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基于2/1自校准法的1kV直流电压比例标准量值溯源

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高电压技术 2022年第6期48卷 2226-2233页

作者：刘开培李登云朱凯雷民周峰岳长喜武汉大学电气与自动化学院武汉430072 中国电力科学研究院有限公司武汉430074

1 kV直流电压比例量值溯源是更高电压等级直流电压比例量值溯源的基础。该文定量分析了哈蒙变换过程中产生的误差与电阻值最大允许误差之间的关系,提出了一种不需要更高准确度等级标准器的2/1自校准方法,分析了自校准试验中由于测量不... 详细信息

1 kV直流电压比例量值溯源是更高电压等级直流电压比例量值溯源的基础。该文定量分析了哈蒙变换过程中产生的误差与电阻值最大允许误差之间的关系,提出了一种不需要更高准确度等级标准器的2/1自校准方法,分析了自校准试验中由于测量不准引起的自校准误差,研制了基于2/1自校准法进行量值溯源的1 kV直流电压比例标准装置,开展了自校准试验。获得了1 kV直流比例标准装置10 V/1 V、100 V/10 V、1 kV/100 V的量值,扩展不确定度为5×10^(-7),其中由测量仪表测量不准和哈蒙变换引入的不确定度分量分别为10^(-9)和10^(-10)量级,均可忽略。试验结果验证了本文提出的1 kV直流电压比例量值溯源方法的实用性。

关键词：直流电压比例量值溯源哈蒙变换自校准不确定度

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基于电极模态切换的半球谐振陀螺自校准方法

中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 58-63,70页

作者：赵小明王长元陈刚杨松普贾晨凯唐明浩天津航海仪器研究所天津300131 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

针对因受加工技术、加工条件以及外部环境因素等影响,半球谐振陀螺在力平衡模式下输出零偏稳定性及重复性变化较大的问题,提出一种基于模态切换的陀螺自校准方法。基于半球谐振陀螺二阶振动模态机理,建立理想状态下谐振子运动方程,并分... 详细信息

针对因受加工技术、加工条件以及外部环境因素等影响,半球谐振陀螺在力平衡模式下输出零偏稳定性及重复性变化较大的问题,提出一种基于模态切换的陀螺自校准方法。基于半球谐振陀螺二阶振动模态机理,建立理想状态下谐振子运动方程,并分析推导了谐振子在阻尼不均和频率裂解等非理想因素影响下的运动模型和参数控制方程。根据谐振陀螺输出漂移特性,提出了一种基于电极功能切换的半球谐振陀螺自校准方法。通过相关实验,分析比较了电极模态切换前后陀螺输出稳定性及重复性,实验结果表明,陀螺零偏稳定性提升1.8倍以上,陀螺零偏重复性提升90.5%,所提方法能有效估计及补偿陀螺漂移,提高半球谐振陀螺输出的稳定性和重复性。

关键词：半球谐振陀螺力平衡模式自校准模态切换

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一种速率积分半球谐振陀螺自校准方法

中国惯性技术学报 2023年第1期31卷 80-84,106页

作者：肖凯王灵草韩世川陈朝春雷霆卜继军中国电子科技集团公司第26研究所重庆400060

速率积分模式下半球谐振陀螺具备大测量范围、高带宽及极佳的标度因数等优良特性,但阻尼不均匀及其随温度、老化等的变化导致的驻波周向漂移及其不稳定性限制了速率积分半球谐振陀螺的工程应用。为减小这种驻波周向漂移的影响,基于半球... 详细信息

速率积分模式下半球谐振陀螺具备大测量范围、高带宽及极佳的标度因数等优良特性,但阻尼不均匀及其随温度、老化等的变化导致的驻波周向漂移及其不稳定性限制了速率积分半球谐振陀螺的工程应用。为减小这种驻波周向漂移的影响,基于半球谐振陀螺的二维振动模型和控制模型,通过驻波角周期性自进动与频率调制结合的自校准方法实现了模型参数的实时辨识、周向漂移的实时补偿及载体转速的实时解算。自校准速率积分半球谐振陀螺实测20小时的数据表明,启动2小时后,从0时刻开始的平均零偏为0.06°/h,10小时后稳定在0.018°/h以内,零偏不受周向漂移影响,陀螺的长时工作精度得到了大幅提高。

