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基于载波频率的纹波分析直流微网阻抗检测及均流控制

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中国电机工程学报 2020年第21期40卷 6894-6902页

作者：朱相臣赵晋斌曾国辉张云飞上海电力大学电气工程学院上海市杨浦区200090 上海工程技术大学电子电气工程学院上海市松江区201620

在直流微网运行中,负荷均匀分配有利于系统稳定运行,延长系统使用寿命。为了解决直流微电网中线路阻抗对传统下垂控制的影响,基于直流微电网系统结构特点,文章提出一种基于变换器输出电压电流纹波分析的阻抗检测方法。电流高频谐波分量... 详细信息

在直流微网运行中,负荷均匀分配有利于系统稳定运行,延长系统使用寿命。为了解决直流微电网中线路阻抗对传统下垂控制的影响,基于直流微电网系统结构特点,文章提出一种基于变换器输出电压电流纹波分析的阻抗检测方法。电流高频谐波分量主要来自于开关器件的通断频率,通过分析变换器输出电压电流的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号载波基频谐波分量,获得阻抗信息,进而对下垂控制进行补偿,并将该补偿法推广至多台变换器并联的应用场景。所提方法不直接对控制系统进行操作,因此,对电能质量无影响。最后,通过RT-LAB半实物仿真实验平台,验证所提方法在正常工况下的可行性,以及在通信中断、负荷突变等情况下的有效性。

关键词：直流微电网阻抗检测纹波分析负荷分配

电流激励型多通道经络阻抗检测仪的设计与实现

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中国医疗器械杂志 2015年第2期39卷 98-101页

作者：曹成虎陈新福州大学物理与信息工程学院福州市350108

该文介绍一种用于经络三维可视化研究的多通道阻抗检测仪。根据经络的低阻抗电学特性,采用电流激励方式的四电极测量方法,设计和研制多通道检测仪的各个模块,包括电源模块、正弦信号发生器、压控电流源、隔离放大电路、滤波电路和有效... 详细信息

该文介绍一种用于经络三维可视化研究的多通道阻抗检测仪。根据经络的低阻抗电学特性,采用电流激励方式的四电极测量方法,设计和研制多通道检测仪的各个模块,包括电源模块、正弦信号发生器、压控电流源、隔离放大电路、滤波电路和有效值检测模块等。

关键词：经络阻抗检测经络定位

基于三电平并网变换器的弱电网阻抗检测方法的研究

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基于三电平并网变换器的弱电网阻抗检测方法的研究

作者：谭万保西安理工大学

学位级别：硕士

新能源以分布式电源接入电网,是新能源利用的有效方式。分布式电源位于偏远地区,长距离的输电线路、变压器和电力电子变换器等效输出阻抗使电网呈现为弱电网。弱电网阻抗使并网变换器系统出现低频振荡,严重时会导致并网变换器系统脱网... 详细信息

新能源以分布式电源接入电网,是新能源利用的有效方式。分布式电源位于偏远地区,长距离的输电线路、变压器和电力电子变换器等效输出阻抗使电网呈现为弱电网。弱电网阻抗使并网变换器系统出现低频振荡,严重时会导致并网变换器系统脱网。基于电网阻抗检测的控制策略可以有效提高并网变换器弱电网下的稳定性。因此,本文基于三电平并网变换器系统对弱电网阻抗检测方法进行研究。首先,基于二重傅里叶级数推导了三电平并网变换器系统输出谐波解析解,确定三电平并网变换器的谐波分布。在SPWM控制下,由于三电平并网变换器在开关频率附近存在幅值较大的开关谐波,传统的开关谐波法需提取PCC电压和电流中的开关谐波,而开关谐波电流幅值较小,谐波检测准确性差,进而导致开关谐波法弱电网阻抗检测精度较低。本文提出了一种改进的开关谐波法,将PCC电压和并网电感上的电压作为检测的对象,实现了弱电网阻抗的检测,并对其进行了误差分析。该法并网电感上谐波电压幅值高,开关谐波易于检测,阻抗估算精度高。同时,将该方法与基于并网变换器输出相电压开关谐波检测的弱电网阻抗检测方法进行了对比。其次,对基于复数滤波器的开关谐波电压提取算法进行了研究,完成了相关谐波提取算法的设计。最后,通过PSIM仿真验证了论文理论分析的正确性,所提方法的可行性。根据弱电网阻抗检测结果和并网变换器谐波电流频率特征,论文提出了一种自适应控制策略,抑制弱电网阻抗导致的并网变换器低频振荡。论文设计了弱电网阻抗检测硬件系统,完成了 PCB设计。结合三电平并网变换器实验平台,完成了三电平并网变换器弱电网阻抗检测方法的实验研究,验证了论文方法的有效性。

