电流传感器的一体化封装技术

为解决传感器制造时组装工序繁杂的难题,采用低压注塑技术,探讨电流传感器一体化封装的可行性。首先,通过仿真对注塑过程中热熔胶填充过程及敏感器件所受应力进行分析;其次,采用自行开发的简易注塑模具对传感器进行封装效果验证;最后,完成了传感器的可靠性测试。测试结果表明,低压注塑技术应用于电流传感器封装具备较强的可行性,这为实现传感器大批量封装制造提供了参考依据。

基于恒流源特性的电场感应取能电源研究

在线监测装置是保证高压线路安全稳定运行的重要组成部分,但受限于户外的运行环境,该装置缺乏稳定的供电电源。文章提出一种基于恒流源特性的电场感应取能电源,通过换能器有效放大高压导线与大地之间的恒定位移电流,可满足高压架空输电线路低功率传感器的功率需求。首先,建立基于恒流源特性的电场感应取能电源的电路模型,分析其关键影响因素;其次,针对影响因素进行理论和仿真分析,以优化参数配置;最后,将该取能电源应用于一种隔离开关触头温度在线测量和无线传输装置,分析其应用效果。本研究为在线监测装置的户外供电提供了一种新的方式。

中低速磁浮列车多传感器融合测速方法

针对中低速磁浮列车测速问题,文章以凤凰中低速磁浮快线为研究对象进行分析,提出一种多传感器融合的测速方法。首先,分析涡流传感器的测速原理及其测速不准的主要原因;其次,针对中低速磁浮线路测速不准问题,从算法层面和运动学原理角度提出处理方法;最后,采用卡尔曼滤波算法对涡流传感器、雷达和加速度计的信息进行融合测速。试验结果表明,当列车速度大于1 m/s时,该方法的测速相对误差在±2%之内,满足磁浮列车的测速精度要求。

对称螺旋嵌套型全光纤小电流传感器的直流特性

全光纤电流传感器提供了一种先进的非接触电流测量技术,由其良好的抗干扰性能等优点引起了广泛关注。然而,基于法拉第磁光效应的全光纤电流传感技术在绝缘诊断等领域的应用受到了很大的限制,主要原因是这种传感器技术在测量小电流信号时缺乏稳定性和可靠性。针对此问题,首先设计并建立了对称螺旋嵌套型全光纤小电流传感器实验系统,基于此实验系统对30 m A^6 A的直流电流进行测试,在此基础上研究法拉第磁光偏转角随测试电流的变化规律。然后应用COMSOL多模场耦合仿真软件对所设计的光纤传感系统的传输场进行模拟仿真,得到对称螺旋嵌套型全光纤电流传感器对法拉第磁光效应的响应度,发现这种结构与传统全光纤结构相比可提高灵敏度600倍左右。最后将实验结果与仿真结果进行对比分析,并研究了对称螺旋嵌套型结构的特性。结果表明,对称螺旋嵌套型全光纤小电流传感器可准确测量30 m A以上的小电流,解决了全光纤电流传感器无法准确测量10 A以下小电流的技术难题。未来将基于所建立的实验系统对传感器的潜在应用进行进一步的探索。

FeCuNbSiB单纳米晶环形磁心双绕组新型微电流传感器

经炉内绝热退火法制得的纳米晶合金Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9环形磁心,由于内应力及磁致伸缩系数的减小,使其具有高的磁性能温度稳定性及高的磁灵敏性。利用纳米晶合金材料作为敏感材料,提出了采用单纳米晶磁心双绕组结构、多谐振荡桥励磁的对微电流进行非接触测量的新型电流传感器。分析了传感器的工作原理,并利用傅里叶变换对桥路输出信号进行了分析。通过对电路参数的优化,研制出线性量程为±250 mA、带宽为DC～1.6 kHz的电流传感器。对直流电流给出了测试结果。传感器的非线性误差小于O.5％,在信号处理电路放大系数为l时,其灵敏度可达1.11 mV/mA;温度为-15℃～50℃、电流为250 mA时的温漂小于O.03％/℃,电流为O mA的温漂小于0.01％/℃;25℃环境下3 h测得传感器零漂小于0.02％(满量程)。此外,传感器可判定直流电流流向,并可在桥路电源变化时,其灵敏度保持很好的稳定性。

