中文名 | 低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件 | 公布號(hào) | CN101984330A |
---|---|---|---|
授權(quán)日 | 2011年3月9日 | 申請(qǐng)?zhí)?/th> | 2010102926694 |
申請(qǐng)日 | 2010年9月26日 | 申請(qǐng)人 | 中國計(jì)量科學(xué)研究院、航天科工慣性技術(shù)有限公司 |
地????址 | 北京市北三環(huán)東路18號(hào) | 發(fā)明人 | 劉愛東、于梅、楊麗峰、左愛斌、馬明德、胡紅波、張?zhí)m |
Int.Cl. | G01H11/06(2006.01)I | 代理機(jī)構(gòu) | 中國專利代理(香港)有限公司 |
代理人 | 謝建云、劉鵬 | 類????別 | 發(fā)明專利 |
《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》涉及低頻和超低頻振動(dòng)領(lǐng)域,尤其涉及用于對(duì)低頻或者超低頻振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量的傳感器及包括該傳感器的測(cè)量套件。
低頻和超低頻振動(dòng)屬于自然界中存在面較廣的物理現(xiàn)象,如橋梁、大壩、高樓、大型水輪機(jī)組等大型結(jié)構(gòu)的環(huán)境振動(dòng)以及地震中的一些振動(dòng)等都屬于低頻或超低頻振動(dòng)。這些大型結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生危險(xiǎn),將會(huì)造成不可估量的損失,因此開展低頻和超低頻振動(dòng)的研究意義重大。
截至2010年9月,用于低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量的加速度傳感器比較較少,而且使用的低頻加速度傳感器的振動(dòng)頻率幾乎都是在0.5赫茲以上。此外,常用于地震測(cè)量的地震計(jì)也用于低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量,但是地震計(jì)體積較大,除了特殊場(chǎng)合,不太適合實(shí)驗(yàn)室的研究,且多為速度型傳感器。
因此,需要一種體積較小的、能夠?qū)Φ皖l或超低頻振動(dòng)進(jìn)行精確測(cè)量的低頻或超低頻振動(dòng)套件。
此套件主要針對(duì)于振動(dòng)計(jì)量部門的標(biāo)準(zhǔn)考核和振動(dòng)量值的傳遞工作,此套件的出現(xiàn)為振動(dòng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)提供了一種溯源途徑,填補(bǔ)低頻或超低頻振動(dòng)計(jì)量無合適傳遞標(biāo)準(zhǔn)的空白。
圖1示意性地示出了根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》實(shí)施例的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件的示意圖;
圖2示意性地示出了適于在根據(jù)該發(fā)明的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件中使用的撓性加速度計(jì)的示意圖;
圖3示意性地示出了適于在根據(jù)該發(fā)明的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件中使用的適調(diào)放大器的示意圖;
圖4示意性地示出了根據(jù)該發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的適調(diào)放大器的電路圖;
圖5示意性地示出了適于在根據(jù)該發(fā)明的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件中使用的穩(wěn)壓電源部件的示意圖;
圖6示意性地示出了根據(jù)該發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的穩(wěn)壓電源部件的電路圖。
|
|
|
|
|
|
MEVLF系列0.1Hz程控超低頻高壓發(fā)生器是結(jié)合了現(xiàn)代數(shù)字變頻先進(jìn)技術(shù),采用微機(jī)控制,升壓、降壓、測(cè)量、保護(hù)完全自動(dòng)化,并且在自動(dòng)升壓過程中能進(jìn)行人工干預(yù)。MEVLF系列0.1Hz程控超低頻高壓發(fā)生...
超低頻絕緣耐壓試驗(yàn)實(shí)際上是工頻耐壓試驗(yàn)的一種替代方法。對(duì)大型發(fā)電機(jī)、電纜等試品進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí),可以代替大容量諧振變壓器。超低頻高壓發(fā)生器接合了現(xiàn)代數(shù)字變頻先進(jìn)技術(shù),采用微機(jī)控制,升壓、降壓、測(cè)量、...