关键词：三电平并网变换器阻抗检测改进开关谐波弱电网复数滤波器

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超短波天线阻抗检测系统的研究与设计

超短波天线阻抗检测系统的研究与设计

作者：吕阳北京邮电大学

学位级别：硕士

随着市场对高性能无线通信系统需求的增加,无线通信技术迎来了空前的发展高峰期,不断走向成熟。天线调谐系统将天线单元匹配在50欧姆,有效的提高了功放部分的发射效率,避免大量的功率转变成无用的热量。而天线阻抗检测器为天线调谐提供... 详细信息

随着市场对高性能无线通信系统需求的增加,无线通信技术迎来了空前的发展高峰期,不断走向成熟。天线调谐系统将天线单元匹配在50欧姆,有效的提高了功放部分的发射效率,避免大量的功率转变成无用的热量。而天线阻抗检测器为天线调谐提供了精确地阻抗数据,是本论文写作核心。本文实现的天线阻抗检测器可以测量30MHz-60MHz带宽的天线阻抗特性,并记录每个频点的阻抗形成阻抗表输出给主控板作为阻抗匹配的依据。通过深入调研几种阻抗检测实现原理,最后选定能在高频段、低驻波比情况下获得高精准度的矢量网络分析法,该方法还能在测量阻抗的情况下提供驻波监测电路。根据矢量网络分析法提出整个阻抗检测器的系统架构,细化设计每个功能模块,详细分析并实现了锁相环式信号源、定向耦合器、功率分配器、混频器等硬件与阻抗测量算法、校准算法等软件。其中锁相环可以输出30MHz-60MHz的频率源,并以1MHz为梯度扫描频率;定向耦合器实现插入损耗0.5dB以内,耦合度为27dB,隔离度在34dB左右;功率分配器为二等分型,输入输出端口的插入损耗为3dB,两个输出端口的隔离度为15dB以上;采用混频器以超外差的方式将信号的频率搬移到中频,保持调制不变性;通过FFT进行谱分析,初步计算测量阻抗,并用开路、短路、50欧姆三组负载校准得到准确的天线阻抗。在完成系统各个模块的调试之后,将不同模块整合到一起调试系统的性能,最终达到要求的精度。通过两次版本的升级,解决调试过程中暴露的问题,并在文章末尾给出进一步提升系统性能的思路与手段。

关键词：阻抗检测锁相环定向耦合器功率分配矢量网络

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微流控芯片中液滴的阻抗检测研究

微流控芯片中液滴的阻抗检测研究

作者：杨文栋大连理工大学

学位级别：硕士

本文研制了用于液滴阻抗检测的微流控芯片。搭建了小型液滴阻抗检测仪,基于剪切法生成液滴,并对液滴内含物浓度、速度以及体积进行检测研究。本文主要内容包括：建立了微流控芯片中液滴阻抗检测的理论模型。在液滴经过检测电极时,分析... 详细信息

本文研制了用于液滴阻抗检测的微流控芯片。搭建了小型液滴阻抗检测仪,基于剪切法生成液滴,并对液滴内含物浓度、速度以及体积进行检测研究。本文主要内容包括：建立了微流控芯片中液滴阻抗检测的理论模型。在液滴经过检测电极时,分析了液滴内部等效电路模型,并且给出了整个电路的阻抗计算公式;研究了液滴阻抗与液滴内含物浓度对应的关系。制作了集成薄膜金属电极的液滴微流控芯片。利用模塑法制作了含液滴微通道的PDMS(聚二甲基硅氧烷)盖片;在玻璃底片上,基于MEMS剥离工艺制作了金属薄膜微电极;利用氧等离子对玻璃底片与PDMS盖片进行改性处理;使用自行研发的微装配装置对底片与盖片进行精确定位,最终实现两者的永久键合。基于剪切法在微通道中生成液滴。采用流体聚焦法在十字交叉通道中生成液滴;利用COMSOL软件对液滴生成进行数值模拟,保证了液滴能够大量稳定生成;研究了玻璃通道表面修饰对液滴稳定生成的影响;分析了表面活性剂对油水两相之间界面张力的作用。搭建了具有阻抗谱检测功能的液滴阻抗检测平台。利用所设计的液滴微流控芯片与自行搭建的检测实验平台对液滴的内含物浓度、速度以及体积特征进行检测研究。结合光学信号与电学信号,能够精确求得液滴的速度以及体积;对内含物浓度从5μmo1/L到200μmol/L的液滴进行检测,分析输出电压与内含物浓度之间的对应关系,求出不同区间的液滴内含物浓度与其输出电压对应的线性方程与线性回归系数。

