建立新一代约瑟夫森电压基准——正弦量子电压信号的合成

利用SINIS型约瑟夫森结阵建立的新一代约瑟夫森电压基准可以合成动态电压信号,论文研究了交流量子电压的合成方法,研制了用于合成交流量子电压的SINIS结高速驱动装置,深入分析了合成交流量子电压的误差及测量不确定度。实验结果表明,目前合成1 V峰值60 Hz频率的交流电压,其有效值的测量不确定度优于2×10-6量级。用SINIS结高速驱动装置合成的交流量子电压具有很好的稳定性和良好的不确定度指标。交流量子电压的成功合成填补了国内该研究领域的空白,为进一步建立我国首个交流量子电压基准奠定了良好基础。     

基于数字比例技术的高精度交流电桥研究

提出了一种基于数字比例技术的高精度交流电桥设计,该电桥能在100 Hz～100 kHz频率范围内实现四端对标准电阻、电感及电容的高精度比较测量。提出的新型高隔离度模拟开关电路能在保证电桥测量精度的前提下,提高电桥的测量速度。桥路的负反馈环路能克服数字信号源的有限分辨率对电桥的平衡时间和平衡精度影响,进一步优化测量过程。基于电桥的分布参数模型,分析了电桥在平衡过程中所产生的泄露电流对数字比例的影响,并提出修正方法。该数字交流电桥在1 kHz频率下测量两路矢量电压典型幅值比的标准不确定度可达6μV/V,相位差标准不确定度10μrad,在典型频率与量程范围内的阻抗量值相对测量不确定度优于3×10~(-5)(k=3)。     

基于单片机控制的精密交流步进电源

为了满足市场对高精度交流步进电源的需求,设计并实现了一种基于单片机控制的精密交流步进电源。主电路采用典型的单端反激式开关电源,实现交流工频220V到直流340V的升压输出,控制电路核心芯片采用51单片机,利用PWM和SPWM技术驱动功率开关管的导通和关断,结合单相双向功率芯片CS5460精准测量和计算,实现输出交流电压范围为0.1V-220V,步进电压50m V。该精密交流步进电源具有使用便捷、可靠性高、精度较高等优点。     

量子计量基准的现状

与传统的计量基准相比较,量子计量基准具有准确度高、可在多个地点复现等一系列显著优点,在近40年来得到了很快的发展。目前,长度、时间、电学等方面的量子基准已逐步建立,测量准确度提高了几个数量级。本文对长度、时间、电学等方面的量子基准的发展现状作了介绍;对国际计量界在用量子基准代替质量单位这一经典计量学中的顽固堡垒方面所提出的几种解决方案及其进展情况作了阐述。在新世纪中,量子计量基准将得到进一步的发展和完善。     

一种高性能BiCMOS带隙基准电压源设计

文章在对带隙基准基本原理与电路结构分析基础上,介绍了一种高精度、低功耗、高电源抑制比的BiCMOS带隙基准电压源电路。该电路的实现是基于0．6μm、5V的BiCMOS工艺。仿真结果表明,该基准电路稳定工作电源电压范围为1．9V～6．4V,在低频下的电源抑制比可达到-88dB,温度变化范围从-25℃至150℃时,温度系数为9．73×10^-6,输出电压误差为1．72mV。     

高精度交流电压有效值测量技术研究北大核心CSCD

为提高交流电压有效值的测量精度,对高精度交流电压有效值测量技术进行了研究,采用交流数字采样的方式,基于等效采样的积分算法与过零检测采样,通过基抖动误差抑制实现交流电压有效值测量不确定度为40 ppm的指标。通过实验测试验证,所开发的交流数字采样系统工作稳定可靠,可以实现高精度交流电压有效值的测量。     

基于FPGA与AD9744的高精度信号源的系统设计

针对多种地面设备测试实验阶段需要模拟各种信号,以完成测试工作,设计了一种基于FPGA和AD9744的高精度模拟信号源。该信号源采用FPGA作为系统的核心控制器,AD9744为数模转换器,通过以太网接收上位机传输的指令并通过RS422接口将命令转发给模拟量板,实现14 bit的高精度D/A转换,可输出多路多幅值直流信号及交流信号。试验结果表明,该系统符合测量系统测试要求,且测试结果电压精度优于0.1%,交流信号频率精度达到0.01%,稳定性高。     