起批量 1-4 平方米 5-9 平方米 ≥10 平方米 參考價(jià) ¥ 1680.00 &nbs...
2016年12月7日,《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B
圖1示意性地示出了根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》實(shí)施例的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件100的示意圖。如圖1所示,低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件100包括撓性加速度計(jì)110、適調(diào)放大器120和穩(wěn)壓電源部件130。撓性加速度計(jì)110用于感測(cè)低頻或超低頻振動(dòng),并根據(jù)所感測(cè)到的低頻或超低頻振動(dòng)產(chǎn)生低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)。適調(diào)放大器120對(duì)撓性加速度計(jì)110所感測(cè)到的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大,可選地還對(duì)所感測(cè)到的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波,并輸出被放大和濾波的信號(hào)。由于低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量要求適調(diào)放大器120本身應(yīng)具有極低的電路噪聲。而普通線性電源的紋波噪聲在1~5毫伏左右,中間還夾雜例如為50赫茲的工頻干擾,因此如果利用普通電源給適調(diào)放大器120提供電源,則對(duì)微弱信號(hào)的測(cè)量非常不利。針對(duì)此種情況,根據(jù)該發(fā)明的穩(wěn)壓電源部件130提供了低噪聲和低紋波的穩(wěn)壓電源。利用來自穩(wěn)壓電源部件130的電源,適調(diào)放大器120的本底噪聲被顯著降低了,并且也去除了工頻干擾,因此,適調(diào)放大器120可以輸出準(zhǔn)確的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)。
可選地,穩(wěn)壓電源部件130也可以給撓性加速度計(jì)110提供電源,從而可以減少撓性加速度計(jì)110所感測(cè)到的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)中的噪聲,以進(jìn)一步提高低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件100的精確度。
下面,將結(jié)合附圖2-6來詳細(xì)描述低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件100中各個(gè)部件。
圖2示意性地示出了撓性加速度計(jì)110的示意圖。如圖2所示,撓性加速度計(jì)110通常為石英撓性加速度計(jì),但是可以在《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的范圍之內(nèi)應(yīng)用其他撓性加速度計(jì)。撓性加速度計(jì)110包括差動(dòng)電容傳感器111、力平衡放大器113、電磁力矩器114和振動(dòng)信號(hào)輸出115。如圖所示,差動(dòng)電容傳感器111具有位于電容器中間的質(zhì)量擺112。質(zhì)量擺112靠撓性平橋(未示出)支撐,它使得加速度計(jì)在輸入軸方向的剛度最?。ń醭首杂傻臒o約束狀態(tài)),而在其它方向的剛度極大。因此,當(dāng)沿著加速度計(jì)的輸入軸方向有由于振動(dòng)而導(dǎo)致的加速度作用時(shí),質(zhì)量擺112的位置發(fā)生變化,從而使差動(dòng)電容傳感器111的電容值發(fā)生變化。力平衡放大器113耦接到差動(dòng)電容傳感器111,因此可以檢測(cè)差動(dòng)電容傳感器111的電容值變化,并根據(jù)該變化產(chǎn)生再平衡電流加給電磁力矩器114,而電磁力矩器114產(chǎn)生的電磁力矩又使質(zhì)量擺112回到原來的位置。振動(dòng)信號(hào)輸出115耦接到力平衡放大器113以根據(jù)再平衡電流來產(chǎn)生代表所感測(cè)到的加速度的信號(hào)。由于低頻或超低頻振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致?lián)闲约铀俣扔?jì)所感測(cè)到的加速度的變化,因此,振動(dòng)信號(hào)輸出115所產(chǎn)生的信號(hào)也代表了低頻或超低頻振動(dòng),并也可以稱為低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)。