关键词：半球谐振陀螺阻尼不均匀性自校准频率调制

基于单测头误差相位偏移法的嵌入式角位移传感器自校准研究

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仪器仪表学报 2022年第12期43卷 96-103页

作者：孙世政张俊明韩宇陶平安何泽银重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆交通职业学院智能制造与汽车学院重庆402247 重庆建设汽车系统股份有限公司重庆400052

针对嵌入式角位移传感器长期使用出现精度损失问题,结合传感器结构特点提出一种基于单测头误差相位偏移法的自校准方法。首先,依据圆周空间封闭性原则,基于傅里叶变换分析传感器误差特性;然后,以起始测量值序列作为误差偏移起始基准,根... 详细信息

针对嵌入式角位移传感器长期使用出现精度损失问题,结合传感器结构特点提出一种基于单测头误差相位偏移法的自校准方法。首先,依据圆周空间封闭性原则,基于傅里叶变换分析传感器误差特性;然后,以起始测量值序列作为误差偏移起始基准,根据误差特性等间隔变换误差序列并解算误差与起始基准的函数关系,构建传感器误差模型;最后,搭建在线校准实验平台进行验证实验。实验结果表明,单个对极内误差结果与测量误差特性一致,整周测量误差大幅度降低,误差峰峰值由127.80″降低至5.90″;该方法校准效率相比于比较校准法提升了80.69%,校准后误差分布集中,同时具有良好的测量稳定性。本文所述自校准方法在不依赖高精度基准器具前提下,有效解决了传感器精度损失问题,对实现嵌入式角位移传感器自校准具有重要的应用意义。

关键词：嵌入式角位移传感器单测头自校准相位偏移测量误差

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基于阻抗变换的非接触电压测量自校准方法

仪器仪表学报 2023年第3期44卷 137-145页

作者：黄汝金索春光张文斌朱俊宇邹湘祁昆明理工大学理学院昆明650504 昆明理工大学机电工程学院昆明650504

电容耦合式非接触电压测量在实际测量中,探头-导线之间的耦合电容受导线线径、绝缘材质、相对位置偏差的影响,造成分压关系难以确定从而无法准确重构电压。本文提出一种基于阻抗变换的非接触电压测量自校准方法,以实现在实际测量中传感... 详细信息

电容耦合式非接触电压测量在实际测量中,探头-导线之间的耦合电容受导线线径、绝缘材质、相对位置偏差的影响,造成分压关系难以确定从而无法准确重构电压。本文提出一种基于阻抗变换的非接触电压测量自校准方法,以实现在实际测量中传感器增益的自标定。首先介绍电容耦合电压测量的基本原理,从中凝练存在的问题并提出基于阻抗变换的自校准方法,随后通过仿真对系统参数进行校准精度影响分析并给出参数选取原则。在此基础上,开发传感器探头及电路拓扑。最后进行传感器样机精度测试、抗干扰能力测试、场景适应性测试,精度测试显示电压幅值最大相对误差为0.59%,相位相对误差为0.76%,抗干扰能力测试表明同轴探头对周围耦合电场具有良好的屏蔽作用。场景适应性测试显示在进行不同类型线路的测试中,最大相对误差为1.24%。

关键词：阻抗变换非接触自校准电压测量电容耦合

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高分辨率连续可调的直流电流比例变换装置

仪器仪表学报 2022年第6期43卷 46-54页

作者：周力任朱力耿骥上海市计量测试技术研究院上海201203 上海市在线检测与控制技术重点实验室上海201203

基于测差原理的直流电流比例量值溯源通常是满足测量不确定度要求的有效途径。然而,电流比例可调分辨率的短板限制了实际溯源的应用范围。提出“等效分数匝”的概念,建立比例深度调节的数学模型,突破现有理论下比例最小步进值的束缚,实... 详细信息

基于测差原理的直流电流比例量值溯源通常是满足测量不确定度要求的有效途径。然而,电流比例可调分辨率的短板限制了实际溯源的应用范围。提出“等效分数匝”的概念,建立比例深度调节的数学模型,突破现有理论下比例最小步进值的束缚,实现多盘联动、分辨率达到1×10、误差优于±2×10的直流电流比例变换装置。级联两台电流比例标准器,调节组合后的比例与被校比例名义值一致,解决量程内全步进值溯源的难题。针对该变换装置,提出一种基于参考绕组的自校准方法,逐盘测量一次绕组与参考绕组和二次绕组的差值,关联各盘间误差,得到任意盘任意置位下的比例实际值,具备不依赖上一级标准器、实时复现量值的特点。

