电流比较仪磁屏蔽效能的计算

大电流比较仪具有高准确度,线性特性好,低漂移等特点,因此被广泛应用于实验室和工业现场。在大电流比较仪的设计中磁屏蔽是非常重要的。长期以来,磁屏蔽效能的计算是依靠解析的方法,误差较大。文章利用目前流行的数值计算方法,对电流比较仪磁屏蔽效能进行了分析。文中提出了电流比较仪磁屏蔽效能问题的数学模型的建立方法,讨论了有限元法在电流比较仪磁屏蔽效能计算中的应用,给出了磁屏蔽体二维和三维模型的计算结果。     

气隙对电流比较仪磁屏蔽屏蔽效能影响的研究

电流比较仪的磁屏蔽是减小磁性误差,提高测量精度的重要组成部分,但实际中磁屏蔽往往存在气隙导致屏蔽效能下降,影响比较仪的测量精度。通过建立有限元模型,研究磁屏蔽上引线穿出气隙对屏蔽效能的影响,得到了屏蔽效能随气隙高度变化的规律。对于该模型,气隙高度小于10 mm时,屏蔽效能下降不大;当气隙高度大于10 mm后,屏蔽效能下降明显。最后,搭建实验平台验证气隙对屏蔽效能的影响,实验结果与有限元计算结果相吻合,小气隙对屏蔽效能的影响不大,当气隙超过一定高度后对屏蔽效能影响很大,实际设计中应予以避免。     

直流大电流比较仪谐波影响问题的研究

本提出了在谐波影响下直流大电流比较仪的等效电路模型及计算方法,通过仿真给出了该模型的频率特性,通过试验数据与仿真结果的比较证实了电路模型的可行性,对研究直流大电流比较仪和电流互感器的谐波影响具有指导意义。     

直流电流比较仪双铁芯磁性能一致性的研究

搭建了由对称方波电压源、直流电流源、示波器、峰差解调电路组成的试验线路,提供了铁芯的具体参数和绕线要求,将10个绕制好的铁芯两两组合依次进行磁性能一致性的试验,测量了灵敏度和10 min内的漂移量。试验结果表明,物理参数相近、制造工艺相同的铁芯两两组合后的磁性能仍然有明显的分散性,灵敏度的最大值为7 mV/（μA·T）、10 min内最小漂移量为3 μA·T。     

直流电流比较仪磁调制器性能的仿真研究

为优化直流电流比较仪磁调制器的参数和结构,提升其性能,运用仿真软件研究其传输特性。通过分析磁调制器的两种绕组结构,证明激励绕组兼作检测绕组时,输出电压仍然是偶次谐波函数。偶次谐波的大小和相位可反映外加直流电流的大小和方向,因此提出一种以反双曲正弦函数加多项式的B-H曲线新数学模型,用拟合优度参数验证模型的可靠性。在Matlab中建立双铁芯磁调制器的仿真模型,研究激励电压源(正弦波、三角波、方波)、铁芯饱和深度对输出电压的影响,结果表明:采用方波电压作为激励源最优,且所施加的激励电压不应让铁芯工作在过度饱和状态,会造成检测绕组电压波形的畸变。     

低温电流比较仪用于小电流测量的比例误差分析

小电流准确测量是电磁测量领域的热点和难点,低温电流比较仪作为目前最准确的电流比例量具,其电流分辨力高,在白噪声频带范围可达到甚至小于1fA/Hz1/2,电流增益准确性高.本文通过对基于SQUID的低温电流比较仪进行分析,低温电流比较仪比例误差小于10-11,可应用于nA量级电流的放大及准确测量.     

直流偏磁与剩磁对测量用电流互感器影响的实验与分析

直流偏磁与剩磁的存在会改变测量用电流互感器在铁心磁化曲线上的工作点,直接影响电能计量与测量的准确性。提出了一种基于三参数正弦曲线拟合算法的比差、角差测量方法,并通过实验分析了直流偏磁与剩磁对测量用电流互感器误差特性的影响。实验数据表明,直流偏磁与剩磁都会使比差和角差向着不同的方向增大,而且当直流偏磁与剩磁同方向同时存在时误差将会远远超过规定的限值,从而导致电能计量与测量的结果出现较大偏差。     

基于超磁致伸缩材料的FBG电流传感器温度特性研究

针对基于超磁致伸缩材料的FBG电流传感器,分析了温度对传感头各个部分和整个传感头的影响,通过试验研究了FBG、Fe—Ga超磁致伸缩棒以及传感头三个部分的温度特性。结果表明,FBG的温度特性为线性,Fe—Ga超磁致伸缩棒以及传感头的温度特性整体为非线性,Fe—Ga超磁致伸缩棒的温度响应大于FBG的温度响应,传感头的温度特性主要取决于Fe—Ga超磁致伸缩棒的温度特性。在26℃到60℃范围内,根据传感头的温度特性,可采取分段补偿的方法消除温度影响,将温度特性分为线性区和非线性区两个范围,分别得到了传感头温度特性拟合方程。     

二维高频磁特性测量中关键性问题研究

为准确测量磁性材料的磁特性,提出二维磁特性测试方法,使用新型激磁装置及传感结构,针对二维磁特性激磁装置的电磁干扰及屏蔽结构进行深入研究,设计屏蔽结构,屏蔽效能可以达到61.699d B。讨论测试过程环境中的直流干扰和工频及低频杂波对实验结果的影响等关键性问题,并提出解决方案。实验证明:所提出的解决方法是实用有效的,具有可行性。     