振動(dòng)信號(hào)輸出115可以以電流方式或者電壓方式提供低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)。所有這些方式都在該發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)注意的是,力平衡放大器113通常為有源放大器,其通常需要電源輸入,而電源的穩(wěn)定性可以影響所產(chǎn)生再平衡電流的穩(wěn)定性,因此,根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的一個(gè)實(shí)施例,力平衡放大器113也由穩(wěn)壓電源部件130提供電源。
還應(yīng)當(dāng)注意的是,雖然圖2中給出了撓性加速度計(jì)的一個(gè)實(shí)例,但是該領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》不限于此,所有可以以電流方式或者電壓方式提供低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)的撓性加速度計(jì)都在該發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的一個(gè)實(shí)施例,撓性加速度計(jì)110的靈敏度為1.2~1.4毫安/克,因此由撓性加速度計(jì)110產(chǎn)生的信號(hào)微弱。通常使用撓性加速度計(jì)110的低頻或超低頻振動(dòng)臺(tái)在振動(dòng)頻率較低時(shí),推力小,受外界如電噪聲、噪音和機(jī)械噪聲等干擾非常嚴(yán)重。因此,如果不采用放大和濾波等手段,由撓性加速度計(jì)產(chǎn)生的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)將完全淹沒在噪聲之中。
圖3和4示意性地示出了適于在根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件中使用的適調(diào)放大器120的示意圖和特定的電路圖。如圖3所示,適調(diào)放大器120具有用于接收低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)的輸入端121。輸入端121可以是接收電流信號(hào)的輸入端121_1或者接收電壓信號(hào)的輸入端121_2。如果輸入信號(hào)為電流信號(hào),則適調(diào)放大器120還具有耦接到輸入端121_1的電流電壓變換器122,用于將所接收的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
適調(diào)放大器120所接收的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)具有靜態(tài)分量和動(dòng)態(tài)分量。靜態(tài)分量即在沒有振動(dòng)時(shí)低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)的值,一般而言,靜態(tài)分量不是恰好為零值,而動(dòng)態(tài)信號(hào)即在感測(cè)到低頻或超低頻振動(dòng)時(shí)的信號(hào)變化,其通常在靜態(tài)分量值的上下震蕩。而對(duì)于信號(hào)處理而言,消除靜態(tài)分量,即將信號(hào)中的靜態(tài)分量值降低為零具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。為此,適調(diào)放大器120還內(nèi)設(shè)有調(diào)零電路123。調(diào)零電路123提供了電壓基準(zhǔn)原,其電壓值與所接收的電壓信號(hào)(或者轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào))中的靜態(tài)分量相對(duì)應(yīng)。適調(diào)放大器120還包括耦接到輸入端121和調(diào)零電路123的減法器124。減法器124接收表示低頻或超低頻振動(dòng)的電壓信號(hào)和調(diào)零電路123提供的基準(zhǔn)電壓,并從表示低頻或超低頻振動(dòng)的電壓信號(hào)中減去基準(zhǔn)電壓以提供待放大的電壓信號(hào)。此時(shí),待放大的電壓信號(hào)的靜態(tài)分量被調(diào)整為零,即電壓信號(hào)變?yōu)樵诹阒蹈浇鹗幍男盘?hào),這特別適合于后續(xù)信號(hào)處理。
