Development of Fiber Optically Driven Instrument for High-voltage Line Current

The measurement theorem of fiber optically driven instrument for high-voltage line current is presented. The PLL voltage-frequency-narrow pulse principle and its micro-consumption mechanism are proposed, followed by analysis on the two main factors affecting PLL measurement precision. A software design scheme using 80C196KB micro-controller is introduced. The experiment result is satisfactory.

基于多电平滞环电流控制的牵引供电系统可控宽频带阻抗测量技术

精确获取牵引供电系统的宽频带阻抗特性,是分析车-网耦合系统的宽频带振荡问题的关键途径,对保障电气化铁路的安全稳定运行具有重要意义。目前的阻抗测量技术大多难以兼顾大功率与频带可控的测量要求,因此,该文提出一种基于多电平滞环电流控制的牵引供电系统可控宽频带阻抗测量技术,测量频带为10 Hz~5 kHz,可通过一次谐波扰动注入快速获取目标频带的系统阻抗,相比于传统的滞环电流控制方法,具有更低的开关频率,并且能有效避免死区效应,改善输出电流的波形,更适用于宽频信号的跟踪控制。最后,通过仿真和硬件在环实验验证了该测量技术的有效性。

考虑列车整车接地的牵引电机轴电压和轴电流分析与抑制措施

[目的]城市轨道交通列车大多采用PWM(脉冲宽度调制)变频驱动系统,该系统在运行中经常出现轴电压与轴电流过高而导致的轴承电腐蚀问题。因此在考虑列车整车接地的条件下,有必要对牵引电机轴电压和轴电流过高的问题进行深入研究。[方法]简要解析牵引电机轴电压与轴电流形成机理。分别对两种采用不同接地方案的典型车型进行轴电流路径分析,以此为基础建立含车辆接地回路和牵引系统的高频等效电路模型,通过仿真分析两种接地方案下的轴电压、轴电流特性。对比不同轴电压、轴电流抑制措施的效果,从列车整车接地的角度提出一种电路优化设计方案。[结果及结论]接地系统优化方案有效减小了接地线缆长度,从而减小了线缆电感。该优化方案既能规避静电屏蔽法对牵引电机效率,以及碳刷接地法对保护接地的影响,又能与这两种牵引传动系统内部优化方案相兼容。仿真结果验证了该优化方案能有效降低轴电压与轴电流,同时可以兼顾车体回流与车体电位的改善。

弱电测量信号干扰案例与分析

核电站堆外核测系统是一个弱电测量系统,其脉冲信号极易受到干扰,影响系统的稳定运行,对系统可用性造成影响。为此,介绍了田湾核电站堆外核测系统常见信号干扰情况,对干扰现象进行分析,提出了抗干扰解决方案。

基于虚拟仪器的曳引式电梯节能效果检测方法

为提高曳引式电梯的节能检测能力,文中提出一种基于虚拟仪器的曳引式电梯的节能效果检测方法。构建曳引式电梯的节能参数解析模型,结合非正弦激励损耗分析方法,得到感应电动机驱动曳引式电梯的能量分布关系。根据能量分布关系分析曳引式电梯的节能参数与剩余损耗算式之间的函数关系,采用简化静态Preisach模型推导出曳引式电梯的节能效果的偏置小磁滞参数。考虑偏置小磁滞融合参数,通过检测相电流峰值点获得曳引式电梯的功率损耗和电能增益参数,采用Energetic磁滞模型,得到交流曳引式电梯的电动机转矩信息参数,根据参数估计结果,实现对曳引式电梯的节能效果检测。实验结果表明,采用本文方法进行曳引式电梯节能效果检测的可靠性和检测性能较好,提高了曳引式电梯节能效果的可视化交互和管理能力。

一种基于六轴机器人和机器视觉技术的磁性、电涡流式覆层厚度测量仪自动检定装置

针对传统磁性、电涡流式覆层厚度测量仪人工检定效率低、数据处理工作量大等问题,提出一种基于六轴机器人和机器视觉技术的磁性、电涡流式覆层厚度测量仪自动检定装置,并进行试验验证。结果表明:该装置可替代传统人工进行检定及数据处理,不仅能确保检定的准确度,而且能提高检定效率,实现等级的自动判定。

