基于DSP的电子式电流互感器校验仪的研制

对电子式电流互感器进行校验是确保其在电力系统中成功应用的前提,针对电子式电流互感器的特性,本文基于DSP设计出了便携式校验仪。此校验仪通过以DSP为核心的电路实现了信号的采集、处理和显示;在算法上对比了准同步DFT算法的两种形式并采用了其中一种,有效抑制了因电网频率波动而导致的非同步采样对校验结果的影响。本装置在实验室里进行了测试,整个装置达到0.1级标准,满足了对0.5级及以下电子式电流互感器的校验需要。

力反馈式加速度计动态特性分析及重要参数选择

力反馈式微机械加速度计闭环系统的静电反馈力可以等效成一个与反馈电压成正比的负反馈力和一个与其平方成正比的负刚度,这使得加速度输入不同时,可以等效成不同参数的线性系统。首先,通过系统的等效开环数学模型的分析,提出静电反馈力的负刚度给整个系统带来的影响;然后在保证系统稳定性和其它性能的同时,以满足整个量程内的动态性能指标为目的,提出校正方案以及机械刚度的取值;接着对校验方案以及所选取参数进行了稳定性仿真和动态特性仿真;最后通过不同刚度和校正参数的两个加速度计的对比实验证明:适当提高系统机械刚度并合理选择校正参数能够在几乎不影响系统阈值的情况下提高系统的动态特性和稳定性。

力反馈式微机械加速度计刚度的自适应调整

为了提高模拟力平衡式电容微机械加速度计的鲁棒性和分辨率,对系统的非线性进行了研究。通过分析系统的数学模型,认为力发生器的非线性会引入一个可变负刚度。在传统方案中,为保证加速度计满量程时总刚度大于0,预载电压要小于失稳预载的0.707,这就造成在加速度输入较小时其总刚度较大,从而影响其阈值以及小输入时的分辨率。为弥补传统方案中力矩器非线性对系统分辨力的影响,本文应用自适应理论,提出一种基于总刚度不变的变预载自适应调整方法来提高闭环系统的鲁棒性和分辨率。设计了一种基于DSP的数字式微机械加速度计并进行了试验。试验结果表明,采用自适应调整方案后,加速度计在0g附近的分辨率由43.2μg提高到11.3μg,1g附近的分辨率由36.4μg提高到12.1μg,这些数据验证了自适应调整方案对系统性能的改进。

一种减小微机械加速度计振动偏移的方案

为降低敏感元件对称性较差的微机械加速度计的振动偏移,对加速度计振动偏移产生的原因和抑制方案进行研究。首先,分析了系统学模型,并得出对于不对称的敏感元件采用对称的电容检测电路时,检测电路输出和敏感元件动极板位移关系函数中存在明显偶次项系数,进而造成振动零偏;其次,讨论了力矩器的非线性,通过理论分析得出,外加静电力等效对称方案无法抑制力矩器环节的振动偏移,提出了敏感元件等效对称补偿方案以及静电力发生器等效对称化方案,通过理论分析得出该方案大大降低了敏感元件不对称带来的振动偏移;最后,对静电力对称方案和等效对称补偿方案进行了对比试验。试验结果表明,对于对称性较差的敏感元件,等效对称补偿方案在保证线性度的同时,大大减小了振动时输出均值的偏移。

梳齿式微机械加速度计的研制

微机械加速度计作为微机电系统(MEMS)的一个重要产品,目前已经得到了广泛应用。本文首先从整体上提出了微机械加速度计的工作原理和数学模型,并着重讨论了各个部分之间的关系;然后根据敏感元件的特性,对伺服回路的几个关键参数,即预载电压、PID校正参数和反馈增益,进行了分析;本文最后给出了一种加速度计整体性能的测试结果,结果表明:微机械加速度计的量程为±15gn,非线性度为0.041 9%,阈值为0.15 mgn,2 h稳定性误差为0.084 5 mgn,逐次启动重复性误差为0.156 mgn。

