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基于调制光源的八通道光电脉搏波检测系统

光电子．激光 2021年第1期32卷 56-63页

作者：章朱明刘玉良刘红光杨伟明孙维一叶扬扬天津科技大学电子信息与自动化学院天津300222 天津市计量监督检测科学研究院天津300192

为了获取多波长的指端光电脉搏波信号来进行脉搏波特征分析,利用STM32F103ZE嵌入式平台设计了基于八波长激光调制光源的脉搏波检测系统。系统光源是由STM32控制的八波长激光组成的调制光源,再由光电二极管构成光电转换电路将光信号转换... 详细信息

为了获取多波长的指端光电脉搏波信号来进行脉搏波特征分析,利用STM32F103ZE嵌入式平台设计了基于八波长激光调制光源的脉搏波检测系统。系统光源是由STM32控制的八波长激光组成的调制光源,再由光电二极管构成光电转换电路将光信号转换为易处理的电信号。系统结合巴特沃斯高通滤波电路与切比雪夫低通滤波电路的滤波特性设计了由这两种电路级联构成的带通滤波电路来减小噪声对脉搏波检测的影响,且在电路设计时采用OrCAD PSpice软件来对电路进行优化分析,滤波电路带宽选择0.2~60 Hz,以较大的限度保留光电脉搏波中的有用的生理信息。通过STM32利用分时检测的方法采集八通道脉搏波数据,检测结果显示系统成功检测到八通道光电脉搏波且脉搏波特征清晰,体现出0.2~60 Hz带通滤波电路对光电脉搏波的较好的处理效果。

关键词：光电检测 STM32 八波长调制光源滤波电路分时检测法

虚拟同步机逆变器等效方式及滤波电路影响分析

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控制理论与应用 2017年第8期34卷 1053-1061页

作者：徐华电苏建徽杨向真杜燕施永合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心安徽合肥230009

基于逆变器的虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)特性不但取决于控制策略,而且其等效方式及滤波电路对VSG动稳态行为与模型准确性的影响也是不可忽略的.本文重点对LCL滤波电路下不同等效方式的VSG特性进行了分析对比,并发... 详细信息

基于逆变器的虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)特性不但取决于控制策略,而且其等效方式及滤波电路对VSG动稳态行为与模型准确性的影响也是不可忽略的.本文重点对LCL滤波电路下不同等效方式的VSG特性进行了分析对比,并发现将包含LCL滤波电路整体的VSG逆变器完全等效为同步发电机(synchronous generators,SG)建立的模型存在误差,进而提出一种VSG逆变器准确建模的等效方法,通过该方法建立的模型在瞬态和稳态响应均可以与实际系统一致.仿真结果及其对比分析验证了所提方法的正确性和有效性.

关键词：虚拟同步机滤波电路等效方式动态特性建模

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罗兰-C小型有源接收天线设计与仿真

全球定位系统 2022年第5期47卷 118-126页

作者：刘杨齐俊东陈奇东黄晓徐文璞刘睿中国电波传播研究所青岛266107 装发军代局驻郑州地区军代室郑州450000

针对罗兰-C无线电导航信号接收需求,研究一种高性能的罗兰-C小型有源接收天线,可以减小天线体积和安装难度,方便罗兰-C导航接收机的使用,具有较高的实用意义.天线主体采用磁棒线圈天线接收长波频段罗兰-C信号,在天线内设计了包含放大电... 详细信息

针对罗兰-C无线电导航信号接收需求,研究一种高性能的罗兰-C小型有源接收天线,可以减小天线体积和安装难度,方便罗兰-C导航接收机的使用,具有较高的实用意义.天线主体采用磁棒线圈天线接收长波频段罗兰-C信号,在天线内设计了包含放大电路、带通滤波电路、差分输出电路和供电电路在内的前端信号调理电路,从而增大信号灵敏度,提高信噪比;设计了一体化的天线结构,以便工程化应用.通过仿真和实测结果表明:该天线在工作频带内,可以全向高效接收罗兰-C信号,而且对接收到的微弱罗兰-C信号进行放大并滤除带外噪声,信号强度和信噪比满足使用要求.该天线具有体积小、灵敏度高、使用方便的特点,可应用于罗兰-C无线电导航,组合导航、附加二次相位时延计算等场景.