基于FPGA的交流电磁场缺陷智能检测仪

石油石化行业中,碳钢结构物长期受到腐蚀、应力等因素的影响,表面易产生复杂裂纹,复杂裂纹的检测分析需要强大的数据处理能力,对检测仪器的功能架构提出了诸多挑战。首先基于交流电磁场检测(ACFM)技术,建立了不同类型裂纹的仿真模型,分析结构物表面感应电流分布,探究缺陷形貌-电流扰动-磁场畸变之间的映射关系,提出了基于特征信号B_(z)的缺陷智能识别算法;然后基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列)平台,构建交流电磁场缺陷智能检测仪,实现了激励信号发生、检测信号采集、处理和显示等功能,并开展了人工预制裂纹的识别试验。试验结果表明,该交流电磁场缺陷智能检测仪可以实现不同角度直线裂纹和复杂裂纹的表面轮廓重构与识别。

城轨交通单侧计轴传感器智能校准仪研究与运用

针对地铁信号系统中单侧计轴传感器长期受到温度、湿度、振动、电磁干扰等因素影响,最终导致其参数发生变化而需要维修工远赴现场定期巡检等问题,提出基于电流检测原理的单侧计轴传感器智能校准方案,研制了一款单侧计轴传感器智能校准仪。该校准仪采用单片机、键盘驱动芯片、直流信号隔离转换器、液晶显示模块等设计,在室内防雷分线柜上即可检测计轴传感器回传信号,方便远程检测计轴传感器的工作参数;同时,具有操作便利、测试安全等特点。经模拟测试并与现场实测数据比较,该智能校准仪具有较高的检测精度,能够满足地铁信号系统功能需求。

地铁直流1500 V接触轨供电系统计量器具选择及其量值溯源探讨

地铁直流1 500 V接触轨供电系统中,需配置计量器具,定期测量供电系统运行参数,以保障直流1 500 V接触轨供电系统向地铁列车稳定、可靠供电。为了保障计量器具的量值准确、可靠,需对这些计量器具进行量值溯源。目前,对这些计量器具量值溯源研究非常少。为此,分析地铁直流1 500 V接触轨供电系统中计量器具的选择,探讨计量器具的量值溯源,为地铁直流供电系统中计量器具的量值保证提供参考。

提高光学电流互感器准确度的组合方法

根据光学电流互感器 (OCT)的数学模型 ,得出了OCT的系统特性方框图 ,论证了OCT具有开环控制特性 ,本身难以达到测量的高精度 ,为此文中提出了一种新型的自适应OCT。以稳态电流参考模型和OCT为基础 ,应用自适应Kalman理论和小波理论 ,构成了模型参考自适应控制系统 ,消除了温度、应力等因素对OCT的影响 ,因而综合提高了暂态和稳态测量准确度。经实验室验证后的自适应OCT已在河北省保定市某变电站挂网试运行 ,在现场实际环境中进一步对自适应OCT和自适应算法进行了验证 。

基于扫频法配电网电容电流测量装置研制

准确测量配电网对地电容电流是确定消弧补偿及其容量的重要依据,为此研制了基于扫频法配电网电容电流测量装置,其工作原理是在消弧线圈电压互感器(TV)二次侧注入一方波变频电压,通过检测TV二次侧电流与所注入电压是否同相位来确定配电网对地电容与消弧线圈电感的并联谐振频率,进而求出对地电容电流。该装置由扫频信号发生源和控制器组成,其中扫频信号发生源是基于IGBT、直流侧电压为300 V的单相逆变器,用于向系统注入一方波变频电压;控制器采用混合信号片上系统(SoC)——C8051F 020单片机,用于产生递增变频控制信号,该控制信号经光耦隔离、放大电路驱动,以控制IGBT通断。利用EMTDC/PSCAD仿真和物理试验,对装置有效性进行验证,结果表明装置测量误差小于2%。

瞬变电磁探测发射电流波形记录单元设计

为削弱一次场的影响,减小探测盲区,需要记录发射电流波形。本文采用电流取样、前置放大及滤波、信号采集等技术,记录发射电流关断波形。实际测试结果表明:设计的电流记录单元能够完整、平滑地记录发射电流波形,记录的波形与示波器观测到的发射电流波形一致,电流采集精度高。

微弱电流高精度自动测量系统

为了实现辐射探测中对微弱电流信号的实时准确测量,设计了一套微弱电流测量系统。介绍了系统的工作原理,及I-V转换和放大单元的低噪声抗干扰设计、∑-△模数转换技术和单片机程序的设计。系统通过USB与计算机进行通信,计算机应用软件可以完成采集频率和量程控制、数据处理、显示和存储等功能。经过验证,该系统能满足10-13～10-3A的大动态微弱电流测量,分辨力为四位半,能自动量程判断,具有较高的精度和稳定性,已成功应用于辐射探测实验。

