卫星电源控制中霍尔非接触测量技术

1879年,美国物理学家爱德华·海博特·霍尔发现霍尔效应以来,霍尔技术越来越多地应用于工业控制的各个领域,特别是随着二十世纪中叶第三次产业革命产生的科学技术大爆发,使得基于霍尔效应原理研制而成的霍尔电流传感器,彻底改变了工业应用中对电压、电流的测量方法。霍尔电流传感器是一种新型磁敏传感器,介绍霍尔电流传感器的使用原理,及在卫星电源控制器中应用的典型霍尔电流传感器基本技术条件和在小卫星中对整星方阵电流、负载电流、放电电流的测量举例。     

基于霍尔效应的石英玻璃泡壳壁厚测量方法研究

基于霍尔效应的霍尔传感器,在不同磁场强度与产生的霍尔电压与磁场强度成正比.根据霍尔效应原理设计测量探头,用于测量金属卤化物灯电弧管石英玻璃泡壳壁厚.在泡壳内部放置磁性钢球,磁性钢球离探头距离为泡壳的壁厚,磁性钢球的磁场使霍尔传感器产生霍尔电压,二者数值成正比,利用单片机、A/D转换器、放大器等构成硬件电路对霍尔电压进行采集、数据处理、数值转换,用液晶屏显示泡壳壁厚值.     

Bi/Pt底层对Co/Ni多层膜反常霍尔效应的影响

采用直流磁控溅射法在玻璃基片上制备了一系列分别以Pt和Bi/Pt为底层的Co/Ni多层膜样品。通过研究Bi的厚度、周期层数、周期层中的Co和Ni的厚度以及退火温度对样品反常霍尔效应的影响,最终获得了霍尔效应最强、良好的霍尔曲线矩形度,同时具有良好的垂直各向异性的最佳样品Bi(1nm)/Pt(5nm)/[Co(0.3nm)Ni(0.5nm)]1/Co(0.3nm)/Pt(1nm)。实验表明,退火处理有利于增强反常霍尔效应。     

雷击浪涌电流检测方法的研究

对雷击浪涌电流测量进行了理论分析及各种测量方法的对比,提出了一种基于霍尔效应原理的非接触式测量雷击浪涌电流的方法,该方法可测量高达200 kA的电流。     

交流磁滞回线的单片测量法

分析了交流磁滞回线两种传统的测量方法（爱波斯坦方圈法和环形样品法）的缺点，阐述了通过B线圈和H线圈来检测磁感应电压，从而得到磁感应强度和磁场强度的单片测量方法与磁通波形的控制方法，并实现了计算机自动测量，此方法较爱波斯坦方圈法和环行样品法更能方便准确地获取交流磁滞董回线。     

衬底预应变对Sm-Fe-B超磁致伸缩薄膜磁性能的影响

采用离子束溅射沉积法在不同预应变衬底上制备Sm-Fe-B超磁致伸缩薄膜(GMF)。使用LK-G150激光微位移传感器与交变梯度磁强计(AGM)分别测试薄膜悬臂梁自由端偏转量与磁滞回线,以研究衬底预应变对薄膜磁致伸缩性能及软磁性能的影响。研究结果表明,在预应变衬底上所制备薄膜样品的低场磁敏性明显优于无预应变衬底上镀膜所获样品,且矫顽力较无衬底预应变样品减小;张预应变衬底上镀膜所获样品长、短轴方向磁滞回线之间差异变大,磁各向异性增强,易磁化轴位于长轴方向;而压预应变衬底上镀膜所获样品长轴与短轴方向磁滞回线之间差异减小,磁各向异性减小。     

计及地线耦合的利用架空线路测量接地网接地阻抗的方法

在利用架空线路测量接地网接地阻抗时,未断开接地网与架空地线的连接构架会使通过接地网流入大地的电流小于实际注入电流,且经过地线的分流电流由于架空地线与相线间的电磁耦合效应会在线路中产生干扰电压。因此提出在测量接地网对地电压和实际注入电流时,同步测量地线电流以减小分流效应造成的误差;并通过多次测量的数据建立数学模型进行计算,以减小测量线路与地线的电磁耦合效应产生的感应电压对接地阻抗测量产生的影响。仿真结果表明,在电压极之前的杆塔与地线绝缘或者直接相连的杆塔数目较少的情况下,所提测量方法能有效减小用架空线路测量接地网接地阻抗时地线分流造成的接地阻抗测量误差。     