关键词：罗兰-C 有源接收天线磁天线差分放大电路滤波电路

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牵引变流系统的EMI分析及抑制技术研究

牵引变流系统的EMI分析及抑制技术研究

作者：安信玮大连交通大学

学位级别：硕士

近年来,城市轨道交通飞速发展,与此同时作为其主要部件的牵引变流器也向着高频化、大功率的方向发展。这使得变流系统在高效运行的同时也产生了严重的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)。牵引变流器作为电磁干扰的源头,除了... 详细信息

近年来,城市轨道交通飞速发展,与此同时作为其主要部件的牵引变流器也向着高频化、大功率的方向发展。这使得变流系统在高效运行的同时也产生了严重的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)。牵引变流器作为电磁干扰的源头,除了会影响车载控制单元的正常工作之外,对列车附近的环境也会产生电磁污染。抑制其电磁干扰具有重要意义。目前整车的电磁辐射具有标准限定,一旦超标,一般采取的方法是整改,人力和时间成本都较高。所以在变流器的设计阶段进行EMI的抑制,并通过仿真检验其抑制效果,是值得探讨研究的。针对变流器产生的电磁干扰超标问题进行研究,主要研究内容如下:(1)设计了功率母排滤波电路抑制传导干扰。参数设计中引入了滤波器截止频率与特征阻抗,优势在于明确了通带与截止带范围的同时又不让阻抗失配;结构设计中提出共、差模电路共用电感,和采用小体积且高磁导率磁环的设计方法,解决了目前EMI滤波器高耐压与小体积不可兼得的难题。分析了谐波和EMI的关系,通过仿真证明了二者之间的联系。设计正弦滤波电路抑制谐波,进而抑制电磁干扰。在设计滤波电路期间充分考虑了高频参数,能更加准确地预测其对高频段EMI的抑制效果,便于发现设计中的问题并调试。并且EMI滤波器在设计中考虑了变流器的传导和辐射干扰,有效解决辐射超标问题。(2)建立了直-交式牵引变流系统的传导EMI预测模型,为了改善电路模型在预测高频段EMI的准确度问题,采用建立变流器高频模型的方法对高频EMI进行研究,使该电路模型运行时更加接近实际运行情况,为滤波电路的设计与修正提供极大的帮助。构建了变流器电磁场辐射仿真模型,将辐射模型又细分为共模、差模模型,分别分析共、差模传导干扰对辐射的贡献度,在解决辐射超标问题时更具有针对性。(3)搭建传导干扰测试平台,将仿真与实测的EMI信号进行比对,验证仿真建模的准确性。提出滤波元件选型方案,通过测试抑制性能,验证元件选型合理性。上述主要研究内容均以某地铁列车牵引变流器为研究对象,针对其辐射超标问题设计滤波器,经由仿真及测试平台的验证,在干扰超标频段范围内,抑制了20d B的传导干扰,并使辐射EMI符合了标准限值要求。

关键词：牵引变流器传导干扰辐射干扰滤波电路

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新型行波光电探测器阵列的设计与仿真

光电子．激光 2020年第1期31卷 27-32页

作者：王红华文化锋武晴涛应祥岳李军施锋宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315000 俄勒冈理工学院电子工程与可再生能源工程系克拉马斯福尔摩斯市美国97601

为解决传统行波光电探测器阵列仅能提高输出功率却不能同时提高工作带宽的问题,借鉴椭圆函数低通滤波器的设计原理,提出了一种高性能行波光电探测器阵列新结构。即将两个光电二极管级联后与待设计的滤波电路进行组合形成单个阵列单元,... 详细信息

为解决传统行波光电探测器阵列仅能提高输出功率却不能同时提高工作带宽的问题,借鉴椭圆函数低通滤波器的设计原理,提出了一种高性能行波光电探测器阵列新结构。即将两个光电二极管级联后与待设计的滤波电路进行组合形成单个阵列单元,然后把单个阵列单元进行有效级联构成新型行波光电探测器阵列。文章对比分析了新旧行波光电探测器阵列在工作带宽、合成效率、回波损耗3个方面的性能情况。实验结果表明,新型行波光电探测器阵列在合成射频信号输出功率的同时,工作带宽提高至62.5 GHz,是传统行波光电探测器阵列工作带宽的2倍,并且降低了寄生参数带来的影响,性能更加优越。此外,新型行波光电探测器阵列的设计方法可以根据实际设计需求进行调整,设计步骤简练,满足各种工作方式的光电转换需求。

