一种用于绝缘子泄漏电流在线监测的宽频带微电流传感器的特性研究

文中描述了一种宽频带微电流传感器，根据传感器的等效电路模型，针对研制的一种用于绝缘子在线监测的穿芯式宽频带微电流传感器，研究了线圈匝数、杂散电容和负载电阻的变化对通频带宽及灵敏度的影响。通过传感器电子电路的分析和saber仿真发现，在理想情况下，传感器低频下限近似为零，高频上限为无穷大。测试表明：该传感器具有通频带宽、线性度好、灵敏度高、无接触等优点，为高压绝缘在线监测系统提供了一种新的微电流传感器。     

基于TMR的微型非接触式高压电流传感器

电力系统传感器的智能化、微型化、便于安装免维护是未来发展的趋势。磁电阻效应作为电流测量的一种新技术,其微小的器件尺寸以及测量手段带来了大幅缩小电力系统电流传感器体积的可能,同时有助于实现便利的带电安装。因此,此处在研究和对比国内外几种主流的电流测量原理以及电力系统测量技术后,提出了两种基于隧道磁电阻（TMR）的电流测量方法,在此基础上设计了一种安装便捷、高可靠的基于TMR的非接触式高压电流传感器,并进行实验分析验证其测量效果。     

基于自旋阀巨磁电阻传感器的直流电流测量

自旋阀巨磁阻(gian tmagne to resistive,GMR)传感器具有灵敏度高、线性度好、体积小等显著的优点,在直流电流测量中具有极大的发展潜力。首先介绍了利用自旋阀GMR传感器进行直流电流测量的工作原理,推导出了自旋阀GMR传感器输出电压信号与被测直流电流之间的关系式。然后,对自行研制的自旋阀GMR传感器做了特性测试,确定了它的线性工作区域。在自旋阀GMR传感器的线性区内进行了直流电流测量实验,实验结果表明:当用正5V电压源为自旋阀GMR传感器供电,且铜线与自旋阀GMR传感器相距2mm时,电流测量范围为0~4A,其输出电压信号幅值为29.63~75.21mV,灵敏度为11.39mV/A。     

交/直流两用巨磁电阻电流传感器的特性

为了给基于巨磁电阻效应的交/直流两用电子式电流互感器传感头的设计提供依据,设计并制作了静态和工频电流测试平台;基于LabVIEW完成了数据采集和测试软件的编制,实现了对巨磁电阻传感器静态及工频磁场下特性的全面测试。静态特性测试结果表明,传感器正负磁场下的主要技术指标相近,而当温度升高时,输出提前进入饱和区且饱和区电压降低;工频测试结果表明,传感器具有良好的线性输出。静态/工频特性结果的对比分析表明两者具有良好的一致性,从而验证了巨磁电阻电流传感器进行交/直流两用测量的可能性。     

直流配电网隧道磁电阻传感器外磁场干扰模型及其抑制方法研究

隧道磁电阻传感器作为新一代磁传感器,具有温度特性好、灵敏度高等优点,在电能计量中得到大量研究和应用。外磁场干扰是影响磁传感器测量准确度的重要因素,文中针对直流配电网电流测量场景,建立了隧道磁电阻元件传感器阵列的外磁场干扰模型,继而基于自适应滤波(LMS)分析的算法,提出了磁传感器最优结构参数,并通过数值分析和有限元仿真验证了该模型的有效性。研究结果表明,当被测电流在±50 ~±300 A之间、阵列半径与母排间距比例为1:2.5时,外磁场影响最小,通过自适应滤波算法可将磁传感器测量误差降到1%以下。     

磁电阻传感器的应用及其若干问题

简要介绍了几款重要磁电阻传感器的最新应用,侧重从器件的选材、磁参数优化及器件应用评价等方面进行介绍,并就应用中值得注意的若干问题提出自己的看法。     

基于卡尔曼滤波的磁传感器阵列电流测量

单个磁传感器非接触式测量电流容易受到干扰磁场的影响,通过使用多个磁传感器组成的阵列进行非接触式电流测量可以排除干扰的影响.在建立多传感器阵列测量模型的基础上,提出基于卡尔曼滤波的非接触式多传感器电流测量,并介绍了状态值最优估计和最优稳态滤波算法.为了减少传感器个数,提高实用性,提出次优稳态滤波算法.在不同的干扰情况下,对该算法进行了仿真和实验.结果说明基于卡尔曼滤波的信号处理算法,不但可以降低环境影响带来的误差,而且减轻了多传感器非接触式电流测量的计算负担.     

