基于传感器感应的电力设备局部放电信号检测研究

当前电力设备局部放电信号检测方法对信号中噪声的排除效果不理想,为提高信号检测灵敏度,提出基于传感器感应的电力设备局部放电信号检测方法。首先提取不同频段信号特征,通过归一化信号处理,得到信号中的噪声特征,然后采集传感器感应增强局部放电信号,通过等效电路计算放电信号感应压力,并计算信号最大增强效果,最后设计噪声自动消除算法,求得不同的特征信号两两配对最优解,检测局部放电信号。对比实验结果表明方法可以提高信号检测的信噪比,提高检测灵敏度。

无速度传感器感应电机控制系统转速辨识方法研究

无速度传感器感应电机控制技术已成为近年的研究热点,转速估计是无速度传感器感应电机控制技术的核心问题。在此对无速度传感器感应电机转速辨识技术进行了介绍,分析了几种比较典型的转速辨识方法的理论要点和优缺点,在直接转矩控制基础上设计了无速度传感器感应电机控制系统模型并进行仿真,给出了试验参数及仿真图形,并就今后的研究发展方向提出了看法。

基于直流母线电压控制的无传感器感应电机驱动

大多数驱动电机的无传感器算法是基于电动机电流和电压的电气变量为数学模型。因此,这些变量的准确性很大程度上影响了电机驱动的性能。由于电压源逆变器的空间矢量脉冲宽度调制的低输出电压容易导致电机在低速范围内误差大,针对这个问题,文中提出了基于可变的直流母线电压作为一种高性能控制策略来克服无传感器感应电机的上述问题,并通过模拟仿真验证了所提出的策略。

基于跨阻抗前置放大器的宽频带感应式磁传感器的设计与验证

本文建立了一种基于跨阻抗前置放大器的磁传感器信号传递模型,并在该模型的基础上推导出磁传感器的灵敏度和噪声理论值.根据理论推导的结果,进一步研究了感应式磁传感器设计方法,以带宽0.01~10 kHz,噪声1 fT·Hz^(–1/2)(1~10 kHz)作为设计目标设计了一个感应式磁传感器,并对这一传感器进行了性能验证试验.在处理频率响应测试数据时设计了一种基于信号调制的处理方法,有效提取特定频率得到幅值和相位,并降低了随机噪声的干扰,磁传感器–3 dB带宽达到了0.01~10 kHz.在评估传感器噪声时,采用双探头差分的方法消除了环境的干扰,设计了相位差分析的评估方法,确认在哪些频带双探头探测的信号是同源的,在这些频带采用差分法评估是有效的.评估的结果是,传感器在1~10 kHz实现了1 fT·Hz^(–1/2)噪声水平.

一种感应式角度传感器的激励信号产生方法

针对基于印制板谐振感应式角位移传感器感应信号弱,现有感应式角度传感器单端、低压高频方波激励信号强度低,抗干扰能力差的问题,提出一种感应式角度传感器的激励信号产生方法。通过反向电路、自举升压电路和驱动电路等硬件电路设计和优化,将单端、低压的高频方波激磁信号转换为高频、高压的差分正弦激磁信号,有效解决感应式角度传感器谐振信号强度低、高次谐波占比大的问题。此方法不仅可以提高感应式角度传感器磁场的强度,减小高次谐波占比,提升模拟信号的抗干扰能力,还可以提升感应式角度传感器的输出精度。

100 Hz~1 MHz感应式磁传感器的低噪声前置放大电路设计

感应式磁传感器常用于大地电磁法勘探中,降低感应式磁传感器的噪声水平可改善采集的磁场数据信噪比,进而提高大地电磁法的勘探精度。本文从感应式磁传感器的原理出发,分析了感应式磁传感器的噪声源分布,采用低噪声JFET (JFE2140)和高速集成运算放大器(OPA211)设计并制作了一款低噪声前置放大电路,该前置放大电路的电压噪声为1.8 nV/√Hz@100kHz,电流噪声为2.9 fA/√Hz@100kHz,固定增益为60 dB,带宽为30 Hz~500 kHz。测量结果表明,该低噪声前置放大电路适用于100 Hz~1 MHz感应式磁传感器中的微弱磁场信号放大。

高灵敏度感应式磁传感器测试研究

本文着重对研制的感应式磁传感器的本底噪声和灵敏度特性进行测试研究,在平行噪声测试方法(NPI)基础上设计了针对本研究的磁传感器噪声测试方法,测试结果表明:MC-30的噪声水平1Hz时为0.3pT/Hz,10Hz时为0.03pT/Hz,100Hz时为10fT/Hz,1kHz时为3fT/Hz,灵敏度为215mV/nT;MC-50的噪声水平0.01Hz时为10pT/Hz,1Hz时为0.05pT/Hz,10Hz时为10fT/Hz,100Hz时为0.5fT/Hz,灵敏度为1359mV/nT.除此之外,通过野外试验对比及工程应用验证了MC-30和MC-50具备良好的测量精度及野外工作性能,能够满足实际电磁勘探任务的需要.