光纤电焊电流测量技术研究

针对直流逆变电阻焊机焊接电流精确测量的需求,提出基于光纤电流传感技术的焊接电流测量方法。建立了光纤电流传感器闭环检测系统动态模型,通过优化系统的前向增益,提升了传感器响应速度和带宽。仿真和实验结果表明:传感器的上升时间约为4.1 μs,在DC~30kHz范围内幅频特性衰减小于0.3%。基于该动态模型计算传感器对焊接电流纹波分量的响应,仿真结果表明:系统的动态跟踪能力可满足对纹波电流的测量需求。利用等安匝法对光纤电流传感器进行校准,在直流5~50kA范围内,传感器的测量误差优于±0.05%。现场实验结果证明了光纤电流传感器用于直流逆变焊接电流测量及电焊电流测试仪现场校准的可行性。     

磁势自平衡回馈补偿式直流传感器特性研究

在磁势自平衡回馈补偿式直流传感器中,检测补偿回路对系统的精度有很大影响。检测回路利用一对铁芯和线圈对一次被测电流和二次平衡电流磁势之差进行检测。根据铁芯近似矩形磁化曲线在分析其磁通变化的基础上,对检测回路进行了理论研究,给出了检测灵敏度的计算表达式。通过分析表达式,认为通过增大激励电压和总电流,提高取样电阻,增加铁芯材料相对磁导率、检测绕组匝数,增大铁芯截面积,减小平均等效磁路长度可以提高检测灵敏度,这些措施在实验中得到了验证,灵敏度最高达到了124mV／AT。根据磁势自平衡回馈补偿式直流传感机理,设计了实验样机,实验结果证明了这种新理论的正确性。     

磁性液体在均匀磁场中的瞬态双热线导热系数的测试

将封有聚α-烯烃合成油基磁性液体的两玻璃管放置于磁场中,为消除磁场力、重力所引起的磁性液体自然对流的影响,消除端部效应,研制了磁性液体在均匀磁场中瞬态双热线导热系数的实验测量系统,经与蒸馏水、乙醇标准样品的导热系数测量比较,实验装置有较高的测量精度。实验测量了不同方向的均匀磁场对不同体积浓度的磁性液体导热系数的影响。结果显示,当磁场方向与热通量方向一致时,磁场显著强化磁性液体的导热系数,其导热系数随磁场强度的增加而近似线性增加,且体积浓度越大增加量越大;当磁场方向与热通量方向垂直时,磁性液体的导热系数随磁场强度的变化不明显。     

多通道高精度应变测量技术研究

设计了一种新型多通道应变测量系统 ,该系统能够消除测量环节中的运算放大器、A D转换器及电桥供电电源漂移的影响 ,具有极高的测量精度和稳定性。该测量原理不仅可应用于应变测量系统 ,还可应用于温度、压力等测量系统中 ,具有非常广泛的使用范围 ,文中还分析了该系统的特性、修正系数和实验结论     

双圈共轴线圈产生错位对激励磁场的影响

研究了双圈环形电流发生错位情况下其在空间激励产生磁场的分布变化,用最基本的毕奥 萨伐尔定律和叠加定理推算出磁场公式,并借助MATLAB软件计算出磁感应强度变化的数值解,画出磁场变化分布图等。由此判断出磁感应线圈缠绕规则性对激励磁场分布的影响,对于一定精度的磁场的产生、保持给出合理的理论建议。计算结果表明,线圈因缠绕规则性等原因引起的细微错位而导致的磁场分布变化在10^-6量级以下,对现阶段实际应用磁场的影响是可接受的。     

磁粉探伤机磁化时间校准方法研究

磁粉探伤机是重要的无损检测设备,但对磁化时间的校准缺乏标准指导。本文通过计量工作中的实践研究,分别提出交直流磁化时间的校准方法,并对校准方法进行试验验证,对试验结果进行测量不确定度分析,证明校准方法的可行性。最后对校准过程中可能出现的问题及如何解决作了说明,供计量人员参考。     

磁屏蔽效能的有限元分析

提出了磁屏蔽效能问题的三维有限元模型的建立方法,应用ANSYS软件得到磁屏蔽效能为28.78,并将结果绘制成曲线,使结果更加一目了然。为了检验计算结果是否符合实际情况,通过一种间接的方法对磁屏蔽效能进行测试。对比分析以上的计算结果和测试结果,可以得出结论:利用有限元法进行磁屏蔽效能计算,对直流传感器的磁屏蔽效能估算具有一定的指导意义。     

象限探测器的输出特性及优化

为减小象限探测器输出信号非线性误差对系统测控精度的影响,文中提出了探测器最大线性工作区间的匹配条件,以及分段线性化的探测器输出特性优化方法.通过光能积分建立象限探测器输出信号数学模型,分析了输出信号线性特性与光斑和光敏面半径比、信号采样精度、象限间光电特性均匀性等之间的关系,给出对应探测器输出最优线性特性的光斑和光敏面半径比值,采用分段线性化方法拟合探测器输出特性参数.仿真说明,与多点标定、全区间最小二乘拟合相比,该方法将探测器输出线性区间内最大、平均非线性误差降低至1/10,相应地在探测器光敏面积一定、测量精度不降低的条件下,将探测器线性区间扩展了20%～30%.     

单声道超声水表测量特性分段校正方法的研究

当管道内流体处于不同雷诺数测量条件时,超声水表的线平均流速v_L与面平均流速v_S之间存在着显著的非线性。根据管道内被测流体介质流动分布状态不同,提出了一种分段流量测量特性校正新方法,在其临界处设立校正分界点,当层流时,采用常系数校正;湍流与过渡流时,分别采用拟合直线方程校正。经实验验证,该方法是可行的。