MEMS加速度计敏感元件测试仪的设计与实现

基于敏感元件的特性本文设计出了一种MEMS加速度计敏感元件特性测试仪,即利用电容检测电路和基于虚拟仪器的频谱测试仪对MEMS敏感元件的频谱特性进行测试而得出其重要性能参数。电容检测电路和虚拟仪器频谱测试仪分别在实验室内进行了误差分析,电容检测电路的最大非线性误差为0.127 7%,频率特性测试仪的幅值最大误差为0.352 6 dB,相位最大误差为1.365 6°。

电子式互感器校验方法的设计与实现

对电子式互感器进行校验是确保其在电力系统中成功应用的前提.针对目前电子式互感器校验过程中存在的问题,提出了一种新的校验方法.利用有限次迭代和最小二乘法相结合的组合测量原理实现频率的快速准确测量;引入准同步算法并对其实现过程中几个关键环节的设计及参数选取问题进行讨论,有效抑制了因电网频率波动而导致的非同步采样对校验结果的影响;最后对校验方法的实现过程进行了仿真与实测,验证了方法的性能及效率.为便携式智能化校验装置的研制提供了强有力的理论支持.

基于虚拟仪器的微机电系统动态特性测试仪设计

设计了一种基于虚拟仪器的微机电系统动态特性测试仪,主要用于微机电系统的频谱测试和静态特性测试。该仪器采用PCI总线24位高性能数据采集卡,使用虚拟仪器技术进行设计和开发,采用扫频方法给待测系统输入一系列由低频到高频的正弦激励信号,进而分析出该系统响应和激励之间的关系。其频率范围为0.01Hz～10kHz,并能在关键频率附近增加测试的频率点以提高精度。试验表明,该仪器的最大幅值误差小于0.2dB,最大相位误差小于0.7°,同时具有较高的可靠性和扩展性。该仪器自动化程度高,并具有良好的人机交互特性,可实时显示测试数据并绘制曲线,并在测试完成后进行数据分析处理,最后自动生成报表。

微机械加速度计自动测试系统

为了精确、高效地测量微机械加速度计的各项性能指标,并尽可能地降低地线干扰,系统采用DAQ-2213数据采集卡采集加速度计输出电压,使用多个独立电源及差模接法来降低地线干扰;温度敏感元件采用Pt100,电阻到电压变换电路采用三线制接法,选择PCI-(A)9114数据采集卡采集变换电路输出的电压值;采用Labview7.0接口函数实时显示加速度计输出电压和温度值,并输出有图表的Word文档。系统经过标定,输出电压精度为40μV,温度精度为0.277℃。实验表明,系统能实时测量微机械加速度计的输出电压和温度值,而采用独立电源和差模输入可有效减少各路信号之间的干扰。

电子式电流互感器低压侧电路的多功能化实现

电子式电流互感器(ECT)低压侧电路是与继电保护设备接口的关键环节。文中对有源ECT的低压侧电路进行设计,实现了模拟量输出和基于数字信号处理器(DSP)的数字量输出,并利用DSP强大的数据处理能力,实现了ECT就地频率测量和谐波分析等功能;研究并实现了ECT快速校验算法,嵌入DSP的校验模块使得ECT能够完成就地校验;最后对设计的各功能模块进行了实测。低压侧电路的模块化、多功能实现将极大地拓展其应用范围。

微加速度计温度特性及敏感元件自恒温方案

温度是影响微加速度计精度的一个相当重要的因素。该文首先分析了微加速度计闭环系统各部分的温度特性对系统的影响;接着,设计实验分别测试各个部分的温度特性,确定出敏感元件的温度特性是系统温漂的主要来源;最后,设计了敏感元件芯片自恒温系统,并进行温度补偿。该方案在增加少量加热功率的基础上大大提高了系统的温度特性。实验结果表明:温控后,在增加760 mW加热功率的情况下,能保证微加速度计零偏温漂和二次补偿后零偏稳定性,分别从2.061 mgn/℃和2.269 mgn提高到0.199 mgn/℃和0.129 mgn。