磁芯感应线圈传感器综述

回顾了地球物理领域应用广泛的磁芯感应线圈传感器.详细介绍了它的工作原理;给出了详细的设计公式和步骤;分析了三种形式的磁芯损耗,表明了材料是影响传感器性能的主要因素之一,比较了铁氧体、坡莫合金和无定形材料三种材料的不同特点;分析了传感器频率特性及频率补偿电路对频率特性的改善;介绍了两种不同的输出信号处理方法;指出了磁芯线圈传感器的设计难点在于磁芯的制造工艺和绕线方法;标定是传感器研制的一个关键步骤,标定对环境要求极高,需要在磁屏蔽室内进行,介绍了中国地震局地球物理研究所的大型磁屏蔽室结构;地磁场的补偿是标定系统的一个难点,一般采用一个单独的参考磁力仪对地磁场进行补偿.

新型感应式电导率传感器技术研究

海水盐度是海洋水文测量的要素之一,测量海水盐度对海洋科学研究、海洋开发利用和军事国防都具有重要意义。海水电导率测量是进行盐度测量的重要手段,使用电导率传感器测量盐度,具有精确度高、速度快、计算海水密度可靠以及便于现场测量等优点,这种方法已成为海水盐度测量的主要手段。感应式电导率传感器是海洋调查和水文观测必不可少的仪器。文中论述了新型感应式电导率传感器的工作原理、设计方法和制作工艺,给出了传感器的测试方法以及目前达到的水平,最后对试验结果进行了分析说明,提出了需要进一步研究的问题。通过实验室测试,验证了上述设计,传感器工作正常、测量精度高、具有较高的可移植性,符合现场应用使用要求。

一种用于TEM高灵敏度感应式磁场传感器设计

瞬变电磁法(TEM)作为地球物理非地震探勘主要电磁方法之一,广泛应用于油气、矿产等地下资源探测.本文分析TEM磁场传感器频率响应特点,采用欠阻尼匹配拓展传感器线性响应频率范围;分析磁传感器各类噪声源分布,提出不同频段上影响磁传感器性能的主要因素.最终研制一款高磁导率磁芯的TEM感应式磁场传感器,工作频段为10mHz^1kHz,等效输入噪声水平为4pT/Hz@1Hz,15fT/Hz@200Hz,传感器直径为50mm,长度800mm,重量3.2kg,相比现有TEM接收磁场传感器,体积小、重量轻、工作频段低.实验测试与生产作业表明:最新研制的高灵敏度TEM磁场传感器更加适合大深度、3D阵列电磁勘探.

基于磁通负反馈结构的高灵敏度感应式磁场传感器研制

感应式磁场传感器广泛应用于地球物理电磁勘探仪器,但也是阻碍我国地球物理电磁勘探仪器装备研发和推广应用的瓶颈技术.在我国SinoProbe计划中"地面电磁探测(SEP)系统"项目支持下,我们研制出用于大地电磁测深(the Magnetotellurics MT)方法的高灵敏度磁场传感器.研制过程中,采用磁通负反馈技术,增强传感器系统工作稳定性;采用斩波稳零放大电路技术,有效降低低频1/f噪声对传感器灵敏度的影响;采用高磁导率合金材料,增加磁场传感器的灵敏度.最终,MT磁场传感器工作频率范围为1 mHz^1kHz,噪声水平0.1Hz时为1.5pT/Hz;1Hz时为0.15pT/Hz;10Hz时为0.03pT/Hz;长度96cm,重量≤6kg.理论和测试结果表明:与同类产品比较,本文研制的感应式磁场传感器在≥10Hz时,平均噪声水平从150fT/Hz,下降至30fT/Hz,噪声水平更优,测量精度更高,能够更好地满足MT方法的需求.