富FeCo晶粒对非晶TbFeCo薄膜磁特性的影响

用磁控溅射法分别在玻璃基底和硅片上沉积Tbx(Fe85Co15)100-x(x=24.7, 40.8, 厚～20nm)薄膜和Fe51Pt49(8 nm)/ Tbx(Fe85Co15) 100-x (～70 nm)双层薄膜,研究了非晶TbFeCo薄膜中富FeCo晶粒的存在对薄膜磁特性的影响.使用磁光克尔效应(MOKE)和振动样品磁强计(VSM)测量样品的磁滞回线,观察到单层TbFeCo薄膜及FePt/TbFeCo双层薄膜中由于富FeCo晶粒的存在导致的磁化反转相分离的特征,并通过测量FePt/TbFeCo双层薄膜的小回线进一步得到了分离后的磁化反转回线,证实了本文的解释.通过改变Tb靶的溅射功率,也观察到Tb含量不同的样品中都存在磁化反转相分离的特征.     

用电桥法测量具有扁平磁滞回线材料磁性能时存在的问题

用电桥法测量具有扁平磁滞回线材料的比铁损时,会出现每周铁损p/f随频率f增加,先是减少,而后增加的“反常”现象。本文给出了实验结果,找出了消除这种“反常”的方法,讨论了产生这一现象的原因。     

实现高精度压力测量的电路设计

介绍了半导体的压阻效应,以及压力传感器的工作原理。分析了提高压力传感器测量精度的方法。介绍了压力传感器的选型,并设计了压力传感器的测量电路。压力传感器采用恒流源供电,其输出采用AD7714进行A/D转换,以ADR291产生的恒压作为其参考电压。采用此测量电路设计的压力表精度可以达到0.25‰以上。     

阵列式霍尔传感器去偏心误差优化算法设计

在实际应用中,因为导线偏心误差的存在,会使阵列式霍尔传感器的测量精度受到很大影响。为了解决这一问题,文中以由八个霍尔元件构成的圆形阵列式霍尔电流传感器为例,在分析了导线位置偏移对霍尔传感器测量精度的影响的基础上,对比前人提出的导线定位算法,提出并详细阐述了去偏心误差优化算法设计,通过检测导线位置的偏移引起的各霍尔元件输出电压的变化,对各个霍尔元件的输出电压增益进行自动反馈调整,在尽力简化算法运算复杂度的同时起到消除导线偏心误差的作用。仿真结果表明,通过对霍尔元件输出电压加权增益系数的反馈调整,可以很好地消除导线偏心误差的影响,使传感器的测量精度得到很大的提高。该算法适用于所有圆形阵列式的霍尔电流传感器,亦可推广至所有基于圆形阵列结构的电流测量传感器。     

霍尔电流传感器在电控及电气自动化系统中的应用

用无接触测量电流的霍尔电流传感器在电力系统中已部分代替了原来的互感器而得到广泛的应用。本文简要介绍了这种传感器的工作原理及两种工作模式,指出它的优点,着重说明在交直流传动中的使用方法及使用中的注意事项。     

Effects of the O2/Ar gas flow ratio on the electrical and transmittance properties of ZnO:Al films deposited by RF magnetron sputtering

ZnO:Al thin films for transparent conductors were deposited on sapphire (0001) substrates by using an RF magnetron sputtering technique. Effects of the O₂/Ar flow ratio in the sputtering process on the crystallinity, carrier concentration, carrier mobility, and transmittance of the films were investigated. The FWHM of the (002) XRD intensity peak is minimal at the O₂/Ar flow ratio of 0.5. According to the Hall measurement results the carrier concentration and mobility of the film decrease and thus the resistivity increases as the O₂/Ar flow ratio increases. The transmittance of the ZnO:Al film deposited on the glass substrate is characteristic of standing wave. The transmittance increases as the O₂/Ar flow ratio in-RF magnetron sputtering increases up to 0.5. Considering the effects of the the O₂/Ar flow ratio on the electrical resistivity and transmittance of the ZnO:Al film the optimum O₂/Ar flow ratio is 0.5 in the RF magnetron sputter deposition of the ZnO:Al film.     