基于改进巨磁电阻芯片的三维地磁传感器设计

介绍了一种新型三维地磁传感器的结构以及原理,利用巨磁电阻(GMR)传感器实现地磁三分量测量。由于常规GMR传感器的输出特性不满足地磁场的测量,通过外置磁通聚集器和磁偏置技术改进巨磁电阻传感器的输出特性。使用高磁导率材料制作磁通聚集器,由永磁体提供偏置磁场。并用ANSYS对改进后的传感器模型进行数值模拟,ANSYS能快速地确定出偏置场的相关参数。使用无磁转台对三维地磁传感器标定测试,结果表明该传感器能较好地描述地磁信号,具有体积小、功耗低、灵敏度高等优点。     

基于SIW的宽频带喇叭天线设计

设计了一款具有宽频带高前后比的基片集成波导H面喇叭天线。该天线通过在基片集成波导喇叭的口径前端加载半圆形介质基片和半圆形金属片结构,实现了天线阻抗带宽的展宽及天线前后比的提高,此时天线整体尺寸为16λ×32λ mm。仿真结果表明,天线S11＜-10 dB的频率范围为228～282 GHz,相对带宽达到21%;在23～26 GHz的频率范围内,天线前后比始终大于13 dB,天线最大增益能够达到122 dB,且在较宽频率范围内天线增益保持稳定。相较于其他基片集成波导喇叭天线,该天线结构更加简单,具有更好的带宽、增益及前后比。     

基于隧道磁电阻(TMR)效应的齿轮传感器设计与性能

采用有限元软件对TMR齿轮传感器进行模拟仿真,对比分析后发现凹槽形长方体磁体可以有效优化齿轮传感器的磁路结构。根据齿轮传感器的特点和应用,分析了相关的TMR性能参数,采用最小电阻间距0.25mm的TMR芯片结构设计,以惠斯通电桥为基本的连接方式,制备出一系列基于TMR效应的齿轮传感器。通过示波器采集传感器模拟输出,全面分析了TMR芯片电阻间距、齿轮周期间距、空气间隙等因素对输出的影响,结合方波输出信号,对传感器进行功能性验证。结果表明,此传感器具有信噪比高、响应频率高、温度特性好、大的空气间隙等特点,可实现对齿轮的速度、移动方向、缺齿等方面的检测,具有广阔的工业应用前景。     

基于HMC1022磁阻传感器的数字电子罗盘的设计与实现

基于地磁测量原理设计的数字式电子罗盘由微控制器实现角度换算与输出,具有体积小、启动快、功耗低、成本低等优点。磁阻传感器两轴输出的差分信号转换均由16位A／D直接完成,省去电路中复杂的运算放大器部分。利用磁阻芯片独特的置位复位功能,有效地消除因温度漂移和电路参数漂移等共模信号造成的误差,精度可以精确到1°。     

面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置

快速实时测量宽频相量对于宽频振荡抑制有着重要意义。然而,已有宽频相量测量装置主要面向监测类应用,响应速度慢。研制了一种面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置。该装置采用加窗插值离散傅里叶变换算法,实现多模式宽频相量测量;采用较短时间窗缩短算法的动态响应时间;通过2个数字信号处理器并行计算分别完成基波和谐波/间谐波相量测量。通过性能测试发现,所研制的宽频相量测量装置响应速度快、准确度高,能满足宽频振荡抑制等应用对相关性能的要求。     

罗氏线圈与隧道磁阻复合的电流测试方法

针对车载微电网中电流频率成分丰富和电磁环境复杂的环境特征,为了实现车载微电网电流测试的问题,利用隧道磁 阻传感器低频特性好和罗氏线圈中高频特性好的优点,研究了罗氏线圈与隧道磁阻复合的全封闭式电流测试方法。 采用 Ansoft Maxwell 对屏蔽壳体的屏蔽效能进行了仿真分析,利用罗氏线圈和隧道磁阻传感器进行工频测试实验,并以钳形电流探 头作为基准完成标定,将标定后的传感器及测试系统进行微电网储能并/ 离网过程中的尖峰脉冲电流测试实验,进行了数据复 合处理。 实验结果表明,复合后的电流测试信号与钳形电流探头测量信号一致性好,特别是尖峰处误差减小,复合后脉冲电流 峰值相对误差减少到 3. 67%。 罗氏线圈与隧道磁阻两种传感器数据复合的电流测试方法对于装备的电气化测试具有重要 意义。     

