光电集成电场传感器的设计

基于光电集成技术的电场传感器具有良好的抗电磁干扰能力和很快的响应速度。为了能够测量高电压电力系统中的瞬变电场,该文在基于光电集成技术的电场传感器工作原理的基础上,提出了一种适用于强电场测量的光电集成传感器设计方案。该文将电场传感器分解为调制器和偶极子天线,给出了传感器的等效电路,分别计算了调制器和偶极子天线的参数,最后对电场传感器传递函数的幅频特性及最大可测电场进行了计算。分析计算的结果表明,所设计的电场传感器最大可测电场幅值接近106V/m,同时具有较好的频响特性。     

均匀场域中工频电场畸变效应分析

空间电场测量时,因电场传感器探头被引入到测量域中,探头附近的电场将发生畸变,而影响电场测量精度。以球形探头为研究对象,利用分离变量法分析了均匀电场中引起电场畸变的影响因素,具体分析了10 kV电压下,球形传感器探头尺寸、电极材质以及测量电极的极间耦合对电场畸变的影响。根据传感器感应电压与电场强度大小成线性关系,利用影响因子矩阵对电场畸变进行了校正分析。分析结果表明,在均匀电场中探头附近和主电极与副电极之间产生较严重的电场畸变,平均畸变率在27%以上;利用影响因子矩阵对电场畸变进行校正后平均误差为4.47%左右。通过对球形探头传感器在均匀场域中的工频电场测量的畸变效应分析,有利于降低畸变对电场测量影响,提高电场测量的精确性。     

粮库虫子测量电路的设计研究

利用时基集成电路NE555、发光二极管及光敏三极管等器件构成了虫子测量电路.当虫子通过光电传感器时,光电传感器输出高电平信号对脉冲信号进行计数,就实现了对虫子数量的统计.基于这种光电检测原理,设计了虫子测量电路.该装置的特点是电路简单、成本低廉、光电传感器制作容易、抗干扰能力强、工作稳定可靠,同时具有数显及数据远传等功能.     

目标移动情况下SSPA输出信号的分析

自扫描光电二极管阵列图像传感器用于物体测量时，物体的外型尺寸反映在图像传感器的输出信号里，对物体的识别测量以及指标的提高很大程度上取决于对视频输出信号的特征的提取。基于对自扫描光电二极管阵列图像传感器输出信号的分析的要求，文中根据光电二极管光电转换原理，从理论上分析了自扫描光电二极管线阵列图像传感器拍摄运动目标识别视频输出信号的数学模型，分析了用比较法处理视频输出信号时可能出现的误差大小，理论分析结果与传感器输出的实际波形相吻合。     

基于光电传感的机械传送带线速度测量

介绍了一种基于光电传感的机械传送带线速度测量方法，利用反射式光电传感器对皮带线速度实现非接触实时测量及单片机处理显示。该系统结构简单，稳定性好，测量精度高，能够满足皮带线速度测量要求。     

基于振动电容传感器的3维数字电场测量仪

基于动态电容技术为测量原理,设计了一种采用振动式电容传感器来获取空间电场感应电荷的数字电场测量仪.本套电场测量仪的探头体积小,且可同时采集空间某一点处3维方向电场的感应电荷,测量频率可达200 Hz,并通过模拟电路、数字电路以及单片机数字平滑滤波运算等多种信号处理方式来改善检测结果的响应.该套电场测量仪因其探头体积小,可多点采样,采样频率高,抗干扰性能高的特点,能更好地适用于大尺度极端大气环境下的电场测量.     

基于光纤电场传感器的劣化绝缘子检测方法

绝缘子带电检测是线路运行维护中的重要工作之一。提出了一种基于光纤电场传感器的绝缘子检测方法,并研究了相应的检测装置。运用该检测装置,首先测量绝缘子表面纵向场强,绘制场强分布曲线;然后,根据电场法并利用曲线分布规律检测出劣化绝缘子。现场试验与分析表明,该装置具有频率响应宽、绝缘性好、测量精度高等特点。     

基于回朔式EKF的多传感器融合在移动机器人自定位中的应用

提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器 (EKF)的多传感器融合系统 ,用于融合多个超声波传感器及光电编码器的测量值 ,并以该融合值来复位光电编码器 ,克服其累积误差的影响 .由于扩展卡尔曼滤波器是一项耗时的计算任务 ,为了满足实时性的要求 ,采用一种基于回朔式的算法 .仿真实验表明了该算法的有效性     

基于双自由度万向轮机构的爬壁机器人运动状态检测

摘要： 设计了基于双自由度万向轮机构的速度测量装置,该装置由双自由度滚轮、旋转编码器、角位移传感器和水平姿态传感器等构成.机器人运动时,利用水平姿态传感器检测爬行机构的转动角速度,双自由度万向轮机构利用角度传感器测量速度方向,利用光电编码器测量速度大小,实现对机器人运动状态的测量.根据其测量结果,建立了电动机输入和控制点运动状态之间的关系,为机器精确任务操作提供了基础.     

光电传感器的车载应用

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器.它首先把被测量的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电检测方法具有精度高,反应快,非接触等优点,而且可测参数多,传感器的结构简单,形式灵活多样,因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。本文主要介绍了光电传感器的测距应用。     

电光效应对光纤波导效率的影响

采用数值计算方法,研究了包层为单轴各向异性电光晶体材料且其主轴沿光纤轴线的单包层光纤外加电场对光纤波导效率的影响.研究结果表明:外加电场对该种光纤中芯层和包层间的功率分布影响显著,在外加电场逐渐增大时,光能量逐渐集中到包层中,为设计新型电压传感器提供理论依据.     