关键词：光电探测器椭圆函数光电二极管滤波电路合成效率

118～136MHz天线耦合强电磁脉冲特性及防护方法研究

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118～136MHz天线耦合强电磁脉冲特性及防护方法研究

作者：文巧莉南京信息工程大学

学位级别：硕士

天线处在强电磁脉冲环境中,会耦合到较大的能量,可能会损坏天线系统及后端连接的电子设备。鉴于天线系统的重要性及易损性,本文以雷电强电磁脉冲与核电磁脉冲为主要的背景,以118～136MHz的航空通信频段天线为研究对象,通过建立试验对天... 详细信息

天线处在强电磁脉冲环境中,会耦合到较大的能量,可能会损坏天线系统及后端连接的电子设备。鉴于天线系统的重要性及易损性,本文以雷电强电磁脉冲与核电磁脉冲为主要的背景,以118～136MHz的航空通信频段天线为研究对象,通过建立试验对天线耦合强电磁脉冲特性以及常用浪涌器件的瞬态响应特征进行了分析,最后提出了118～136MHz航空通信频段天线的防护电路的设计方案,并做了综合防护性能的测试。主要有以下结论:(1)天线耦合雷电电磁脉冲,在距离激励源较近的情况下,天线处于储能场,耦合出来的波形与源波形相似;随着距离的增大,耦合波形振荡较为明显,耦合的频段范围更广,高频分量也越为丰富;根据对天线终端耦合能量的计算分析会对很多器件造成损伤破坏。(2)天线耦合核电磁脉冲,耦合的波形为典型阻尼振荡波;当天线与电场方向平行的时候耦合能量最大;当冲击电场强度在6kV/m～26kV/m之间,耦合的能量在10～10J能级之间;天线耦合的能量集中在150MHz以内,其中98%的能量集中在100MHz以内。(3)选用椭圆函数逼近函数型滤波电路,设计了118～136MHz频段的带通滤波电路,由13阶高通电路串联11阶低通电路组合而成,输入输出阻抗为50Ω,带内衰减小于0.05dB,截止特性较好。(4)防护器件HEMP瞬态响应,TVS管实测箝位电压值整体是小于厂家给出的标称箝位电压值,当冲击电流达到250A及以上时,1.5KE400CA型的TVS失效;压敏电阻HEMP瞬态响应箝位电压与标称最大箝位电压相近;气体放电弧光电压随冲击电流的变化而变化不大,基本稳定在一个区间内,气体放电管的直流击穿电压越大,弧光电压也会对应越大。(5)针对118～136MHz的航空通信天线,将高速开关二级反向并联应用到电路中,降低支路的分布电容;提出了两种综合防护设计,并将其制作成实物,实测两者的插损都在3dB以内;通过防护性能测试可知,#2防护模块设计满足防护要求,当冲击电流为5kA时,平均残压值为108V;PCI注入电流在400A以内,#2电路可以将残流控制在1A以内,满足测试标准。

关键词：强电磁脉冲耦合特性滤波电路防护设计

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局部放电超声检测系统研制

局部放电超声检测系统研制

作者：姚龙超哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

局部放电对GIS(Gas Insulation Switchgear)设备的损害极大,虽然局部放电很微弱,但如果长期存在会降低设备的绝缘特性,引发一系列的安全事故,所以检测设备的局部放电是非常有必要的。本文针对GIS电气设备的放电特性,在对超声检测方法研... 详细信息