巨磁电阻效应混频应用研究

本文从理论上分析了在无线通信接收系统中,应用巨磁电阻器件加入交变信号,在输出端口得到所加信号与接收信号混频效应的可能,并在实验上验证了该理论的正确性。巨磁电阻器具有可以在较高的频率下工作,增加系统的检测灵敏度和设计的灵活性等特点,广泛应用于弱磁探测领域和无线通讯系统中。     

基于并行NCO的宽带数字下变频器

为了解决当前数字下变频器对硬件处理速度要求过高的问题,设计了一种基于并行NCO的宽带数字下变频器,将并行处理与多相滤波相结合,可以大大降低对处理速度的要求,有效解决数字信号处理的瓶颈问题。仿真结果表明,该宽带数字下变频器成功实现了对数字中频信号的下变频、滤波抽取等功能,输出结果正确,可实现宽带接收处理。     

基于稀疏表示的宽带DOA估计

提出一种基于空频域稀疏表示的宽带DOA估计方法。首先,用空间频率代替频率和方位角的二维组合构建过完备字典,字典的长度仅相当于窄带信号DOA估计的字典长度,却能实现宽带DOA估计。然后,对频域协方差矩阵进行特征分解,利用主特征向量建立稀疏模型进行DOA估计,提高了算法在低信噪比下的性能。理论分析和实验,证明了该方法可以对宽带范围内的多个窄带和宽带信号进行高精度的DOA估计,同时不需要进行任何处理即可直接应用于相干信号。     

A magnetic field simulating device for current measuring instruments testing purpose

In this paper, it presented a device intended to reproduce magnetic fields of differents shapes to help the test or calibration of current measuring instruments based on Ampere's Law (current transformers, current clamps, and Rogowsky probes). In particular, this device can reproduce the effect of uncentered currents without requiring any mechanical displacement of the conductor or the device under test during its operation. Any uncentered or distributed current is approximated by a linear combination of currents flowing along a specific set of conductors. First, the theoretical vectorial analysis is presented, and second, a specific arrangement of conductors is used to illustrate the method. A number of measurements have been taken to check the results. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于多层PCB罗氏线圈的精密冲击电流测量装置

为准确评估防雷设备性能,冲击电流测量装置的测量精度和响应特性至关重要,因此文中提出了高频性能好、抗干扰能力强、灵敏度足够大的多层印刷电路板(PCB)罗氏线圈设计方案。文中分析了雷电流波形的频率范围以及罗氏线圈的传变特性;依据罗氏线圈尺寸、匝数与线圈频率特性之间的关系曲线,确定了线圈的结构尺寸;设计了新型屏蔽和信号输出方式,增强抗干扰能力。通过增加线圈厚度和串联线圈的方法,增大输出电压灵敏度。根据标准要求,进行测量装置的动态特性、标准雷电流测量误差以及线性度试验研究。试验中测量装置响应时间小于90 ns,相对过冲小于10%;与标准Pearson线圈比对,峰值误差小于0.2%,时间参数测量误差小于0.3%;5~40 kA电流范围内,测量装置线性度约为0.3%。试验结果表明研制的冲击电流测量装置具有良好的高频电流信号测量能力。     

基于模式空间处理的宽带测向算法

基于模式空间处理方法提出了一种不需要角度预估计的宽带空间谱估计算法,将总体最小二乘相干信号子空间算法(TLS-CSM)中的聚焦矩阵的构造方法和频率加权聚焦方法引入模式空间宽带空间谱估计算法中,结合了模式空间算法不需要角度预估计的优点和酉聚焦的无聚焦信噪比损失的特性,大大减小了聚焦过程中的信噪比损失,从而进一步提高了算法的性能。     

基于分段线性系统的宽频振动能量收集器

研究了一种基于分段线性系统的宽频振动能量收集器,主要由抗磁稳定悬浮结构、弹性膜及感应线圈组成。 在静止状 态下,悬浮磁铁不需要任何外界能量稳定地悬浮在热解石墨板之间。 当振动能量采集器受到水平振动激励时,悬浮磁铁在两热 解石墨板之间摆动;当摆动幅度比较大时,悬浮磁铁将与弹性膜发生碰撞使系统刚度呈阶段性变化;随着悬浮磁铁运动,感应线 圈中的磁通量发生变化产生感应电动势,从而使外界振动能转化为电能。 当水平激励振幅为 5 mm 时,系统的工作带宽达到 3. 2 Hz,最大输出电压达到 78 mV,最大输出功率为 56. 3 μW;当水平振动激励的加速度为 3 m/ s 2 时,系统的工作带宽达到 2 Hz,最大输出电压为 44 mV,最大输出功率为 18 μW。