適調(diào)放大器120隨后包括多級(jí)放大器125,其耦接到減法器124的輸出端以獲取待放大的電壓信號(hào)并對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行放大。可以利用選通開關(guān)來選擇多級(jí)放大器之一來對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行不同倍數(shù)的放大,以適應(yīng)于不同的應(yīng)用環(huán)境。根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的一個(gè)實(shí)施例并如圖4所示,適調(diào)放大器120具有5級(jí)串聯(lián)連接的10倍直流放大器125_1,...125_5,每級(jí)放大器的輸入通過選通開關(guān)連接到多級(jí)濾波器126的濾波輸入端。因此,放大器125可以提供×1、×10、×100、×1000、×10000或者×100000的放大輸出,而且可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件選擇上述放大倍數(shù)之一。
可選地,多級(jí)濾波器126接收被多級(jí)放大器125放大后的信號(hào),并對(duì)該放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波。多級(jí)濾波器126可以提供多種濾波方式,以便根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件選擇濾波方式之一。例如,如參考圖4所述的那樣,多級(jí)濾波器126為二階多級(jí)有源低通濾波器,其可以提供無濾波、0.02赫茲、0.2赫茲、2赫茲或者20赫茲的低通濾波方式。在實(shí)際應(yīng)用中,可以根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)臑V波方式,以有效濾除低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)中的噪聲。
隨后,適調(diào)放大器120輸出經(jīng)過多級(jí)濾波器126處理的信號(hào)作為低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)。
應(yīng)當(dāng)注意的是,在適調(diào)放大器120中,有多個(gè)部件,例如但不限于調(diào)零電路123、多級(jí)濾波器126或者電流電壓變換器122等都需要電源供應(yīng),而低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量要求適調(diào)放大器120本身應(yīng)具有極低的電路噪聲。普通線性電源的紋波噪聲在1~5毫伏左右,中間還夾雜50赫茲的工頻干擾,這對(duì)微弱信號(hào)的測(cè)量非常不利。因此,需要專門設(shè)計(jì)的電源部件以向適調(diào)放大器120提供低噪聲、低紋波的穩(wěn)壓電源。根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的一個(gè)實(shí)施例,穩(wěn)壓電源應(yīng)當(dāng)滿足在±15伏輸出的條件下,紋波峰峰值僅為微伏級(jí)。這可以降低適調(diào)放大器120的本底噪聲,去除50赫茲的工頻干擾,為后續(xù)的信號(hào)處里和測(cè)量提供了有力的保證。
圖5和圖6示意性地示出了適于在根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件100中使用的穩(wěn)壓電源部件130的示意圖和示例電路圖。如圖5和圖6所示,穩(wěn)壓電源部件130具有輸入端131用于接收傳統(tǒng)交流電源,如220伏,50赫茲的交流電源。所接收的交流電源經(jīng)由單相橋式整流電容濾波電路132過濾為直流但是電壓波形不穩(wěn)的電壓信號(hào)。隨后,該電壓信號(hào)由耦接到電容濾波電路132的一級(jí)穩(wěn)壓部件133和耦接到一級(jí)穩(wěn)壓部件的二級(jí)穩(wěn)壓部件134進(jìn)行穩(wěn)壓。二級(jí)穩(wěn)壓部件134還向一級(jí)穩(wěn)壓部件133提供反饋以構(gòu)成反饋式跟蹤穩(wěn)壓電路,由此可以降低電壓波動(dòng)。經(jīng)過穩(wěn)壓的信號(hào)由耦接到二級(jí)穩(wěn)壓部件134的π濾波電路135進(jìn)行進(jìn)一步處理以去掉信號(hào)中的高頻噪聲。根據(jù)該發(fā)明的實(shí)施例并如圖6所示,π濾波電路135具有LC結(jié)構(gòu),然而其他結(jié)構(gòu)的π濾波電路135也在該發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此時(shí)所獲得的電源信號(hào)已經(jīng)可以較好地滿足《該發(fā)明的應(yīng)用。但是為了進(jìn)一步穩(wěn)定電源信號(hào)的電壓幅值,可以再進(jìn)行一次穩(wěn)壓,即在π濾波電路135之后耦接三級(jí)穩(wěn)壓部件136以便進(jìn)一步對(duì)電源電壓進(jìn)行穩(wěn)壓,從而提供紋波噪聲小的、純凈穩(wěn)定的直流電源到電源輸出端137。
