基于混合优化算法的磁聚焦线圈阵列设计与优化

构建8个线圈和20个线圈的圆环面线圈阵列模型实现并改善目标区域的电磁场聚焦特性.利用磁场叠加原理,结合改进的粒子群算法设计了自适应混合优化算法,利用该算法与有限元积分分析软件的外部通信接口,对影响磁场分布的线圈阵列可调参数进行优化求解,建立优化的发射线圈模型.结果显示了设计的混合优化算法的良好搜索能力和线圈阵列在优化电流组态下在计算区域内的归一化幅值分布和二维等高线图,表明了经优化的线圈阵列在目标区域内产生了具有良好磁聚焦性能的磁场分布,磁场变化梯度大,其磁场强度与聚焦程度都有了不同程度的改善,且20个子线圈的线圈模型基本上实现了点聚焦,同时具有可聚焦多个目标的能力.     

点阵式霍尔电流传感器的模型及实现

分析了基于长直载流导线磁场分布模型的点阵式霍尔电流传感器模型,就霍尔元件的数量与互感器测量不准确度之间的关系进行了仿真计算,发现由16个以上的霍尔元件构成的环形阵列具有较强的实用性,从工程实际出发,提出了采用印刷电路板技术实现点阵式霍尔电流传感器的制造方法,并利用16个霍尔元件设计制作了额定电流为3 kA的电流互感器样品,相关试验表明印刷电路板与霍尔元件构成的点阵式霍尔电流传感器线性度高,动态范围宽,质量轻,且价格低.     

电流型电子式电压互感器的温度稳定性研究

针对一种电流型电子式电压互感器(EVT)的温度稳定性进行了分析,指出高压电容器和一次侧信号处理单元中的积分电路是影响其温度稳定性的主要环节. 设计了利用正、负温度系数数值相等的多个电容单元串联组成高压电容器的温度补偿方案,有效地改善了高压传感部分的温度稳定性;提出利用热敏电阻对积分电容的温度特性进行补偿的方法,减小了温度变化给积分电路带来的误差. 依照IEC60044-7的要求,对研制的110 kV电流型EVT样机进行了温度影响准确度试验,试验结果表明设计的温度补偿方案有效,互感器在-40 ℃～+70 ℃温度范围内,满足0.2级测量准确度要求.      

接地网拓扑结构的组合源磁场叠加成像检测方法

现有研究中常通过电磁感应方法探测接地网拓扑结构,针对该方法弱磁场测量困难,提出了一种组合源磁场叠加成像检测方法。通过多根引下线向接地网周期性轮换注入电流,不同注入方式使电流在接地网中呈现不同流向,保证了接地网不同区域载流导体都能激发有效测量磁场,结合二次开发的超宽带定位系统实时定位阵列式传感线圈测量位置,实现了对地表水平x、y方向感应磁场的扫描式测量,最后采用形态学滤波方法消除异常数据干扰,进而通过Canny边缘检测算子进行接地网拓扑提取。仿真与实验结果表明：文中所述方法能够有效提高接地网拓扑结构的成像效果,接地网网格导体定位精度误差不高于3%。     

基于三分量磁通门的消磁装置定向仪研制

本文针对在船舶消磁过程中消磁线圈电流定向困难的原因,研究了一种三分量磁通门消磁装置定向仪。该装置设计基于磁通门传感器测量技术,采用了安匝磁场计算方法和磁场叠加原理。该定向仪经实验测试,仪器磁场测量准确,能快捷、有效地测量出供给一定电流的消磁线圈磁场及其连接匝数和效率,性能优良。     

半球型线圈阵列聚焦磁场计算与性能优化

为提高聚磁装置的电磁性能,提升经颅刺激、肿瘤治疗等领域的医疗效果,提出一种半球型线圈阵列结构及优化设计方法.根据电磁场理论建立了聚焦磁场解析计算模型,利用电磁场数值计算方法计算聚焦磁场,验证了解析模型的正确性,揭示了聚焦磁场的分布规律,给出了主要结构参数的灵敏度评价.根据优化目标和约束条件,利用解析模型和智能优化算法(NSGA-Ⅱ)对聚磁线圈阵列开展优化设计,得到满足热性能和聚磁性能等指标的设计结果.建立了聚磁线圈阵列原理样机并开展实验研究.优化计算结果、有限元计算结果及实验结果对比表明:聚焦磁场解析计算模型的计算误差约2%～3%,半球型线圈阵列布置合理,聚焦磁场满足范围、梯度以及幅值要求,采用NSGA-Ⅱ优化设计有效提高了线圈阵列的聚磁性能.     

