用宽带模拟量光纤传输系统测量脉冲电磁场

介绍了一种在强电磁场环境中用于传输脉冲信号的宽带模拟量光纤传输系统。通过采用场效应管做前级放大与光电器件的非线性预校正,且提高级间RC耦合时间常数。该系统动态范围大,非线性失真小,带宽达到1 Hz^150 MHz,调整输入电路并配合天线能测量脉冲磁场或脉冲电场。给出了脉冲电磁场测量的耦合电路和测试实例。测试结果表明该系统很适用于宽带脉冲电磁场的测量。

电磁兼容技术的应用现状及发展趋势

电磁兼容是电子信息技术类产品及大型复杂电气系统的核心安全问题之一,关系到设备的可靠性和使用寿命。围绕电磁兼容在各工程领域的应用现状,叙述了电磁兼容分层与综合设计的相关内容,梳理了电磁兼容技术在5G通信、家用电器、新能源汽车、医疗与信息技术设备、电力工业及舰船通信等6个方面的标准规范、应用现状、检测手段及研究动态,总结了通用性的电磁兼容仿真规模复杂化、设计与控制技术智能化、试验与评估技术网联智能化、防护技术体系化、标准规范及精细化、频谱分级管理体系化的基本发展趋势。

高灵敏度感应式磁传感器的研究

大地电磁测深需要较宽频率范围的感应式磁传感器来探测大深度范围,然而,随着频率的降低磁传感器的感应电压也随之降低;高频段由于磁性材料在磁化时存在趋肤效应,导致磁芯的有效面积变小,因此,提高磁芯的有效导磁率以及磁芯材料的有效面积是扩展频带提高传感器灵敏度的主要手段。采用高电阻率叠片磁芯并且在磁芯两侧附加磁通收集器的办法增加有效面积和有效导磁率从而提高传感器的灵敏度。标定结果表明传感器频率范围是0.001 Hz～10 kHz,在频率小于1 Hz的范围内灵敏度为0.24 V/(nT·Hz),频率高于1 Hz时,为0.75 V/nT,能够满足大深度范围探测的需要。

基于磁屏蔽效应的抗强磁脉冲防护技术

针对电磁轨道发射武器发射瞬间强磁场脉冲冲击下电子元件损伤、信号饱和等问题,传统解决方法是采用磁屏蔽材料或磁屏蔽结构对电子元件进行防护,但是这些方法存在材料成本高、结构复杂等问题。该文提出了基于磁屏蔽效应在膛内线圈产生反向磁场,实现强磁脉冲作用下磁屏蔽的方法,对传感器元件进行防护。通过对该方法理论推导和仿真模拟线圈磁屏蔽效果,并将静态磁场仿真数据与试验结果进行对比,试验结果表明利用线圈进行磁屏蔽技术的可行性,对输出电压信号屏蔽效果达到77.4%,证实了线圈磁屏蔽技术可用于传感器元件抗强磁脉冲冲击防护。

微功耗大气电场仪的设计与实现

针对旋转式地面电场仪能耗大、信号微弱、易受电磁干扰等问题,设计了一种新型微功耗大气电场传感器。该传感器通过驱动电子开关模拟传统传感器的屏蔽和去屏蔽过程,从而减小仪器能耗,延长电池持续供电时间。采用I/V转换器将传感器感应到的2路电流信号转为电压信号,并经过差分信号放大电路来消除工频干扰和共模影响。通过四阶带通滤波器进行滤波,进一步提高信噪比,并通过同步相敏检波器处理后得到了与场强成正比例关系的直流电压。经过16位模数转换器采样,测得大气场强的大小,试验验证了该系统在-50~50 kV/m场强范围内,测量分辨力可达10 V/m,测量线性度小于1%。

基于磁反馈的宽频带磁传感器的研制

大地电磁测深需要较宽频率范围的感应式磁传感器来探测大深度范围,针对电补偿无法解决感应线圈在谐振点处有相位突变以致频带受限的问题,提出了磁反馈方法。磁反馈的原理是将感应信号放大后转换成电流量,电流通过反馈线圈产生磁场对被测磁场形成磁通负反馈。通过仿真及实验证明了该方法能够解决感应线圈在谐振点处有相位突变的问题,并且使传感器在低频率段有平坦的灵敏度曲线,较大地拓宽了频带。标定的结果表明传感器频率范围是0.001Hz～60kHz,在频率小于1Hz的范围内灵敏度为0.24V/(nT.Hz),频率高于1Hz时,为0.69mV/(nT.Hz)(@1kHz),能够满足大深度范围探测的需要。