不对称三相同壳母线快速瞬变过程相电压的测量方法

叙述了封闭式组合电器在不对称三相同壳母线结构下，快速瞬变过程三相电压测量的基本原理。在测量中需要3个电容传感器，每个传感器同时受A，B，C三相电压的电场耦合。三相电压与3个电容传感器输出电压之间的关系，可以用一个关系因子矩阵来表达，该矩阵是一个常数矩阵与电场耦合系数矩阵的乘积。通过分析电场耦合系数矩阵，提出了主导电场耦合系数的概念，并得到了它的近似解析表达式。根据电场耦合系数函数的特性，应分别将3个电容传感器安置于A，B，C三相导体在外壳上的近距点处，最后，给出了在一个不对称三相同壳母线模型上的快速瞬变过程三相电压实验测量结果。     

两种非接触式过电压传感器的电光晶体温度补偿及其温度特性研究

在两种不同的基于pockels效应的非接触式过电压传感器中,环境温度是影响相位差的关键参数之一。通过对电光调制原理的分析,根据所得公式设计实验,针对非接触式过电压传感器中光电传感单元进行了相关晶体温度补偿方法的探索,并基于此对两种非接触式过电压传感器的温度特性进行了研究。对实验结果进行了理论计算和实际结果的对比,分析原因并指出在实际工程应用中应注意的问题。     

SVM-PSO混合算法的光学电压传感器内电场优化

对光学电压传感器内电场的优化多采用有限元计算结合穷举搜索,无法反映电场分布与传感结构参数之间的非线性映射关系,且计算与搜索费时、效率低,容易落入局部陷阱。提出基于支持向量机(SVM)与粒子群(PSO)的电场优化混合算法,通过PSO优化SVM的参数以建立电光晶体内电场分布的模型,再由PSO对模型求解得到最优电场分布。以介质包裹结构为例,构建包裹介质的介电常数、厚度以及长度与晶体内电场分布之间的非线性映射关系,且求解过程能够有效地避开局部陷阱,优化后晶体内电场均匀度提高了20.8%、训练时间节省了89%。最后通过实验验证了模型的有效性。     

GTEM室频域校准系统及其不确定度评定

研究了脉冲电场的频域校准方法并对其不确定度进行了评定,针对脉冲电场的校准需求,以三维脉冲传感器为例,建立了一套基于GTEM室的频域校准系统,通过仿真和实验,对GTEM室产生标准电场的不确定度以及传感器和标准电场之间相互影响的不确定度进行了分析,通过不确定度合成,得出了在置信概率>95%时,校准的总不确定度为4.45%.在此基础上对三维脉冲电场进行了频域校准,校准结果表明,传感器在10 MHz~1 GHz内有着比较平坦的幅频响应.本文的研究对于分析电场传感器的频域校准有一定的参考意义.      

一种新型电涡流传感器的理论分析

为提高普通电涡流传感器的灵敏度和增大检测距离,对一种新型电涡流传感器从理论上进行了分析.文中列出了重叠双线圈和同轴三线圈两种电涡流传感器的结构,并利用电磁场相关理论对同轴三线圈电涡流传感器及其设计进行了较详细地分析,并给出了测量电路单元.通过与普通电涡流传感器线圈进行仿真比较,得出了该结构电涡流传感器在长距离测量时的优缺点.     

混合动力汽车电机驱动系统传感器故障重构控制

针对混合动力汽车感应电机驱动系统可能存在的传感器故障模式,设计了一个主动容错重构控制系统.该系统能充分利用无故障的传感器信息,最大限度地维持驱动系统的控制性能,并在重构切换过程中,考虑电机转矩和转速的平滑过渡问题.此外,为提高车用感应电机驱动系统的性能,基于传统磁场定向控制(FOC)思想设计出一种新型鲁棒性PI控制器来实现电机转矩跟踪;利用滑模控制技术,设计了转子磁链-速度自适应观测器.为进一步提高交流电流传感器故障状态下电机驱动系统的容错能力,提出了用直流电流重构交流相电流的新思路.仿真研究表明,在发生传感器故障时,所设计的电机驱动系统仍能有效地保证车辆行驶过程中的转矩和速度跟踪性能以及系统的稳定性.     

用于相含率测量的螺旋电磁传感器优化设计

通过激励线圈和检测线圈,电磁传感器可以对被测物内部的电磁特性进行测量.为此,提出了一种用于相含率测量的新型电磁传感器——螺旋电磁传感器,进一步采用场量提取法推算了180°和360°螺旋线圈的灵敏度矩阵,并基于灵敏度分析对这2种传感器结构进行了优化设计,得到了优化参数的选取范围和规律.改进的螺旋电磁传感器具有更均匀、更灵敏的特性.同时,硬件实验表明,螺旋电磁传感器检测的电学敏感指标能够很好地反映被测物场的相含率,通过传感器的互感相角相对变化率与相含率的相关曲线,可以验证螺旋电磁传感器在相含率测量中的可行性和准确性.     

LiNbO3晶体电光调制中半波电压测量方法研究

在基于一次电光效应的光学电压传感器中,电光晶体的半波电压是影响传感器输入输出特性的关键参数之一。通过对电光调制原理的深入分析,选用LiNbO_3晶体搭建半波电压测量平台,针对关键参数半波电压进行了测量。对试验所选用的LiNbO_3晶体的半波电压进行了理论计算,并与实际结果进行对比;分析影响LiNbO_3晶体半波电压的因素,并指出在实际工程应用中应考虑的问题。