基于PVA/Fe_(3)O_(4)水凝胶的锥形光纤磁传感EI北大核心CSCD

为了研究磁性水凝胶的磁致折射率变化及其在磁致光传感领域的应用,通过共混法制备了聚乙烯醇/四氧化三铁(PVA/Fe_(3)O_(4))磁性水凝胶,并基于光纤端面反射法测试了该磁性水凝胶在不同外加磁场下的折射率变化,测得其磁致光折射率变化规律。在此基础上设计了磁性水凝胶锥形光纤传感结构。实验表明,在环境温度22℃,磁粒子浓度2.1%时,6.4~22.6 mT范围内基于磁性水凝胶的光纤磁场传感元件波长偏移灵敏度为86.42 pm/mT;磁粒子浓度2.9%时,5.5~30 mT范围内该传感元件波长偏移灵敏度为51.42 pm/mT。该类磁性水凝胶在光纤磁传感测量方面具有良好的应用价值。     

磁随机存储器中垂直电流驱动的磁性隧道结自由层的磁化翻转

在基于磁性隧道结(Magnetic Tunneling Junction，MTJ)的磁随机存储器(Magnetoresistantive Random Access Memory，MRAM)中利用通过MTJ的垂直电流，实现信息写入的新方法，同时给出了基于此新方法的一种新的MRAM结构和驱动原理图，并分析了它的读和写操作的可行性具体过程. 关键词： 垂直电流 磁性隧道结 磁随机存储器     

三角形双层光路光学电流互感器传感头的研究

分析了四角形双层光路子光电流互感器（ＯＣＴ）传感头的位相差补偿原理及其存在的问题，进而提出了一种结构更为简洁，性能更加优越的光学电流互感器传感头方案；详细地介绍了这种结构的设计原理，方法，进一步论证了光的色散对于这种传感头造成的位相差是非差的非常小的，对测量影响可以忽略，因而该方案具有实用价值。     

一维磁光子晶体的法拉第效应

由于一维磁光子晶体能同时展示出很好的光透射率和法拉第旋转,故可用于实现小尺度的磁光隔离器。采用传输矩阵法研究了由磁光膜(Bi∶YIG)和电介质膜(Ta2O5,SiO2)构成的一维磁光子晶体,分别讨论了在垂直入射和斜入射条件下的法拉第效应,并给出了几种可行性结构,对磁光隔离器件的进一步改进设计具有一定的参考价值。     

光纤环保温腔体设计及其性能分析

为了改善光纤电流互感器温度性能,设计了引入保温腔体的光纤环传感头结构.在光纤环受温度扰动引起的热致相位差基础上,推导并建立了光纤电流互感器系统输出误差离散化数学模型,利用有限元分析软件分别建立了光纤环自身和光纤环配合保温腔体的有限元模型,仿真分析了在不同温度载荷下,保温腔体的热性能和采用设计的传感头光纤电流互感器的温度性能.仿真实验结果表明:所设计的保温腔体能有效控制光纤环中各匝光纤的温度变化范围,减缓光纤的温变速率,均化光纤环温度场;采用设计的传感头的光纤电流互感器系统输出误差范围明显减小,有效提高了系统测量精度.这对高精度的光纤电流互感器的制作和应用具有重要意义.     

新型声表面波电流传感器*

将声表面波技术的快速响应特点与磁致伸缩薄膜的高磁敏特点相结合,可实现一种快速、高灵敏、稳定可靠的新型电流检测技术。传感器由双通道差分式振荡器与沉积在传感通道器件表面的声传播路径上的磁致伸缩薄膜组成。该文基于分层介质中声传播理论及磁致伸缩效应,对声表面波电流传感机理进行了分析,以实现对传感器结构的优化设计。实验研制了采用铁钴(FeCo)薄膜的声表面波电流传感器,测试结果表明,该传感器具有快速响应和高灵敏特点。为抑制磁致伸缩薄膜自身的剩磁效应所带来的高磁滞误差,采用的有效途径是将沉积的磁致伸缩薄膜进行图形化设计。实验结果表明,采用栅阵化FeCo薄膜结构的传感器表现出更高检测灵敏度、更好线性及更低的磁滞误差。     