《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》提出了一種可以解決上述問題的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件。
《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的發(fā)明人發(fā)現(xiàn),2010年9月前在航天系統(tǒng)中使用的、應(yīng)用于飛行器姿態(tài)控制的石英撓性伺服加速度計(jì)具有體積小、重量輕、高分辨率和穩(wěn)定性好等特點(diǎn),且具有直流響應(yīng)的特性。如果將該類傳感器應(yīng)用于低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量,并針對(duì)該類傳感器設(shè)計(jì)特定的電源和適調(diào)放大器,則可以對(duì)低頻或超低頻振動(dòng)進(jìn)行精確的測(cè)量。該發(fā)明基于上述發(fā)現(xiàn)而做出。
根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的一個(gè)方面,提供了一種低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,包括:石英撓性加速度計(jì),測(cè)量低頻或超低頻振動(dòng)并輸出以電壓或者電流方式表示的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào);適調(diào)放大器,接收所述石英撓性加速度計(jì)輸出的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào),對(duì)所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行可選的放大處理并輸出經(jīng)處理的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào);以及穩(wěn)壓電源部件,用于為所述適調(diào)放大器提供穩(wěn)壓電源,其中所述穩(wěn)壓電源部件包括:電源輸入端,以提供輸入電源;耦接到所述電源輸入端的一級(jí)穩(wěn)壓部件以及耦接到所述一級(jí)穩(wěn)壓部件的二級(jí)穩(wěn)壓部件,所述一級(jí)和二級(jí)穩(wěn)壓部件構(gòu)成反饋式跟蹤穩(wěn)壓電路,以降低所述輸入電源電壓的波動(dòng);耦接到所述二級(jí)穩(wěn)壓部件的LC濾波電路,以進(jìn)一步過濾所述電源電壓中的高頻分量;以及電源輸出端,輸出經(jīng)穩(wěn)壓的電源給所述適調(diào)放大器。
可選地,穩(wěn)壓電源部件的電源輸出端還輸出經(jīng)穩(wěn)壓的電源到撓性加速度計(jì)。
可選地,穩(wěn)壓電源部件還包括耦接在所述LC濾波電路和所述電源輸出端之間的三級(jí)穩(wěn)壓部件,用于進(jìn)一步降低所述電源電壓的波動(dòng)。
可選地,適調(diào)放大器還包括:調(diào)零電路,接收來自所述穩(wěn)壓電源部件的經(jīng)穩(wěn)壓的電源,并提供與所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)中的靜態(tài)分量相對(duì)應(yīng)的調(diào)零信號(hào);減法器,接收所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)和所述調(diào)零信號(hào),并輸出從所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)中減去所述調(diào)零信號(hào)之后的經(jīng)調(diào)零信號(hào);多級(jí)直流放大器,接收所述經(jīng)調(diào)零信號(hào)并進(jìn)行多級(jí)直流放大,以提供多個(gè)放大后的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào);以及多個(gè)有源濾波器,接收來自所述穩(wěn)壓電源部件的經(jīng)穩(wěn)壓的電源,用于對(duì)所述放大后的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波。