关键词：微电极液滴阻抗检测集成微流控芯片

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三种致病菌的微流控芯片阻抗检测研究

三种致病菌的微流控芯片阻抗检测研究

作者：传娜重庆大学

学位级别：硕士

面对国内出现的多起严重威胁社会公共安全的食品和水源中致病菌中毒事件，以及现有致病菌检测技术存在的检测时间长、检测设备庞大、操作繁杂、方法不成熟等等不足，本研究利用具有梯度阵列金电极的微流控芯片，搭建了用于细菌快速准确... 详细信息

面对国内出现的多起严重威胁社会公共安全的食品和水源中致病菌中毒事件，以及现有致病菌检测技术存在的检测时间长、检测设备庞大、操作繁杂、方法不成熟等等不足，本研究利用具有梯度阵列金电极的微流控芯片，搭建了用于细菌快速准确检测的微流控芯片阻抗分析系统，采用微流控芯片上细菌阻抗定量检测法及细菌免疫磁珠分选-DEP富集和微流控芯片阻抗检测法用于细菌快速、灵敏、准确的检测，为食品和水源中背景复杂、低含量的细菌（致病菌）的快速准确检测提供了新方法，对食品安全和环境卫生的评价具有重要研究价值和应用前景。基于阻抗检测原理，以微米级尺寸的梯度阵列金电极和微通道的微流控芯片为检测平台，搭建了微流控芯片阻抗检测分析系统。基于该系统，结合细菌悬浮液阻抗特性，建立了微流控芯片上细菌阻抗定量检测模式;同时结合免疫磁珠分选技术和介电电泳富集技术建立了细菌免疫磁珠分选-DEP富集和微流控芯片阻抗检测模式，通过实验显示两种阻抗检测模式有效可行，可以减少样品用量、缩短检测时间、提高信噪比。利用微流控芯片阻抗分析系统，在微流控芯片上细菌阻抗定量检测模式下，在500mV,100HzMHz下对悬浮于5.0μS/cm0.1M甘露醇缓冲液中的金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌进行阻抗谱测定，以1KHz下的阻抗值（|Z|）与细菌的浓度（C）建立定量关系曲线，发现|Z|-logC呈线性关系，相关系数都大于0.98，检测限分别为2.12×105CFU/mL、8.80×105CFU/mL、2.32×104CFU/mL，检测时间在10min内。该方法与传统的平板计数法相比，相对误差和相对标准偏差在允许范围内，说明该系统和方法具有良好的准确性和稳定性。考察两种致病菌和三种致病菌的混合物的阻抗谱响应，发现细菌的阻抗是缓冲液中致病菌的共同作用结果，无法实现对混合细菌的总菌和某种特定细菌的定量测定。因此，提出了细菌免疫磁珠分选-DEP富集和微流控芯片阻抗检测方法。采用原位合成法制备了具有大的比表面积的复合纳米磁珠Fe3O4@SiO2，并对其表面进行氨基化改性得到Fe3O4@SiO2-NH2。然后利用Fe3O4@SiO2-NH2和EDC/NHS的交联作用，Fe3O4@SiO2-NH2与鼠伤寒沙门氏菌抗体共价结合制备得到免疫磁珠IMNPs。0.2mg/mL IMNPs与混合细菌中的鼠伤寒沙门氏菌孵育2h，分选得到IMNPs-鼠伤寒沙门氏菌复合物。利用微流控芯片阻抗分析系统，在细菌免疫磁珠分选-DEP富集和微流控芯片阻抗检测模式下，施加6Vp-p/500KH的交流信号对IMNPs-鼠伤寒沙门氏菌复合物进行富集并在500mV的扰动下进行阻抗测定，建立了IMNPs-鼠伤寒沙门氏菌复合物中鼠伤寒沙门氏菌浓度（C）与10KHz下阻抗值（|Z|）间的定量关系|Z|=-29131logC+225893（R2=0.9404），检测限为1.81×102CFU/mL，检测时间为2.5h。与传统的平板计数法相比，具有良好的准确性和稳定性，同时具有较好的选择性。综上所述，利用微流控芯片阻抗分析系统，在微流控芯片上细菌阻抗定量检测模式下对单种细菌的定量检测具有快速、准确的优点;在细菌免疫磁珠分选-DEP富集和微流控芯片阻抗检测模式下，可对混合细菌中目标菌进行特异性定量测定，检测限较微流控芯片上细菌的阻抗定量检测法降低了3个数量级，有高选择性、高灵敏度、准确快速的优点。两种方法为食品和水源中致病菌的快速准确检测奠定了方法基础，同时为相应系统的集成化和微型化也为致病菌的现场快速准确检测指明了方法。