0.05%40W交流标准电压发生器

YS40交流标准电压发生器是一种高精度的交流电压计量仪器,能在很宽的电压和频率范围内输出准确度高、失真度低的正弦交流标准电压。具有输出功率大、校验速度快、准确、节省人力等优点。通常用作指针式交流电压表、交流数字电压表、交直流转换器的校验设备,也可作为高质量的正弦波讯号来使用,尤其是作标准工频源使用性能特优,被广泛用于各工矿企业、科研、大专院校等单位的计量、质检、仪表部门。主要技术指标：输出电压：输出电压标准度：0．1～1099．99V,量程：IV、10V、30V、100V、300V、1000V,最小步进：10pV,输出电压准确…     

一种高量程加速度传感器的性能测试与分析

针对一种基于微梁检测结构的新型双轴MEMS面内高量程加速度传感器,通过马歇特锤冲击校准装置和霍普金森杆冲击校准装置,测试了传感器的灵敏度和频响特性。试验结果表明:该传感器敏感结构X轴方向的灵敏度为0.470±0.03μV/g,幅值误差±5%时,工作频带为15.5 k Hz;Y轴方向的灵敏度为(0.517±0.03μV/g,幅值误差±5%时,工作频带为16.9 k Hz。该加速度传感器实现了硅平面内2个轴向的高g值加速度信号测量,可以用于后期集成三轴高量程加速度传感器。     

一种低压高精度的CMOS带隙基准电压源

采用0.5μm CMOS工艺设计了一种高精度低压基准电压源.提出了一种结构比较新颖的基准电压源电路,该基准电压源电路具有较低的温度系数、较大的温度范围和较高的电源抑制比.此外,还增加了提高电源抑制比电路、启动电路,以保证电路工作点正常、性能优良,并使电路的静态功耗较小.Spice仿真结果表明低频时电源抑制比可达70dB;在-40～120℃范围内,输出变化仅为0.004V,温度系数可达25×10-6V/℃;静态功耗小,在电源电压Vdd=3.3V时,总功耗约为0.025mW.     

采用柱形极板的电容式油液检测传感器

液压油中混有的水滴和气泡会加速油液的氧化变质,导致液压系统出现故障。为此设计了一种基于柱形极板电容器的电容式微流控油液检测传感器,并在所搭建的检测系统上进行了相关实验。实验结果表明,随着激励电压幅值在0.5～2 V区间递增,所测得的信号幅值以及信号本底噪声都逐渐降低,经计算发现激励电压幅值为2 V时的检测信号具有更高的信噪比,因此选用2 V的激励电压幅值可以提高传感器检测精度。该传感器在实验室中有效实现了液压油中50μm水滴和110μm气泡的区分检测。该研究对液压油中的水和气泡的快速检测提供了技术支持。     

一种导轨直线度与平行度测量系统的研究与应用

导轨直线度与平行度的测量通常采用接触式扫描法和光学测量法,这些方法通常需要高精度的直线度物理基准和激光干涉仪等昂贵仪器使得测量成本大大提高。为克服上述缺点,提出了一套基于四象限光电探测器(简称四象限)结合双轴水平仪实现导轨直线度与平行度测量的测量系统。通过标定实验,比对实验和稳定性实验证明了该测量系统的准确性和稳定性。利用该测量系统对导轨进行测量调整后,基准轨水平与竖直两个方向的直线度误差分别从150μm和120μm降低至42μm和36μm,测量轨与基准轨在水平与竖直两个方向的平行度误差也分别从327μm和524μm降低至45μm和51μm。     

高精度地下水位监测仪

通过地下水位变化对滑坡等地质灾害的影响研究,设计了一种高精度地下水位监测仪器.仪器采用静压力式水位传感器获取地下水位信息,通过精密I/V转换、高精度A/D转换及高稳定性基准电压,并配合曲线拟合方法,实现了地下水位信息的高精度采集,误差≤1 mm.在实际应用中,仪器突出了精度高、性能稳定、体积小、安装灵活、操作方便等优点,对各类监测井具有很强的适应性,适合用于地质灾害监测.     