根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,根據(jù)《低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件》的適調(diào)放大器在0.01赫茲~100赫茲的低頻或超低頻振動(dòng)范圍內(nèi)取得了較好的測(cè)量效果。
1.一種低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,包括:石英撓性加速度計(jì),測(cè)量低頻或超低頻振動(dòng)并輸出以電壓或者電流方式表示的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào);適調(diào)放大器,接收所述石英撓性加速度計(jì)輸出的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào),對(duì)所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行可選的放大處理并輸出經(jīng)所述處理后的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào);以及穩(wěn)壓電源部件,用于為所述適調(diào)放大器提供穩(wěn)壓電源,其中所述穩(wěn)壓電源部件包括:電源輸入端,以提供輸入電源;耦接到所述電源輸入端的一級(jí)穩(wěn)壓部件以及耦接到所述一級(jí)穩(wěn)壓部件的二級(jí)穩(wěn)壓部件,所述一級(jí)和二級(jí)穩(wěn)壓部件構(gòu)成反饋式跟蹤穩(wěn)壓電路,以降低所述輸入電源電壓的波動(dòng);耦接到所述二級(jí)穩(wěn)壓部件的π濾波電路,以進(jìn)一步過濾所述電源電壓中的高頻分量;以及電源輸出端,輸出經(jīng)穩(wěn)壓的電源給所述適調(diào)放大器。
2.如權(quán)利要求1所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述穩(wěn)壓電源部件的電源輸出端還輸出經(jīng)穩(wěn)壓的電源到所述撓性加速度計(jì)。
3.如權(quán)利要求1所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述穩(wěn)壓電源部件還包括:耦接在所述LC濾波電路和所述電源輸出端之間的三級(jí)穩(wěn)壓部件,用于進(jìn)一步降低所述電源電壓的波動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1-3中的任一個(gè)所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述適調(diào)放大器還包括:調(diào)零電路,接收來自所述穩(wěn)壓電源部件的經(jīng)穩(wěn)壓的電源,并提供與所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)中的靜態(tài)分量相對(duì)應(yīng)的調(diào)零信號(hào);以及減法器,接收所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)和所述調(diào)零信號(hào),并輸出從所述低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)中減去所述調(diào)零信號(hào)之后的經(jīng)調(diào)零信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述適調(diào)放大器還包括:多級(jí)直流放大器,接收所述經(jīng)調(diào)零信號(hào)并進(jìn)行多級(jí)直流放大,以提供多個(gè)放大后的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述多級(jí)直流放大器分別提供放大1倍、10倍、100倍和1000倍的放大后的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1-6中的任一個(gè)所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述適調(diào)放大器還包括:多個(gè)有源濾波器,接收來自所述穩(wěn)壓電源部件的經(jīng)穩(wěn)壓的電源,用于對(duì)所述放大后的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波。
8.如權(quán)利要求7所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述多個(gè)濾波器用于分別針對(duì)0.02赫茲、0.2赫茲、2赫茲和20赫茲的頻率進(jìn)行濾波。