接地电性源空地瞬变电磁探测传感器的研制

根据一维层状模型,正演计算了探测深度为1000m时接收电磁信号的特点,进而确定了接收传感器的基本性能参数。建立了传感器的等效模型,分析了不同匹配状态下传感器的频率特性及对其灵敏度的影响。在对传感器噪声源建立等效模型的基础上,给出了影响传感器噪声水平的各噪声源随频率变化的规律,同时给出了高源阻抗下降低传感器噪声的方法。野外试验采用已知异常线圈响应对传感器的输出特性进行测试,测试结果与理论计算结果相吻合,同时其噪声特性能够满足实地探测的需要。

基于纳米晶合金的宽频差分式磁场传感器的研究

介绍了一种基于纳米晶合金的差分式交变磁场传感器结构,给出了传感器磁芯的长径比与有效相对磁导率的关系曲线.为扩展传感器工作频带,对线圈模型的幅频与相频曲线进行仿真,并根据仿真结果设计了补偿电路.所设计传感器标定后的结果表明,该传感器可以在1Hz-10kHz较宽频率范围内保持平坦的灵敏度曲线,可以满足工程中弱磁场探测的需要.

高压工频电场警示仪的研究

环评测试表明,在高压线路下和变电站内部分区域,电场强度超过国家标准5kV/m规定的最大值。为了便于电力工作人员及时准确的获得作业场所的电场信息,本文以C8051F020单片机为核心开发研制了高压工频电场警示装置。现场测试表明,该装置不仅可以对电场强度进行测量,当环境的电场强度超过规定值时,其声光报警系统可以自动告警,能满足电力系统对电场环境监测的需要。

基于光纤的测量瞬态电场的球形传感器

在电力系统中 ,除了电场的计算方法外 ,电场的测量也是一种很重要的手段。在一些特殊的场合 ,测量甚至是唯一的方法。介绍了一种可用来测量随时间周期性变化或瞬变电场的球形传感器 ,对球形探头测量电场的基本原理和一、二、三维电场探头的结构及测量误差做了分析 。

便携式工频电场测量装置的设计

为了了解设备表面和内部的工频电场,从而更好地研究设备运行的状态及优化改进设备,笔者介绍了一维球型电场传感器的测量原理,设计了一种基于C8051F410单片机的便携式工频电场测量装置,讨论了不同形状及规格电场探头对测量结果的影响并完成了电场探头的选型。在500 kV交流输电线下方和实验室简化同心圆球电极内使用该装置与国外标准仪器进行了对比测量,现场测试结果表明该装置测量数据与国外仪器相比具有较大的相关度,能准确地测量电力系统工频电场,具有很好的实用性。

音频大地电磁磁场传感器的研制

感应式磁场传感器一直是我国电磁法仪器发展的瓶颈,国外大地电磁法中测量大地磁场主要采用感应式磁场传感器。为此,根据音频大地电磁场源的特点,从感应式磁场传感器的基本原理出发,设计传感器的磁芯和线圈绕组结构以及线圈的谐振频率;另外,采用了磁通负反馈技术和频率补偿的方法,扩展了传感器的频带,得到了在1 Hz～9.8 kHz频带范围内平坦度为±1.5 dB的灵敏度曲线,满足音频大地电磁探测的需要。

用于电力系统状态监测的光纤电场测量系统

论述了用于电力系统状态监测的光纤电场传感器的测量原理 ,给出了测量系统的光路结构。应用所设计的装置实测交变稳定电场 ,实验表明 ,测量系统线性度良好 ,约0 .3% ,几乎无迟滞误差 ,相对误差 <± 0 .5 % ,稳定性良好 ,满足电力系统或电器设备检测电场的要求。