一种新的基于霍尔传感器的电流测量方法

提出了一种新的电力电流测量方法。该方法采用了无集磁铁芯的霍尔传感器,将4个霍尔传感器对称地分布在通流母线的周围,传感器的输出联结到权值加法器上。权值加法器实现了一种均值操作效应,因此加法器实际的输出是4个霍尔传感器输出的平均,该方法降低了外部的磁场干扰。利用传统的电流互感器和按照新方法设计的霍尔电流互感器进行了实验对比,结果表明霍尔电流互感器虽然还不能和达到传统的高精度CT,但是仍能达到0.5~1的精度等级,说明了该方法的可行性。     

基于STM32的通用化电机角度测试系统设计

步进电机是航天器控制系统的核心组成部件,逐年增多的商业航天及型号任务使用的步进电机种类越来越多,对通用化电机测试系统的需求越来越迫切,综合多种电机常见的角度测量方案研制了一款基于STM32的通用化电机角度测试系统,适用于零位传感器、电位器、霍尔传感器和旋转变压器四种角度测量方案,能够满足目前绝大部分步进电机的角度测试需求。通过测试试验,表明研制的通用化电机角度测试系统测量准确、运行稳定、操作方便,为航天器太阳帆板驱动机构的高性能步进电机测试提供了完整的解决方案。     

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。     

Structural and electrical properties of Sb-doped p-type ZnO thin films fabricated by RF magnetron sputtering

We investigated the Sb-doping effects on ZnO thin film using RF (radio frequency) magnetron sputtering and RTA (rapid thermal annealing). The structural and electrical properties of the thin films were measured by X-ray diffraction, SEM (scanning electron microscope), and Hall effect measurement. Thin films were deposited at a high temperature of 800°C in order to improve the crystal quality and were annealed for a short time of only 3 min. The structural properties of undoped and Sb-doped films were considerably improved by increasing oxygen content in the Ar-O₂ gas mixture. Sb-doping also significantly decreased the electron concentration, making the films p-type. However, the crystallinity and surface roughness of the films degraded and the mobility decreased while increasing Sb-doping content, likely as a result of the formation of smaller grain size. From this study, we observed the transition to the p-type behavior at 1.5 at.% of Sb. The thin film deposited with this doping level showed a hole concentration of 4.412?×?10¹⁷ cm^?3 and thus is considered applicable to p-type ZnO thin film.     

10kV系统4PT接线方式下谐波测量结果异常的分析

为了抑制铁磁谐振,10kV配电系统中部分电压互感器采用4PT接线方式,该方式对于谐波测量的结果将产生显著影响。本文结合实际谐波测量案例,通过对谐波测量结果进行深入分析,并从理论溯源谐波测量结果异常的原因,分析表明电压互感器采用4PT接线时增大了零序电流的阻抗,使磁通中产生了3次谐波成分,从而造成谐波测量结果中3次谐波成分显著增大,该方式下二次侧的测量结果不能真实地反映实际的谐波情况。文章最后对电压互感器采用4PT接线时谐波测量提出了建议。     

基于信息融合的低压智能电能表动态评价模型

针对智能电能表状态评价技术有待完善的问题,基于信息融合理论建立了一种新的低压智能电能表动态评价模型。该模型对低压智能电能表可靠度进行分析的同时,综合考虑计量异常、全事件、电能表过载率、时钟电池异常4种状态因素,采用熵值法实时计算各项指标权值,并且结合地区影响因素,对低压智能电能表进行动态状态评价。基于威布尔分布理论构建电能表可靠度子评价模型,应用贝叶斯公式建立计量异常和全事件子评价模型,引入泰尔指数评价地区影响因素。采用实际运行数据对该评价模型进行验证,结果表明所提模型合理、可行,能够对智能电表进行有效评价。