9.如權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述撓性加速度計(jì)包括:差動(dòng)電容傳感器,其包括處于所述差動(dòng)電容傳感器中間的質(zhì)量擺,所述質(zhì)量擺在加速度的作用下發(fā)生偏移而導(dǎo)致所述差動(dòng)電容傳感器的電容值發(fā)生變化;力平衡放大器,耦接到所述差動(dòng)電容傳感器,并根據(jù)所述差動(dòng)電容傳感器的電容值變化而產(chǎn)生再平衡電流;電磁力矩器,耦接到所述差動(dòng)電容傳感器和所述力平衡放大器,接收所述再平衡電流并產(chǎn)生電磁力矩,以導(dǎo)致所述質(zhì)量擺返回原來位置;信號(hào)輸出端,耦接到所述力平衡放大器,以輸出由所述再平衡電流所表示的低頻或超低頻振動(dòng)信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的低頻或超低頻振動(dòng)測(cè)量套件,其中所述力平衡放大器為有源放大器,并且由所述穩(wěn)壓電源部件提供穩(wěn)壓電源。
格式:pdf
大?。?span id="w6xfb27" class="single-tag-height">1.1MB
頁數(shù): 2頁
評(píng)分: 4.4
交聯(lián)電纜的超低頻耐壓試驗(yàn)
格式:pdf
大?。?span id="5pmy2qm" class="single-tag-height">1.1MB
頁數(shù): 2頁
評(píng)分: 4.4
論述了電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的中壓交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣試驗(yàn)的種類和要求,重點(diǎn)介紹了超低頻耐壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)絕緣診斷技術(shù)。
低頻超低頻振動(dòng)測(cè)量技術(shù)在大型建筑、航空航天、地球活動(dòng)等領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)中起著舉足輕重的作用,電學(xué)振動(dòng)傳感器在抗惡劣環(huán)境如高溫、強(qiáng)電磁干擾等方面受到了一定限制,部分光學(xué)類振動(dòng)傳感器在傳感裝置體積、抗參數(shù)交叉敏感、探測(cè)最低頻率和靈敏度方面還需改進(jìn)和完善。結(jié)合課題組在光纖微加工和光纖低頻超低頻振動(dòng)研究方面多年的研究基礎(chǔ),為進(jìn)一步降低振動(dòng)傳感器的可探測(cè)頻率、提高振動(dòng)響應(yīng)靈敏度和抗干擾能力,申請(qǐng)人提出一種高靈敏度的基于光動(dòng)力學(xué)的微型化全光纖諧振頻率掃描式振動(dòng)傳感技術(shù)。核心思想是利用光輻射壓力和光制熱應(yīng)力來調(diào)節(jié)微振動(dòng)傳感器的諧振頻率,從而實(shí)現(xiàn)基于微振動(dòng)結(jié)構(gòu)的低頻和超低頻振動(dòng)測(cè)量的高靈敏度讀出。該技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是將全光纖振動(dòng)傳感器集成在光纖上來實(shí)現(xiàn)全光纖振動(dòng)傳感器的微型化;通過諧振頻率掃描式的讀出機(jī)制來實(shí)現(xiàn)弱振動(dòng)的高靈敏度檢測(cè)和提高抗干擾能力。因此該項(xiàng)目具有很好的學(xué)術(shù)研究意義和重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。
低頻超低頻振動(dòng)測(cè)量技術(shù)在大型建筑、機(jī)械設(shè)備、航空航天、地球活動(dòng)等領(lǐng)域起著舉足輕重的作用,電學(xué)振動(dòng)傳感器在抗惡劣環(huán)境如高溫、強(qiáng)電磁干擾等方面受到了一定限制,部分光學(xué)類振動(dòng)傳感器在傳感裝置體積、抗參數(shù)交叉敏感、探測(cè)最低頻率和靈敏度方面還需改進(jìn)和完善。光纖傳感技術(shù)因其抗電磁干擾、易組網(wǎng)和可遠(yuǎn)距離測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),已成為低頻振動(dòng)測(cè)量技術(shù)中最具潛力的傳感技術(shù)之一,但是對(duì)于構(gòu)成“智能結(jié)構(gòu)”現(xiàn)有的光纖振動(dòng)傳感器還存在一些問題,比如體積大、可探測(cè)振動(dòng)頻率范圍下限偏高、溫度交叉敏感等。 