局部放电对GIS(Gas Insulation Switchgear)设备的损害极大,虽然局部放电很微弱,但如果长期存在会降低设备的绝缘特性,引发一系列的安全事故,所以检测设备的局部放电是非常有必要的。本文针对GIS电气设备的放电特性,在对超声检测方法研究的基础上,完成了一种简易检测系统的设计。本文以GIS电力系统设备局部放电检测为背景,描述了局部放电相关危害以及局部放电的信号特征,分析了局部放电检测的原理与技术,并在此基础上提出了基于超声波原理的局部放电检测系统设计方案。硬件设计部分基于STM32 F103控制器,搭建超声波传感器、放大电路、滤波电路、整流电路以及通信电路等外围硬件电路,构建成本次设计的局部放电超声检测系统。放大电路用于放大传感器采集到的超声波信号,电路基于INA128芯片,放大倍数可调;滤波电路为有源带通滤波电路,上限截止频率80k Hz,下限截止频率20k Hz,用于滤除信号中的噪声;设计的整流电路将交流信号转换成直流信号,再由单片机读取其数值。软件设计部分依据各单元所要实现的功能,设计了看门狗和实时时钟软件模块、ADC采集软件模块、SD卡驱动软件模块、文件管理系统软件模块、RS485通信协议以及上位机软件模块,共同构成了系统的整个软件系统;设计的整流电路将交流信号转换成直流信号,再由单片机读取其数值。本设计还包括RS485通信电路用于传输数据,外置存储器用于存储采集到的放电数据。编写并调试了检测系统下位机的信号采集与处理、数据传输等程序以及检测系统上位机的放电检测和定位程序。通过系统实验测试证明:所设计的GIS局部放电超声检测系统性能达到了设计要求。

关键词：局部放电超声检测滤波电路 STM32

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微弱信号非线性检测在随钻电磁波中的应用

电波科学学报 2018年第1期33卷 48-55页

作者：李富凯杨志强郝纯中国电波传播研究所新乡453000

在随钻电磁波测井工程中,随着勘探深度加深,信号呈现越来越微弱的特性,有效提取强噪声背景下的微弱电磁波信号对于指导随钻工程勘探具有重要的意义.传统的滤波方法仅滤除带外噪声,带内噪声不能被很好解决,针对此问题,文章设计带外硬件... 详细信息

在随钻电磁波测井工程中,随着勘探深度加深,信号呈现越来越微弱的特性,有效提取强噪声背景下的微弱电磁波信号对于指导随钻工程勘探具有重要的意义.传统的滤波方法仅滤除带外噪声,带内噪声不能被很好解决,针对此问题,文章设计带外硬件滤波电路和带内基于最小均方算法的可变参数自适应谱线增强(adaptive line enhancer,ALE)算法来构造组合滤波算法.理论分析和仿真研究表明:该组合算法能够提高高动态、低信噪比的微弱电磁波有用信号的估计精度,有效提高信噪比和抑制工程环境噪声的能力.该组合算法在滤除带外噪声的基础上,对于带内高斯白噪声抑制能力提高约10dB,进一步解决了实际工程问题.

关键词：随钻电磁波微弱信号检测滤波电路自适应增强可变参数

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分数阶RL_βC_α带通滤波电路特性研究

电子元件与材料 2019年第7期38卷 69-75,94页

作者：周瑞章磊胡国珍湖北理工学院电气与电子信息工程学院

将RLC带通滤波电路拓展至分数阶域,探究其在分数阶下的新特性与规律。首先,基于分数阶电容器与电感器数学模型,推导出分数阶RLC带通滤波电路阻抗表达式一般情况。进一步,对分数阶RLC带通滤波电路阻抗灵敏度与相位特性展开研究。此外,从... 详细信息

将RLC带通滤波电路拓展至分数阶域,探究其在分数阶下的新特性与规律。首先,基于分数阶电容器与电感器数学模型,推导出分数阶RLC带通滤波电路阻抗表达式一般情况。进一步,对分数阶RLC带通滤波电路阻抗灵敏度与相位特性展开研究。此外,从滤波角度,给出分数阶RLC带通滤波电路幅频特性与相频特性变化规律,并得出整数阶下滤波电路无法获得的新特性。最后,给出分数阶滤波电路优化设计举例。理论分析与数值实验结果相互印证。研究结果表明,较大分数阶阶次下,分数阶RLC带通滤波电路将获得令人满意的滤波效果。

关键词：分数阶电路滤波电路灵敏度幅频特性相频特性优化设计