实用化光学电流传感器光路系统的研究

介绍了基于法拉第效应的光学电流互感器,对其光路系统进行了深入的研究。采用了一种全闭合的传感头结构并解决了光的耦合问题。从提高实用化光学电流传感器的可靠性出发,设计了一套具有光路自诊断能力的主辅光路系统,此传感器已在110kV变电站试运行。     

实用化光学电流传感器光路系统的研究

介绍了基于法拉第效应的光学电流互感器，对其光路系统进行了深入的研究。采用了一种全闭合的传感头结构并解决了光的耦合问题。从提高实用化光学电流传感器的可靠性出发，设计了一套具有光路自诊断能力的主辅光路系统，此传感器已在１１０ｋＶ变电站试运行。     

电光与磁光效应的互补特性及其传感应用

研究了兼有电光效应和磁光效应的晶体内电光与磁光效应的互补特性及其传感应用. 在光强度调制条件下, 晶体中偏振光波的电光调制与磁光调制具有互相补偿的效果, 从而能够使输出光强度保持为一个固定值. 基于这种互补特性, 提出了一种利用单块闪烁锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂, BGO)晶体的电光补偿型光学电流(磁场)传感器, 其光学传感单元由两个偏振器和一块平行四边形BGO晶体组成. 该晶体自身能够产生π/2的光学相位偏置, 同时兼用作电流传感和电光补偿元件, 通过控制BGO晶体的外加电压, 能够实时补偿被测电流(磁场)变化引起的磁光旋转角和输出光强度的变化, 从而实现电流(磁场)的闭环光学测量. 实验测量了5.0 A范围内的工频交流电流, 所需要的电光补偿电压约为21.2 V/A, 补偿电压与被测电流之间具有良好的线性关系, 其非线性误差低于1.7%.     

用于电流传感的声表面波磁致伸缩效应

利用声表面波(SAW)磁致伸缩效应可以实现一种快速、高灵敏度的电流检测方法,但磁致伸缩薄膜内部矫顽力导致了明显的磁滞误差。磁致伸缩薄膜的栅阵化设计可以减小磁致伸缩时薄膜内部矫顽力,抑制磁滞现象,从而实现高灵敏和低迟滞误差的SAW电流检测。结合有限元和耦合模理论对沉积铁钴(FeCo)薄膜栅阵的声表面波电流传感器中的磁致伸缩效应进行分析,对传感响应进行仿真,确定优化的传感结构参数。为验证理论分析,实验研制了频率为150 MHz的声表面波电流传感器件,并结合差分振荡电路及亥姆霍兹线圈,建立传感器测试系统.实验结果表明,磁致伸缩薄膜的栅阵设计大幅降低了迟滞误差,并显著提升了传感器灵敏度。      

PZT厚膜及高频超声换能器的研究

近年来,基于PZT厚膜的超声换能器研究受到了广泛的重视。本文综述了PZT厚膜制备技术的发展情况,简要介绍了水下声纳和医用超声领域中PZT厚膜型高频超声换能器的应用研制进展。     

三相光学电流互感器中的光耦合器

三相光学电流互感器是以Faraday磁光效应为基础,以电力系统三相电流为测量对象的新型电力计量装置,它在电力系统计量和继电保护中具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力,本文论述了三相光学电流互感器的基本原理,重点分析了系统中光耦合器性能改变对三相光学电流互感器的影响,为三相光学电流互感器的建立、系统中光耦合器的选择和数据处理方法提供理论指导.     

用于电力系统的光学电流互感器技术进展

介绍了光学电流测量技术的发展情况，描述了目前几种主要的互感器结构及其基本原理，并对各自存在的问题及解决途径进行了讨论。从研究现状来看，块状玻璃型传感器技术相对成熟，已经有商业产品问世；混合型传感器测量精度较高，但传感头有源电路的供电技术复杂，还没有圆满的解决方案；全光纤型是光学电流互感器发展的最终目标，目前存在的主要问题是光纤的固有线性双折射难以处理，有赖于新型光纤材料及集成光学元件的进一步发展。最后综合评述了光学电流互感器技术的发展趋势及产业化前景。     

光纤（光学）电流传感器的现状及发展

本文系统地评述光纤（光学）电流传感器研究的现状和存在的主要问题，给出不同调制方式的几种传感头的基本结构，分析比较它们的优缺点。针对影响传感器精度的因素，讨论目前采取的一些解决方法。文中指出光纤（光学）电流传感器的发展方向。     