覆冰绝缘子闪络过程泄漏电流监测设计与实现

覆冰绝缘子闪络过程中泄漏电流持续时间长 ,幅值变化大 ,用常规示波器很难测量 ,故据此特点设计了基于L ab View的覆冰绝缘子冰闪过程泄漏电流监测系统。通过设计制作前置处理电路及 L ab View编程来全过程监测覆冰污秽绝缘子闪络试验中及局部电弧发展变化过程中泄漏电流 ,并实现了波形显示、数据存储和分析。

高速铁路全并联AT牵引网状态测控方案与仿真分析

为了有效提高牵引网的供电可靠性和持续性,针对现有高速铁路牵引变电所继电保护系统所存在的不足,提出了一种全并联AT牵引网状态测控系统方案。通过阐述其基本原理和系统构成,利用故障潮流符号值法,给出了各种类型牵引网短路时的故障判断方法。结合牵引网分段供电,对一实际工程算例进行了Matlab/Simulink建模和仿真分析。结果表明,该模型能够实现故障切除与恢复供电,达到了缩小停电范围和提高牵引网供电可靠性的目的,验证了该方案的正确性和有效性。

直流微弱电流自动测试系统

本文介绍了一种可程控直流微弱电流测量仪。对T型电阻网络反馈扩展微弱电流测量原理和测量参数估计方法进行了分析 ,阐述了该仪器的测量不确定度。它的电流测量范围 :1 0 0mA -1fA ;测量准确度 :0 1 %R -2 %R ;分辨率 :1fA ;极限灵敏度 :0 5fA。测量数据通过标准接口传输 ,经自动数据处理后 ,可提供微弱电流各分量频率谱。

基于虚拟仪器的谐波检测研究

介绍了基于离散傅里叶变换数字滤波器以及基于重采样理论和均值数字滤波器的瞬时谐波检测方法。运用Matlab软件对两种方法进行了仿真研究,结果表明两者既保留了数字滤波器的准确性,又解决了数字滤波器跟随性和实时性差的问题。应用LabVIEW软件和数据采集卡在PC机上对两种谐波检测系统的动态性能进行实验,验证了仿真结果的正确性。还采用快速傅里叶变换的谐波测量方法,在LabVIEW软件平台上开发了虚拟谐波测量仪,为谐波分析与谐波抑制提供了依据。

自愈光学电流互感器现场运行稳定性试验

从互感器误差校验、电能计量统计和电能计量系统整体校验3个方面对光学电流互感器的现场运行性能进行客观评价。投运前和运行中期的误差校验数据显示,变差小于0.1%,满足0.2S级要求。建立2套独立计量系统,在实际现场运行条件下进行长期数据比对,反映数字电能计量系统在各种环境因素影响下的长期运行稳定性。通过对数字电能计量系统的整体校验,在额定功率条件下不确定度达到9.0×10-5,置信概率达到97.15%,系统综合误差为1.013%,满足规程要求。

压电陶瓷管的微位移测量与非线性校正

为了对原子力显微镜(AFM)中压电陶瓷管扫描位移进行非线性校正,提出了一种微位移测量与校正的简易方法。采用涡流位移传感器测量微位移,将其放大100倍以提高检测灵敏度;得到了压电陶瓷管的位移-电压曲线,其最高位移分辨率计算值为0.4 nm。根据AFM中压电陶瓷管的工作特点,确定扫描范围下测量得到的位移-电压关系,通过对等间隔像素点施加对应的非等间隔控制电压序列的方法进行非线性校正,依据像素点精度要求通过插值算法获得控制电压序列。系统采用LabVIEW虚拟仪器技术,校正后压电陶瓷管最大位移滞回偏差从10.1%降为0.4%。实验表明:扫描频率和扫描像素分辨率调节方便,同时校正算法复杂度也有所降低。

眼动仪的开发现状及其在运动心理领域的应用

目前眼动仪的开发主要采用电流记录法、电磁感应法和光学记录法(包括角膜反射法和虹膜—巩膜反射法)三种技术;高速、高精确度,与高新技术相结合,开发与应用更趋于自然,多样化是眼动仪的发展特点;在运动心理领域应用眼动仪呈现了研究生态学效度的提高,视觉信息的有效获得与反馈的特点;本领域先进仪器的应用比其他领域少,自然环境条件下仪器的使用受限,记录视觉纵深变化的功能不能较好地实现,现有头盔式眼动仪在数据采集和处理上还未达到记录阅读眼动状况仪器系统的水平,眼动仪与反应时测试仪等反映心理认知特点的仪器的结合还未能实现是当前运动心理领域应用眼动仪存在的主要局限。