基于非晶态合金的感应式磁敏传感器的研究

通过对基于非晶态合金为磁芯的感应式磁敏传感器的结构、原理、检测电路及所研制的磁敏传感器的频率补偿的研究 ,优化了设计参数、改善了传感器的灵敏度和频率特性 ,使其满足了混场源勘探的需要。

多分量地震监测系统AETA的感应式磁传感器磁棒研制

根据多分量地震监测系统AETA的技术需求,完成一种感应式磁传感器的研制和工业化实现。通过分析电磁扰动的监测需求,确定感应式磁传感器磁棒的各项设计参数,并提出较优材料选取以及结构设计方案。磁棒的设计指标为0.1 Hz^10 k Hz,工作温度范围为-40~130℃,监测的磁场强度范围为1~1000 n T,灵敏度大于20 m V/n T@(0.1 Hz^10 k Hz)。测试结果表明,研制的磁传感器满足AETA的性能要求。该传感器已成功地投入应用,正在大区域规模化布设。

频率域感应式磁传感器信号调理电路研究

感应式磁传感器在地球物理电磁法勘探中已得到广泛应用,国内多家单位已开展感应式磁传感器的研制工作。这里首先介绍了感应式磁传感器的原理,然后对其信号调理电路(开环式和闭环式电路)进行了分析,综合二者的优点设计了信号调理电路,并研制出相应的磁传感器。最后通过野外对比试验,验证了所研制的磁传感器的有效性,该设计为感应式磁传感器地研制提供了很好地技术支撑。

低频感应式磁传感器优化设计

针对目前低频感应式磁传感器没有明确的设计流程,设计时很大程度上依靠经验,以及在标定和试验中的一些难点问题,首先回顾了感应式磁传感器的结构和工作原理;然后对影响磁传感器性能的参数进行分析和仿真,得出设计磁传感器主要考虑的指标是自噪声和灵敏度,影响磁传感器自噪声的参数主要是线圈内阻,而影响磁传感器灵敏度的参数主要是磁芯的长度、直径和线圈匝数;最后在一定重量作为约束条件下,对磁传感器的关键技术指标进行优化设计,明确设计步骤,结果表明重量分配系数q在0～1之间有一个最优值,使得等效磁场噪声最小;最后对设计制作的磁传感器性能进行了标定和试验,得到实测的感应式磁传感器的频率特性和等效电路理论分析的曲线相吻合。

基于非晶态合金感应式传感器补偿电路的设计

分析以非晶态合金为磁芯设计的二阶感应式磁敏传感器工作原理 ,根据其幅频特性曲线低频和高频段梯度大的特点 ,设计了该传感器低频和高频的补偿电路 ,得到了补偿后传感器的特性曲线。满足了天然场及人工场的测磁要求。

用于感应式磁传感器低噪声前置放大器的研制

感应式磁传感器是频率域电磁法(FEM)中使用最广泛的磁传感器,通常由感应线圈和前置放大器组成,其中前置放大电路是影响磁感应式磁传感器性能指标的核心因素。为了增加感应式磁传感器探测深度和微弱磁场信号的能力,要求前置放大电路具有宽频带和低噪声等性能。基于磁通负反馈的原理设计并研制了斩波前置放大器,有效抑制了感应线圈的输出噪声,使感应线圈谐振频率两侧具有平坦的幅频特性曲线,拓宽了感应式传感器的响应频带。在屏蔽室内对斩波前置放大器的性能指标进行了测试,其频带范围为0.001Hz^10 k Hz,输入噪声为槡3.75 n V/Hz,为感应式磁传感器在实际中的应用提供了性能保障。

感应式磁传感器的补偿电路

感应式磁传感器在电磁法勘探和地震短临预测中被广泛使用。文中论述了电磁扰动观测仪中感应式磁传感器的频率补偿方法,着重介绍了感应线圈的等效电路和补偿电路,并给出了传感器的性能测试方法和主要技术指标,表明这种数字传感器适用于观测0.1～10 Hz频段内天然场源的磁场扰动。

磁场对感应式电导率传感器检定过程中的影响初探

针对电导率、温度传感器检定装置——高精度恒温水槽中，由磁耦合搅拌装置所带来的磁场干扰对电磁感应式电导率传感器所产生的影响问题，进行了一系列实验。以加拿大RBR公司生产的RBRXR-620（感应式）CTD传感器为研究对象，以美国SEABIRD公司生产的SBE37（电极式）CTD传感器为参比对象进行实验。实验分别在采用磁耦合搅拌方式和机械搅拌方式的两台高精度恒温水槽中进行，结果表明两台CTD传感器在正常工作状态下在不同工作环境中给m不同的测定盐度值（由传感器给出的温度值和电导率值计算得出）。因此，实验结果证明由于磁耦合搅拌方式所带来的磁场干扰会对感应式CTD的测定产生影响。

地震电磁扰动感应式磁传感器研制

地震电磁扰动观测需要研制高灵敏度、低噪声的感应式磁传感器。本文通过对感应式磁传感器等效电路的分析,得出增加磁芯的有效磁导率以及线圈的有效面积可提高传感器性能的结论,进而完成感应式磁传感器设计。通过理论分析及实践检验,研制的感应式磁传感器可以满足地震电磁扰动观测的需要。