基于遗传算法的磁聚焦线圈阵列设计与场分布计算

提出了以平面和圆环面聚焦线圈阵列实现磁聚焦的方案.使用经过改进的自适应遗传算法对注入阵列各子线圈电流的大小和相位进行了优化,在目标区域内较好地实现了磁聚焦.通过计算,显示了线圈阵列在优化后的电流组态下产生的磁场在计算区域内的归一化幅值分布和二维等高线图,表明了聚焦线圈阵列可在目标区域产生具有良好聚焦性能的磁场分布,并具有可同时聚焦至多个靶目标的能力.     

用脉冲移动指零法测量磁场强度的方法

用音频发生器使坡莫合金片探头激磁,在外磁场为零时,从示波器观察探头测量线圈中感应电动势正脉冲波形的位置.再将探头放到被测磁场处,则见正脉冲已移动某一距离.然后在补偿线圈中通入一电流使正脉冲回到原来位置,从补偿线圈常数和电流即可确定被测磁场的大小,这便是脉冲移动指零法的原理.本文对探头的结构、测量线路及其工作原理加以说明,并用实验数据来验证.最后对此法的测量范围和准确度加以估计.     

中压组合式电子互感器的研制

在分析了电容分压器测量电压和Rogowski线圈测量电流原理的基础上,研制出组合式电子互感器。重点介绍了电容分压器、Rogowski线圈的实用技术以及组合式电子互感器传感头的结构。对于电容分压器,采用等效电容作为分压电容器,详细介绍了分压电容器的结构,特别是采用固体绝缘材料代替传统的六氟化硫气体绝缘材料;对于Rogowski线圈,采用PCB罗柯夫斯基线圈来代替传统的绕制的线圈从而提高生产效率,提高产品的一致性。     

分布式光纤传感中用于快速检测的软硬件设计

针对目前分布式光纤传感系统检测速度慢的缺点，利用可编程逻辑器件(FPGA)芯片为核心设计能快速检测的数据采集系统，将1次全量程检测时间从30 s甚至几分钟缩至10 s以内，使得分布式光纤传感接近实时. 分布式光纤传感技术是光纤传感中最有应用前景的技术之一，其最大的优点是能实现大范围超长距离检测.介绍布里渊和拉曼这两类分布式传感的传感原理以及其重复性、帧结构的传感数据特点. 根据该特点设计基于FPGA内部的多个先入先出（FIFO）的超长环形队列进行数据缓冲和求均算法操作，对信号进行降噪处理，并设计基于USB20协议的CY7C68013A数据传输模块将数据传输到上位机显示和存储. 结果表明，该设计解决了分布式光纤传感中因测量时间长，不能实时检测的问题，实现准实时检测，大大提高分布式光纤传感的性能，可应用于需要准实时监测和大量传感器的场合.     

浅析电流互感器的准确度等级对电网设备安全的影响

电流互感器是电网中常用的电力设备,按其作用可分为测量用电流互感器和保护用电流互感器,本文对这两类电流互感器不同准确等级的特性进行分析,阐述了不同准确度等级的适用范围及不同准确度等级混用对电网设备安全的危害。     

磁聚焦电导率成像系统的阵列线圈驱动电路设计实现

利用晶体振荡器设计稳定度很高的信号源,其输出由可编程放大器调节后,经过功率放大电路输出至线圈阵列,实现了对三种不同结构和性能的阵列线圈的驱动, 使线圈阵列达到很好的磁场聚焦效果.     

基于麦克风阵列的不一致性的校正

基于麦克风阵列的声源定位技术目前在很多领域得到利用,其中时延估计算法是经常使用的一种算法,但是麦克风阵列的不一致性会影响时延估计的结果,造成声源定位的准确度不够.为了使麦克风阵列得到的定位结果不会因一致性的问题造成不必要的误差,影响声源定位的准确度.本文提出一种对麦克风阵列的校正方法,首先对房间冲击响应进行处理,尽可能去除由房间混响等因素对麦克风阵列的影响,并为了使校正的结果更加精确,对不同麦克风得到的房间冲击响应分别添加不同时延的分数级别的FIR滤波器,以改善由麦克风阵列的不一致性造成的时延误差,达到对麦克风阵列校正的效果.通过该方法,可有效改善时延估计的结果.通过实验可知,该方法计算量小,并且可作为不同声源定位方法的前置步骤,有效改善了声源估计的准确度,为后续校正麦克风阵列提供了实际的使用价值.     