基于光纤电流传感器的韦尔代常数优化测量法

韦尔代常数(Verdet)是决定光纤电流传感器(FOCT)灵敏度的重要因素之一。根据萨格纳克(Sagnac)干涉原理计算得到校准信号,并测量FOCT的实际输出信号,通过比较这两组信号建立目标函数,基于单纯形算法进行参数优化,从而得到石英光纤的韦尔代常数。实验结果与经典模型计算结果基本吻合。FOCT的输出信号经过测量电路会引入相位差;另外受到调制器和外界环境的影响,干涉回路的工作点会产生漂移,导致输出信号不对称而产生直流量。考虑到以上因素,提出的这种方法还能同时测量出电路的相位差、干涉回路的工作点以及反映非线性畸变的直流量。     

PVDF梳状换能器接收非线性兰姆波的实验研究*

该文基于PVDF压电薄膜对梳状换能器进行设计制作,并将该换能器应用于接收非线性兰姆波信号实验研究。首先通过输出矢量和方法分析PVDF梳状换能器的工作特性,然后将设计制作的PVDF梳状换能器应用于铝板中非线性兰姆波信号的接收,并与传统压电陶瓷换能器经斜劈接收的非线性兰姆波信号进行比较分析。实验结果表明,两种换能器所接收到的信号幅值随传播距离的变化趋势相近,线性增长的积累效应表征结果相似,且PVDF梳状换能器可以对基波和二次谐波信号同时响应。除此之外,PVDF梳状换能器用于接收非线性兰姆波信号更加稳定。因此,PVDF梳状换能器有望应用于复杂构件的在线检测与监测研究。     

高电压闭合磁环小型脉冲变压器

 研制了一种结构紧凑、电压升压倍数高达109倍的200 kV级脉冲变压器,以实现高压脉冲变压器的小型紧凑化。用电磁理论分析、电路模拟及实验测试3种方法对变压器的耦合、耐压和输出特性进行了研究, 对重要参数进行了计算和设计。采用晶粒取向硅钢薄带作为变压器磁芯,且磁芯闭合,变压器的有效耦合系数高达0.95以上。高分子材料的绝缘套筒结构和分层交替的绕线方式,使得变压器在初级低压充电2.1 kV时,次级可输出幅度为230 kV、半高全宽为3 μs的高电压脉冲。模拟和实验结果验证了理论设计的合理性。     

High-voltage pulse production using transformer-coupled LC vectorinversion generators

The analysis, design, and operation of high-voltage, transformer-coupled LC vector inversion generators are presented and discussed. The transformer-coupled LC inversion generator is easy to construct and, compared with Marx-type generators and conventional LC vector inversion generators, requires only one inversion switch, independent of the number of voltage multiplication stages. The transformer-coupled LC generator, therefore, satisfies a niche area need for some high-voltage pulse applications. The primary factor that limits the performance of the transformer-coupled LC generator is magnetic saturation in the transformer core. This investigation develops theoretical scaling relationships for magnetic saturation in the transformer core and other performance-limiting factors. The results of transformer-coupled LC vector inversion generator numerical simulations are also compared with theoretical results     

一种新型光纤电流互感器

提出了一种新的反射式偏振干涉电流互感器,建立了系统的结构模型,阐述了互感器的工作原理,给出了λ/4延迟器产生圆偏振光的方法和传感头的设计方案,最后给出了实验数据。其中经过λ/4延迟器的二束光除偏振方向互相交换外,它们都在同一根光纤中传输,周围环境产生的光纤伸缩等效应对互感器的输出几乎没有影响,因此可以排除外来的干扰。实验表明,全光纤电流互感器的误差基本满足0.2级精度,并且具有自动补偿功能,较好地消除了温度等环境影响,提高了互感器的信噪比。     

一种新型光纤压力传感器的设计

设计了一种工作波长为800 nm的光纤压力传感器,提出了一种用补偿光纤对温度和双折射进行补偿的方法,并从理论上进行了解释.在不同温度和压力条件下对该传感器进行了实验,相对误差小于1.5％.实验结果表明,该补偿方法是有效的.在0℃~50℃的温度下,对传感器在0～40 MPa的压力范围内进行了测试,其标准偏差在1%以内.