,不受驱动方式的限制。     

具有温度自补偿功能的宽频带光纤电场传感器

光纤电场传感器抗电磁干扰能力强、响应速度快，在电力设备运行状态和绝缘状况的监测领域有着广阔的应用前景。现有的光纤电场传感器由多个不同功能的分立光学器件组合而成，光路耦合对准困难、光功率损耗大、灵敏度低。此外，温度交叉敏感问题进一步限制了传感器的实际工程应用。为克服现有技术难题，提出一种以特种功能光纤取代分立光学器件，进而形成全光纤电场传感器的技术思路。传感器中的起偏器、检偏器、波片等功能器件均在光纤上实现，避免了分立元件之间对准、耦合等带来的传感器结构不稳定、性能低等问题。此外，通过双晶体正交级联光路结构的设计，赋予传感器温度自补偿功能，实现对温度交叉敏感的有效抑制。实验结果表明，传感器可同时对50 Hz低频电场和纳秒级脉冲电场进行有效捕获，环境温度变化给测量结果带来的误差仅为0.1%/℃。全光纤电场传感器结构简单、稳定性好、测量频带宽，在电力设备快速暂态过电压的测量方面有着重要的潜在应用价值。     

Theoretical and experimental study on white light interferometric sensing network with double-ring topology

A white-light interferometric fiber-optic sensing network based on the double-ring topology is demonstrated, which can be applied to the measurements of quasi-distributed strain and temperature in a smart structure. In order to increase the multiplexing capacity, decrease the measurement cost of each sensor, and improve the ability of reliability of the sensor network, a double-port interrogating technology was used. The double-ring fiber optical sensing network based on the space division multiplexing (SDM) is further developed. The low coherent multiplexing principle in the double-ring network structure is analyzed. Based on the optical path matching condition of SDM, the intensity characteristic of the interference signal in the sensor is deduced. The characteristics of the double-ring sensing network connecting 9 sensors and its property of robust resisting destruction are verified by experiments, and the results are analyzed and discussed. __________ Translated from Acta Optical Sinica, 2005, 25(6) (in Chinese)     

基于二维回归分析法的霍尔电流传感器温度补偿

霍尔电流传感器受温度影响比较大,因此需要对该传感器进行温度补偿。本文在恒温场中对霍尔电流传感器施加不同的测试电流,用温度传感器监测它的工作温度,根据监测结果采用二维回归分析法建立起被测电流、霍尔电流传感器输出电压和其丁作温度之间的函数关系并进行数据融合处理,削弱温度对该电流传感器的干扰。融合结果表明,补偿后比补偿前该电流传感器的测量精度提高了1～2个数量级。将该算法存储到单片机中,通过硬件电路实现对两传感器采集数据的实时处理,使得该传感测试系统具有一定的自适应能力。同以往的方法相比,该软件补偿方法更能满足实际测量的要求。     

SOI高温压力传感器专用集成电路设计

针对压力传感系统高温条件下无法稳定工作、性能下降等问题,设计了一种基于SOI CMOS高温工艺的压力传感器专用集成电路(ASIC),主要由零温度系数恒流源、仪表运算放大器(由恒定跨导运放组成)和零温度系数电压基准组成,具有为压力传感器供电、放大输出信号及调节零点的功能,重点介绍了零温度系数恒流源、仪表运放及组成仪表运放的运算放大器等相关电路。仿真结果表明,-55~225℃温度范围内,恒流源温度系数为109ppm/℃,运算放大器输入MOS管跨导几乎与温度无关,仪表运放输入输出电压成正比且共模抑制比高达125 d B。测试结果显示该压力传感器专用集成电路可在225℃下正常工作。     

A method to eliminate birefringence of a magneto-optic AC currenttransducer with glass ring sensor head

This paper reports a novel method of assembling a magneto-optical current transducer, which can eliminate both thermal transient and construction-caused birefringence to a large extent. The method is simple and practical, and needs no temperature compensation in signal processing. With a closed aluminum shell, sensing material buffers and flexible construction, the accuracy of the compromise-developed MOCT with glass ring sensor head was better than 0.3% over a temperature range of -30 to 70°C and current range from 100 to 2400 A. The field testing verified this performance     

Performance of optical ground wires during fault current tests

Optical ground wires (OPGW) must be able to fulfil the regular functions of a ground wire, such as lighting protection and fault current path, as well as provide secure communications by way of the optical fibers embedded inside. Fault current tests were performed on a loose-tube-design OPGW to evaluate the temperature and optical performance during and after fault current pulses or hits. Optical performance was found to be affected as early as the first rated fault current hit. Temperature gradient tests revealed much higher than expected optical core temperatures, with resultant buffer tube damage. A computer program for predicting the temperature gradient was developed and independently verified the measured temperatures. A redesign of the cable will be necessary to ensure adequate optical performance for rated fault current hits     

光学电流互感器的关键技术

通过对光学电流互感器(OCT)的2种主要类型磁光电流互感器(MOCT)和光纤电流互感器(FOCT)的原理介绍和详细分析,指出MOCT的光学传感头加工、测量受光功率波动的影响,分析了FOCT光纤器件的非理想偏振特性,以及光纤材料的Verdet常数的补偿等关键技术和存在问题.MOCT、FOCT共同存在小电流测量时信噪比较低的问题.     

混合式光电电流互感器中Rogowski线圈传感头设计

针对传统电流互感器易饱和﹑绝缘复杂等缺点,介绍了一种混合式光电电流互感器传感头用于测量的新型空心电流互感器。空心线圈传感头(Rogowski线圈传感头)是由金属导线均匀密绕在一无磁性的骨架上做成的。它具有无磁饱和﹑绝缘方法简单﹑测量范围宽等优点。空心线圈传感头由于其感应机理和结构的原因,容易受到外界磁场和温度变化的影响。针对干扰磁场采取了屏蔽等措施,从材料和元器件选择上解决了温度的影响。并试做了一个传感头,试验结果表明,该传感头效果良好,达到了0.2%的精度。     

基于信息融合理论的光纤位移传感器研究

提出了一种解决光纤位移传感器对温度的交叉灵敏度问题的方法.该方法基于多传感器信息融合理论,通过增设温度传感器,将位移传感器和温度传感器的输出进行融合处理,实现了软件补偿,降低了交叉灵敏度系数,为存在交叉灵敏度的传感器的实用化设计提供了一种新思路.实验表明,融合处理后光纤位移传感器的温度灵敏度系数降为原来的1/3,测量准确度和系统稳定性均得到提高.     

电力系统中光电电流互感器研究

电力系统中光电电流测量技术是国内外研究的热点和难点,光电电流互感器是未来电力工业电流测量发展的趋势。文中基于传统的电流互感器,利用数字调制和光功率推动技术,对有源光电电流互感器进行了研究;基于法拉第效应,利用相位补偿和传感头组装技术,研制了块状玻璃式无源光电电流互感器,同时还讨论了几种光电电流互感器的发展状况。     

基于RBF网络的光纤位移传感器温度补偿研究

提出了一种解决光纤位移传感器温度影响的软件补偿方法.该方法基于RBF神经网络理论,将位移传感器和温度传感器的输出进行神经网络处理,基本消除了温度对光纤位移传感器的影响.为存在温度影响的光纤类传感器的实用化设计提供了一种可行途径.实验表明,神经网络处理后光纤位移传感器的温度敏感度系数下降了两个数量级,测量准确度和系统稳定性均得到提高.