带过温保护功能的LED恒流驱动电路设计

本文设计了一种带过温保护功能的LED恒流驱动电路。该电路由恒流驱动模块和温度传感模块组成,能在设定温度下同时控制两个开关NMOS管,实现过温保护功能。恒流驱动模块采用的方案能够有效降低恒流工作电压并实现利用外接电阻控制恒流输出的大小,驱动电流范围为54.26mA到258.24mA。当驱动电流为258.24mA时,恒流工作电压仅为0.35V。在LED电源电压正负变化10%范围内,驱动电流变化小于5%。温度传感模块利用PTAT（与绝对温度成正比）电压与基准电压比较,产生关断信号,关断温度在60℃~100℃范围内可由外接电阻设定。

基于电涡流传感器的硬币识别系统的设计

在对常见的假硬币特性参数测量和研究的基础上,针对我国硬币大小、厚薄、质量以及材质均不同的现状,提出采用高频反射式和低频透射式电涡流传感器联合使用设计硬币识别系统的方案.方案中对电涡流传感器的电路、结构进行了分析,对识别系统的硬件方案、软件流程进行了设计.应用该方案通过实验确定了硬币的特征值,证明该方案可以实现硬币真伪的快速无损鉴别,具有很高的识别率.基于这种方案设计的硬币识别器性价比高,可应用于预付费无人值守产品中,具有良好的发展前景.

利用低频磁场天线遥感测量人工引雷中的初始连续电流

2014年夏季的山东人工引雷实验中,我们利用高灵敏度宽频段磁场天线在距引雷点78 m的距离上开展了对人工引雷初始连续电流过程的遥感测量。通过分析实验期间5次人工引雷的综合观测数据,发现磁场遥感方法对人工引雷中特有的初始连续电流有很好的反演效果。通过对78 m距离上获得的磁场测量信号进行积分处理,能够有效地抑制测量过程中白噪声的影响,从而反演得到初始连续电流的低噪声时变波形。该方法为获取空中引雷实验中的初始连续电流波形提供了一种解决方案,同时也可用于反演近距离自然闪电中地闪回击中的长连续电流的时变波形。

光纤电流传感系统影响因素分析

基于法拉第效应利用琼斯矩阵建立双螺线管式光纤电流传感系统的完整理论模型,对偏振分束器的透光轴夹角误差、固有圆双折射误差、线性双折射误差等影响系统测量准确度的各种误差进行仿真研究。研究发现:固有双折射引起的传感系统误差最小,其次是偏振分束器的透光轴夹角误差,线性双折射引入的测量误差最显著。本文光纤电流传感头采用低双折射光纤进行制作可以有效降低弯曲等因素带来的线性双折射。

基于霍尔传感器的高压电流测量方法与实现

提出了一种利用霍尔传感器对电网电流进行非接触测量的方法 ,推导出了用霍尔传感器测量高压大电流的数学模型 ,在三相并行输电下 ,理论上推导出总磁场公式 ,并确定出检测方案。对传感器部分的电路结构进行了论证 ,利用单片机进行标度变换和数字显示。

基于隧穿磁阻效应的宽频微小量程电流传感器设计及噪声分析

针对电网中微弱电流的测量需求,研制了基于隧穿磁阻效应的百μA级无接触式微电流传感器,并对微电流传感器进行低噪声设计,包括电源模块、放大模块、调零和输出模块。测试了采用不同传感芯片传感器的微弱电流探测能力,其最小可测电流幅值为280μA,对应传感器的带宽达10 kHz。并对传感器系统各模块的噪声水平进行了测量分析与计算,结果表明隧穿磁阻芯片的1/f噪声(低频噪声)是限制传感器最小可测电流幅值的主要因素。该微电流传感器可以适应智能电网微弱电流测量需求。

非晶丝单磁芯双线圈多谐振荡桥弱电流传感器

对采用非晶丝单磁芯双线圈多谐振荡桥制成的弱电流传感器进行了研究：对传感器的工作原理进行了分析，对传感器的信号处理电路进行了设计。它可用于对小的直流及交流信号进行测量，传感器灵敏度优于 １０ｍＶ／ｍＡ，量程为±５０ｍＡ，非线性误差优于１‰Ｆ·Ｓ，其－３ｄＢ带宽为ＤＣ～３ｋＨｚ，分辨力５μＡ，精度０．２％。

基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量

微小位移量的精确测量是测控工程技术中一个重要的课题。介绍一种针对具体工程的、基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量方法。采用高精度电涡流位移传感器和虚拟仪器技术、合理设计测量机械机构和数据采集与处理系统,使计算机可以精确测量微小位移量,为准确分析数据结果提供了有利的先决条件,使测量系统精度大大提高。