差分型脉冲电场测量系统的研制

介绍了差分型脉冲电场测量系统的基本原理,设计研制了可用源区电磁脉冲测量的差分型脉冲电场原始波形测量系统,该测量系统主要包括天线和分路模块、差分和驱动模块、光电传输模块、放大模块以及积分还原软件。结果表明,测量系统的输出幅度响应与输入信号基本上成线性关系,共模抑制比为26 dB,-3 dB带宽在200 MHz以上。

射频仿真暗室的静区分析

影响射频仿真暗室性能的因素是多方面的,从微波暗室布局、吸波材料性能、天线辐射方向特性3个方面,利用几何光学法分析了射频仿真暗室静区电平的分布规律,给出了暗室静区主极化电平计算模型.根据某研究所提供的4个频率(0.8 GHz,2 GHz,6 GHz和18 GHz)下吸波材料反射率及天线方向图数据,对该研究所射频仿真暗室的静区电平分布进行了仿真计算,给出了水平极化与垂直极化条件下静区中心面的电平分布.仿真结果表明,采用此方法能快速并准确的适用于射频仿真暗室静区的性能分析.

利用Nb-SiO_2-Nb边缘隧道结的dc SQUID磁强计

本文介绍一台dc SQUID磁强计。Nb-SiO_2-Nb边缘隧道结dc SQUID器件作为磁敏感元件具有很高的灵敏度。由超导变压器实现dc SQUID 与前置放大器之间的最佳源电阻匹配。磁强计在低频范围内(f<1Hz)最小可分辨能量达2.5×10-^(28)J/Hz,动态范围为±5×10~6(?)。采用两个极点的积分器提高了仪器的摆率,在频率为1.5kHz 时,最大摆率达1×10~5φ_0/s。较高的摆率使仪器能长时间运行而不失锁。本文简要说明了磁强计的结构和设计特点。仪器性能的测试结果符合理论计算值。

飞行器的一种空间定向与导航的方法

这个系统利用重力加速度计与磁通门磁强计实现对飞行器的空间姿态测量 ,并能以此为基准实现飞行器的惯性导航。在方向的测量中使用了三个传感器代替传统的单个传感器测量以减小加速度计与磁通门计在较小角度时灵敏度的下降。通过实验得知这种方法是十分有效的。

霍尔传感器温度漂移补偿电路设计

霍尔传感器作为一种半导体器件,其灵敏度随着温度变化而产生漂移的特性,限制了其在高精度磁场测量场合的应用。传统的温度补偿方法虽然对温度变化的一次项进行了完全补偿,但是却引入了温度变化二次项的误差。因此,对于温度变化显著的高精度测量场合,传统温度补偿法将不再适用。设计了一种闭环反馈电路,通过温度传感器采集温度信号,与信号处理电路的最终输出信号进行运算后送回信号处理电路的输入端进行补偿,而并不是简单地将温度信号与霍尔信号的输入信号进行相加后送入信号处理电路。仿真分析结果表明,通过调节补偿电路的反馈比例系数与霍尔芯片温度漂移系数,可以完全补偿霍尔芯片的灵敏度漂移。因此,这种闭环补偿方法可以不引入与温度变化二次项有关的误差,消除因温度变化产生的漂移,不仅适用于霍尔传感器,也适用于其他会随着温度漂移的传感器。

宽频带感应式磁传感器线圈电感的研究

大地电磁测深需要较宽频率范围的感应式磁传感器来探测大深度范围。感应线圈做为感应式磁传感器最前端的磁敏感部分,线圈的电感值较大程度上决定了传感器的上限频率。通过对不同参数线圈的电感值进行有限元仿真、测量,总结提出新的电感计算公式,计算值相对误差最大为5.5%。根据电感计算公式,对线圈优化设计后传感器高频段灵敏度可提高38%,频带扩展1.3倍。根据灵敏度标定与野外实验结果,自制传感器可满足大深度范围探测的需要。

大气电场仪中相敏检波器的分析与设计

针对大气电场探测中电场极性的鉴别问题,基于传统相敏检波理论,结合大气电场仪探头的结构特点,设计了一种由光电开关、四通道模拟开关和运放构成的相敏检波器。把该检波器应用于大气电场仪中,与低通滤波器结合能有效地鉴别被测电场极性。同时,分析了相敏检波器输入信号的同相问题,给出传感器的角度调整范围。通过在电场仪中的实际应用,说明了该检波器调试方便,性能稳定,灵敏度高。