基于USB接口的高精度电荷校准仪

采用虚拟仪器技术、直接数字合成技术和计算机技术设计了电荷校准仪,其工作状态由计算机USB接口控制,能输出多种波形的电压和电荷信号,电路中采用双DAC结构实现了幅值的精确控制.计量检验结果表明设计的电荷校准仪精度高、性能稳定,能够满足高精度的压电测试系统和电荷放大器的校准需要.     

一种高精度基准电压源的设计制作

对能引起电源的时间漂移及电源噪声的诸多因素进行了分析,采用了AD581集成三端器件和uA741运算放大器设计了恒温控制电路,并制作了恒温槽,设计制作高精度基准电压源。该基准源被应用于HHSV-1型高压高稳定性直流电源的基准电压,极大的提高了该直流电源的精度,使其高压高稳定性直流电源在输出电压为10000V,负载电流在2mA的工作情况下,输出电压和电流的稳定度、时漂、温漂均达到10—6量级,波纹系数达10—7。该电压源可以用作粒子加速器,质谱计,CT机等高精度医疗仪器的基准源。     

谐波存在时的改进电能计量方法及应用

为减少谐波存在时的电能计量误差,本文提出一种基于三角自卷积窗的改进谐波电能频域计量算法.首先,采用三角自卷积窗对电压、电流信号进行加权处理,以抑制频谱泄漏和谐波间相互干扰;其次,运用插值FFT算法从频域实现电压、电流信号参数(频率、幅值和相位)的高精度估计值;最后,根据Budeanu给出的谐波电能定义,结合电压、电流信号参数实现谐波电能计量.非同步采样情况下,分别采用典型余弦组合窗(Hanning窗、Blackman-Harris窗与Rife-Vincent窗)和4阶三角自卷积窗进行谐波电能计量的仿真实验结果表明:采用三角自卷积窗函数可克服白噪声和基波频率波动影响,提高了谐波电能计量准确度.本文算法在三相多功能谐波电能表中的应用证明了其有效性和准确性.     

50kV标准直流电压源设计

设计的50 k V标准直流电压源主要用于计量直流高压表和高压分压器,采用脉宽调制电压基准和低压功率放大技术,实现1~50 k V稳定的直流电压输出,不确定度为0.05%、30 min的稳定度为0.005%。     

基于DS1267的精密数控电压源设计

该数控直流稳压电源采用单片机控制高精度的数字电位器DS1267,实现电压在1.25～13V之间可调输出,步进0.04V;且输出电压通过A/D MAX187采集反馈,实时闭环调整输出电压,保证了输出电压的精确度。系统输出电压采用LED数码管动态扫描显示。与传统稳压电源相比,具有操作方便、电压稳定度高、连续可调、精确等特点。适用于检修电路精确可变电压的提供或直流供电等场合,具有较高的实用价值。     

基于C8051F410的单相正弦波逆变电源的设计

设计了一种基于C8051F410单相正弦波逆变电源,单片机对采样电压进行中位值滤波、PI控制得到相应电压值,来控制SPWM波形参数,从而控制逆变桥,改变输出电压的幅值。设计中同时给出了逆变电源的其他组成部分以及相关参数。通过测试可以实现输入12V直流电,输出交流220V,频率50Hz,功率100W,精度±2%,效率达到90%以上。     

用于三维测量的双路点衍射干涉系统

针对在仅有一个光纤对的单路点衍射三维测量系统中,存在平行于条纹的横向方向上测量精度低的问题,提出了用于三维测量的双路点衍射干涉系统。分析了点衍射波前误差、测量探头结构布局以及三维迭代重构算法对于三维测量精度的影响,在此基础上确定点衍射源结构以及探头结构布局等最优系统参数。实验结果显示,单路点衍射干涉三维测量系统在xy方向的精度分别为亚微米量级和微米量级,而双路点衍射干涉仪系统可在三维方向上同时达到亚微米量级,验证了所提出的双路点衍射干涉系统方案的可行性和准确性。所提出的双路点衍射干涉系统有效的实现高精度三维测量,为无导轨三维位移和尺寸等测量提供了一种可行方法。