中低速磁浮列车间隙传感器的电磁兼容设计

分析了传感器可能受到的电磁干扰类型,在结构和电路上,分别针对抑制静电、脉冲群和浪涌干扰的不同特点,提出了涂敷导电酯或加入导电弹性衬垫、安装铁氧体磁环、并联X电容、采用瞬变干扰吸收器件进行钳位吸收等措施。测试结果表明:各种干扰基本被控制,符合设计要求。

780/868/915MHz频段无线传感器网络低功耗电流复用频率综合器

提出了一种适用于780(中国)/868(欧洲)/915(美国)MHz频段无线传感器网络收发机的低功耗频率综合器,采用电流复用技术使压控振荡器(VCO)和分频器共享偏置电流从而降低了功耗.集成了新型锁定检测门限可编程的锁定检测器用于锁相时间指示.频率综合器采用0.18μm CMOS工艺进行验证和测试.测试结果显示:频率覆盖范围约为770～930 MHz;输出信号频率为868 MHz时带内相位噪声为-87 dBc/Hz,频偏100 kHz和1 MHz处相位噪声分别为-98和-124 dBc/Hz;在不同锁定检测门限下测得锁定时间为91～112μs;在工作电压为1.8 V时,频率综合器工作电流约为3.9 mA.

螺线管空心线圈电流传感器的研究

提出了一种用于测量小电流、带补偿线圈的新型螺线管空心线圈电流传感器,阐述了螺线管空心线圈的基本结构,分析了其结构参数对电磁参数的影响,给出了相关参数的计算公式。螺线管空心线圈输出电压较小且与被测电流相位相差90°,需增加积分电路,以放大输出电压信号并保证相位的一致。利用Matlab对线圈动态特性随参数的变化情况进行了仿真,给出了相应的幅频、相频特性。制作了实验模型,并进行了相关的实验,给出了实验数据,验证了理论分析和实验结果的一致性。实验数据表明该新型带补偿线圈的螺线管空心线圈精度高,线性度较好,抗电磁干扰能力强。

永磁同步电机单电流传感器系统的三相电流重构策略

电流传感器受制造工艺与使用环境等因素的影响,在永磁同步电机驱动系统运行时可能失效。为提高系统的容错控制能力,该文提出一种新的基于自适应观测器的单电流传感器矢量控制策略。该策略首先在旋转坐标系下建立电流自适应观测器的数学模型,然后对唯一可测量的相电流进行坐标变换与低通滤波,计算出电流自适应观测器所需要的电流误差信息,并使用粒子群算法对观测器参数进行优化设计。半实物实时仿真结果表明与传统方法相比,所提方法具有更好的动态与稳态性能以及更高的转矩控制精度,并对电机参数具有良好的鲁棒性。

应用于TCXO的高性能温度传感器设计

介绍了一款基于0.4μm Bi CMOS工艺应用于温度补偿晶体振荡器的高性能温度传感器的设计。该温度传感器利用基极-发射极电压(VBE)减去与绝对温度成正比(PTAT)电流在电阻上的压降的原理,产生了与温度成线性的输出电压。采用包含两个串联发射结电压和低失调运算放大器的PTAT电流产生器,实现了高精度的PTAT电流;采用具有负温度系数的电阻,补偿了VBE的高阶温度特性;采用共源共栅结构,提高了输出电压的电源抑制。后仿真结果表明,当电源电压为3.3 V,温度范围为-40~85℃时,温度传感器的输出电压范围为0.964~1.490V,输出电压的斜率范围为-4.245×10-3^-4.160×10-3,斜率变化范围为8.5×10-5,表明该温度传感器具有非常高的线性度。

开关型CMOS霍尔磁敏传感器的设计

介绍一种开关型CMOS霍尔磁敏传感器的设计,采用正交电流的方法和斩波稳零放大器来实现对失调电压的抑制和有效信号的放大,并通过一个定时控制电路实现对整个芯片的管理,在保证测量灵敏度的条件下,使电路中功耗较大的信号检测和放大部分周期性地进入睡眠状态,大大降低了芯片的功耗。同时芯片还实现了对双磁极信号的检测。

低温环境下小电流检测传感器的研究

本文从变电所被测高压设备性能以及现场情况出发,对三种铁芯材料即冷轧硅钢片、坡莫合金和超微晶合金的性能进行比较,分析得出了坡莫合金与超微晶合金较适合用作低温环境下的绝缘在线监测传感器。通过低温实验,对所研制的坡莫合金绝缘在线监测传感器在低温环境下的比差和角差数据进行了分析,指出研制与使用传感器应着重考虑的因素,并提出对误差补偿的方法。