針對(duì)現(xiàn)有光纖振動(dòng)傳感器存在的問題,項(xiàng)目按照傳感器的微型化、可探測(cè)振動(dòng)頻率范圍低頻化和消除溫度交叉敏感的總體思想,分析了振動(dòng)響應(yīng)結(jié)構(gòu)的理論模型及其阻尼和諧振頻率對(duì)響應(yīng)度的影響,研究了三種不同類型的全光纖微型化的低頻超低頻振動(dòng)傳感器,并在傳感器的設(shè)計(jì)、制作、優(yōu)化和環(huán)境響應(yīng)特性測(cè)試等方面做了比較系統(tǒng)全面的分析。經(jīng)過4年的研究完成了如下三個(gè)任務(wù):(1). 設(shè)計(jì)基于微結(jié)構(gòu)光纖和琺珀干涉儀的全光纖點(diǎn)式簡支梁型低頻超低頻振動(dòng)傳感器;(2). 設(shè)計(jì)并制作帶質(zhì)量塊懸臂梁式全光纖低頻F-P加速度傳感器和基于微結(jié)構(gòu)光纖的擺錘型全光纖點(diǎn)式低頻振動(dòng)傳感器;(3).設(shè)計(jì)制作了一種基于微結(jié)構(gòu)光纖布拉格光柵的振動(dòng)和溫度同時(shí)準(zhǔn)分布式測(cè)量的全光纖傳感器。設(shè)計(jì)制作的傳感器集成了微振動(dòng)梁和質(zhì)量塊結(jié)構(gòu),可以同時(shí)對(duì)振動(dòng)和溫度進(jìn)行準(zhǔn)分布式測(cè)量,可以有效探測(cè)0.5Hz~10Hz的振動(dòng),其信噪比高達(dá)28dB,為解調(diào)振動(dòng)信息提供了足夠保障。同時(shí)該傳感器的溫度特性線性度較好,實(shí)驗(yàn)測(cè)得在20℃~180℃內(nèi),F(xiàn)BGs的溫度敏感度分別為8.55pm/℃和8.09pm/℃,該傳感器在大型建筑物和機(jī)械質(zhì)量監(jiān)測(cè)應(yīng)用中具有很大的實(shí)用價(jià)值。 發(fā)表SCI收錄論文8篇;培養(yǎng)了2名博士生,6名碩士研究生;全面完成了該項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)。 2100433B
振動(dòng)一般使用測(cè)量加速度 a 的傳感器進(jìn)行檢測(cè),而且在正弦振動(dòng)中,a = 2πfv (1),v = 2πfD (2)式中:D 為二分之一的振動(dòng)位移量;v 為振動(dòng)速度;f 為振動(dòng)頻率 。
可見,加速度與振幅的比例關(guān)系是頻率的二次方。這就是嚴(yán)普強(qiáng)提到,在低頻段微米和亞微米位移難以測(cè)量的理論依據(jù)。而且,國內(nèi)振動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域仍然以電測(cè)法為主, 使用如壓電式傳感器等方式把振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。但是, 電測(cè)法由于機(jī)理所限無法檢測(cè)微米級(jí)以下的信號(hào)。同時(shí), 利用LabVIEW 平臺(tái)測(cè)振的設(shè)計(jì)當(dāng)中, 并沒有針對(duì)光測(cè)法這種高精度測(cè)量方法進(jìn)行相應(yīng)的算法開發(fā)。這一現(xiàn)狀導(dǎo)致目前在微幅低頻測(cè)量的精度一般在 3% ~ 5% 左右, 而無法應(yīng)用于微機(jī)電加工等對(duì)精度要求高的領(lǐng)域。光測(cè)法是一種非接觸式測(cè)量, 由于其靈敏度極高, 可以對(duì)微小振動(dòng)進(jìn)行高精度測(cè)量 。
激光聚焦式測(cè)頭及像散法
像散法是光測(cè)法的一種主要手段, 測(cè)頭照射被測(cè)物體表面,通過檢測(cè)光學(xué)像散量達(dá)到測(cè)量物體微振動(dòng)的目的。在測(cè)量的過程中,當(dāng)載物平臺(tái)保持恒定, 振動(dòng)裝置發(fā)生振動(dòng)時(shí), 由于振動(dòng)臺(tái)表面與激光測(cè)頭的原焦點(diǎn)之間的距離發(fā)生變化, 激光聚焦式測(cè)頭重新聚焦到新焦點(diǎn),輸出相應(yīng)的波形信號(hào)。首先要求被測(cè)振動(dòng)物體表面在激光束的焦平面附近, 即通過機(jī)械升降臺(tái)大范圍上下移動(dòng)振動(dòng)平臺(tái),使得振源表面形成聚焦光斑。此時(shí)測(cè)頭通過數(shù)據(jù)采集卡輸入到上位機(jī)內(nèi)的數(shù)在 0左右。相對(duì)于電測(cè)法, 由于光測(cè)法是在隔振平臺(tái)上的絕對(duì)式測(cè)量,其穩(wěn)定性更好,可靠性更高 。