再入式光纤电流互感器及信号检测

为改善光纤电流互感器的性能,设计了一种再入式光纤电流互感器.基于光干涉、相干信号检测和耦合模理论,研究了再入式光纤电流互感器的光源选择、核心器件参数确定及信号的调制与解调方式.理论研究结果表明,宽带光源是再入信号检测的重要前提;通过选择适当的调制信号占空比来控制采样时间点,是实现再入信号检测的必要保证;传感光纤环中耦合器的耦合比的最佳值由信号再入次数决定.基于对第5次再入信号的有效检测,当环境温度在-10~60℃范围内变化时,实现了对10~60A范围内电流的测量.实验结果表明,系统标度因子的线性度良好.用信号再入代替多匝传感光纤,可有效抑制绕制过程引入的应力双折射对系统标度因子线性度的影响;结合结构参数优化,还能有效克服单匝传感光纤情形下材料低维德尔系数导致的测量灵敏度较低的问题.     

Feshbach共振磁场线圈及大电流稳定控制驱动的设计

Feshbach共振已成为冷原子研究领域的一种重要实验手段.碱金属原子的Feshbach共振点磁场通常在几百高斯的水平,并且有一定的线宽Δ,这就要求产生的外部调制磁场具有一定的稳定度.设计制作了可以通大电流的亥姆霍兹线圈,用它可以产生需要的强磁场.通过控制线圈电流的稳定度来提高磁场的稳定度.利用一个负积分反馈电路来对电流进行控制,测试得到电流的稳定度达到了1×10-5.     

互感器暂态行波传输特性仿真分析与实验测试

针对传统互感器行波传输观点与现场实际测试结果的不一致的问题,分析了互感器线圈中波过程理论,提出并用EMTP软件仿真分析了互感器分布式参数模型．实验测试了互感器的直角波响应,验证了互感器分布参数模型,得出电压互感器和电流互感器都能准确地实时传输行波波头极性的结论．该理论可广泛用于行波保护和故障行波定位,具有广阔应用前景．     

一种感应电机定子磁场定向解耦控制方法

针对感应电机按转子磁场定向控制,系统受电机转子参数变化影响较大的问题,采用定子磁场定向控制,以定子磁链作为反馈量,克服矢量控制系统对转子参数的直接依赖性,同时运用电流励磁分量解耦补偿环节,实现了定子磁场定向控制下电机转速与定子磁链间的解耦控制．并针对定子磁链估计算法中存在的纯积分问题,提出了一种改进型积分算法予以解决．最后在dSPACE实时仿真试验平台上,对所提出的控制方法进行了试验验证,试验结果和分析证明了所提出控制算法的有效性,系统动静态性能良好,实现了转速与定子磁链的解耦控制。     

基于磁纳米温度测量交变磁场激励系统设计

磁纳米温度测量方法有望解决肿瘤热疗中无法实现实时准确的温度测量问题.针对磁纳米温度测量方法在实际应用过程中存在的交变磁场均匀性低、信噪比低、负载阻抗较大的问题展开分析.首先通过分析交变磁场激励系统信号链,提出采用亥姆霍兹线圈作为交变磁场发生装置并从理论分析、模拟仿真和实际测量等层面分析并验证其磁场均匀性;其次针对信噪比低的问题提出采用九阶椭圆无源滤波器,分别通过理论分析、数字模拟仿真和实际测量等方面验证信噪比达到100 d B;最后依据阻抗匹配理论,提出利用串联谐振电路解决负载阻抗较大的问题,通过实际测量发现激励磁场强度达到20 Gs;同时为了解决交变磁场激励系统稳定性问题,提出采用串联大功率电阻的方式实时监测激励电流以保证激励磁场的稳定性.     

感应电动机转子偏心故障的微机检测系统

研究感应电动机的转子偏心故障的在线检测方法,分析了转子偏心后的气隙磁场,得出定子电流中的齿谐波分量可作为转子静态偏心的特征分量。设计了以单片机为核心的检测系统,给出了系统的硬件和软件框图。针对齿谐波分量检测中值得注意的问题设计了专门的电路,说明了数据的处理方法。针对不同程度的偏心进行了在线测量,证明本方案的可行性。     

基于罗氏线圈的电子式互感器可靠性分析

电子式互感器线路简单实用,工作可靠,具有线性度好、测量精度高、动态测量范围大、响应速度快、带频宽等性能。随着智能化变电站的大量建设,电子式互感器在电力系统中的实际应用越来越广泛。该文针对基于罗氏线圈的电子式互感器进行可靠性分析,并提出改进措施。