关键词：直流电流比例分辨率级联联动不确定度自校准

多通道自校准热红外辐射计实验室定标及比对验证

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计量学报 2023年第10期44卷 1494-1502页

作者：孙彦东郝小鹏谢臣瑜周晶晶曾兵宋健凌玲成都理工大学机电工程学院四川成都610059 中国计量科学研究院热工计量科学研究所遥感实验室北京100029

热红外辐射计在获取野外地物信息和验证遥感卫星观测数据方面起着至关重要的作用,其定标精度直接影响到遥感数据分析的精度和应用的水平。探讨多通道自校准热红外辐射计的设计思想,进行了实验室定标实验和重复性实验,验证了长时间运行... 详细信息

热红外辐射计在获取野外地物信息和验证遥感卫星观测数据方面起着至关重要的作用,其定标精度直接影响到遥感数据分析的精度和应用的水平。探讨多通道自校准热红外辐射计的设计思想,进行了实验室定标实验和重复性实验,验证了长时间运行状态下仪器测量数据的水平,得到仪器辐射亮温的不确定度为0.27 K。与主流辐射计进行了实验室测试分析,对比二者所得定标结果的准确性,多通道自校准热红外辐射计最大偏差值为0.26℃,整体偏差在0.3℃以内,通过户外草地测试实验验证了仪器的测量水平。结果表明多通道自校准热红外辐射计具有较高的精度水平,能够满足外场长时间、多通道、高精度的工作要求,为外场定标提供了有力的数据支撑。

关键词：计量学热红外辐射计辐射定标自校准遥感观测比对实验

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电压自校准的高精度多通道应变信号采集模块

仪表技术与传感器 2024年第4期 24-28,89页

作者：王浩王红亮王铮林宏中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室中国运载火箭技术研究院北京宇航系统工程研究所

针对现有应变采集设备存在采集精度低、测量范围窄、通道数较少、校准繁琐等问题,设计了一种具备电压自校准的高精度多通道应变信号采集模块,模块以高精度模拟调理转换电路为核心,结合电子线路噪声理论仿真与分析,由自校准电路对采集通... 详细信息

针对现有应变采集设备存在采集精度低、测量范围窄、通道数较少、校准繁琐等问题,设计了一种具备电压自校准的高精度多通道应变信号采集模块,模块以高精度模拟调理转换电路为核心,结合电子线路噪声理论仿真与分析,由自校准电路对采集通道进行校准,通过补偿远端传输线的激励电压,实现了48通道大应变信号与差分电压信号的高精度测量。测试结果表明:应变信号测量范围可达±100000με,测量精度优于0.05%FS;电压信号测量范围可达±15 V,测量精度优于±(0.025%RD+500μV),准确度高,具备较好的稳定性和通用性。

关键词：应变信号采集自校准高精度多通道补偿远端激励

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具有自标定功能的光纤光栅位移传感器

激光与红外 2024年第1期54卷 148-153页

作者：倪岳辛璟焘宋言明吕峥祝连庆北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 广州南沙紫溪智能感知研究院广东广州511462

为了解决光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)位移传感器易受温度、振动等外界因素影响而导致测量重复性差的问题,本文利用磁铁非接触的力传递特性,以光纤光栅为核心元件,工字型梁、永磁体等为辅助元件研究了一种无接触的FBG位移自校准... 详细信息

为了解决光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)位移传感器易受温度、振动等外界因素影响而导致测量重复性差的问题,本文利用磁铁非接触的力传递特性,以光纤光栅为核心元件,工字型梁、永磁体等为辅助元件研究了一种无接触的FBG位移自校准装置。利用移动端磁铁与位置标定端磁铁位置重合时,工字型梁所受磁力最大,进行位置信息的自校准,进而提高FBG位移传感器的测量重复性和测量精度。通过将自校准装置安装在卷尺结构的位移传感器上,对其传感特性展开实验研究,结果表明:在0~360 mm的测量范围内,校准前平均均方根误差为5.838 mm,校准后平均均方根误差为0.953 mm。本文采用自校准装置在很大程度上提高了FBG位移传感器的测量重复性,为位移传感器的环境适应性优化提供了一种新方法。

关键词：光纤布拉格光栅光纤传感位移传感器自校准