关键词：阻抗检测免疫磁珠分选 DEP富集微流控芯片致病菌

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基于电网阻抗检测的孤岛检测研究

基于电网阻抗检测的孤岛检测研究

作者：汤婷婷合肥工业大学

学位级别：硕士

近年来，由于电力行业的快速发展以及日益严峻的环境污染问题，以太阳能、风力和燃料电池为主要能源的分布式发电技术在世界各国得到了广泛的应用，并将成为今后电力工业发展的一个重要的方向。分布式发电具有降低能耗、减少污染、节省... 详细信息

近年来，由于电力行业的快速发展以及日益严峻的环境污染问题，以太阳能、风力和燃料电池为主要能源的分布式发电技术在世界各国得到了广泛的应用，并将成为今后电力工业发展的一个重要的方向。分布式发电具有降低能耗、减少污染、节省投资、以及提高电力系统可靠性和灵活性等多方面的优点。然而，分布式发电在并网运行时，为了保证电网的可靠运行仍然存在许多技术问题需要解决。而孤岛效应问题就是分布式发电系统存在的一个基本问题。及时有效的检测出孤岛效应对于保证系统的安全稳定运行具有重要的意义。目前，国内外学者已经提出了多种孤岛检测方法。根据这些方法的检测特点，可以大致分为被动式反孤岛策略和主动式反孤岛策略。其中，被动式反孤岛策略通常具有较大的不可检测区域，而主动式反孤岛策略虽然可以大大减小不可检测区域，但通常情况下会因为引入扰动而影响系统的稳定性和供电质量。本文重点研究了基于阻抗检测的孤岛检测方法，根据孤岛前后公共耦合点(PCC)处阻抗大小的变化进行孤岛检测。该方法属于主动式检测法，不存在不可检测区域，对电能质量仅有微小影响。并通过仿真及实验充分验证了该方法的准确性及可靠性。

关键词：分布式发电孤岛效应阻抗检测锁相环

具有个性化人体阻抗检测的便携式经颅直流电刺激系统设计

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具有个性化人体阻抗检测的便携式经颅直流电刺激系统设计

作者：贾鑫燕山大学

学位级别：硕士

经颅直流电刺激(tDCS)是一种非侵入性神经刺激技术,它通过电极将特定的、低强度电流作用于特定脑区,来达到调节大脑皮层神经活动的目的。其便携、无损伤、低成本、安全的特点使这项技术成为一项很有发展前景的脑刺激技术。目前国外研制... 详细信息

经颅直流电刺激(tDCS)是一种非侵入性神经刺激技术,它通过电极将特定的、低强度电流作用于特定脑区,来达到调节大脑皮层神经活动的目的。其便携、无损伤、低成本、安全的特点使这项技术成为一项很有发展前景的脑刺激技术。目前国外研制经颅直流电刺激仪的公司主要是德国Neuro Conn公司和美国Soterix公司。国内还没有专业的经颅直流电刺激设备,而且在人体实验时存在的安全性还尚未可知。另外现阶段国内外设备阻抗检测主要是通过设定阻抗阈值来判断阻抗检测是否通过,这样统一的设定阻抗阈值会使阻抗检测缺乏客观性且可能造成皮肤灼伤,所以如何实现个性化的人体阻抗检测是目前需要解决的问题。因此本论文自主研究设计了一套具有个性化阻抗检测技术的便携式经颅直流电刺激系统。针对现有便携式经颅直流电刺激仪(tDCS)的应用问题,本文研制了一款便携式经颅直流电刺激系统,其主要包括硬件功能设计电路和上位机数据采集。硬件电路设计包括设计电流测试电路、阻抗检测电路和实时监测的电流保护电路。上位机界面完成数据的采集,在电流测试中,计算实际值与设定值的误差,测试发现电流最大误差为10μA,最大误差百分比为2%。在阻抗检测测试中,采集的电阻最大误差为2.4 k?,最大误差百分比为5%,该精度满足经颅电刺激领域内的阻抗检测需求。另外针对系统的功耗进行测试,发现其在最大输出功率下可以长时间待机20天左右。针对如何实现个性化的人体阻抗检测问题,本文提出了个性化阻抗检测技术。个性化阻抗检测技术是根据不同个体阻抗随电流变化情况,绘制电流与阻抗的关系曲线,建立二者的数学模型。这样当不同个体阻抗检测时,就可以针对不同刺激电流选择不同的阻抗阈值作为判断标准。最后,本文设计的具有个性化阻抗检测的便携式经颅直流电刺激系统可以为神经系统疾病的临床实验提供一个较好的电刺激系统平台。

关键词：经颅电刺激便携式tDCS 人体阻抗分析阻抗检测

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基于阻抗检测的血液动力学监护系统

基于阻抗检测的血液动力学监护系统

作者：王玮天津大学

学位级别：硕士

国内无创血液动力学监护系统的研制工作正处于探索阶段,目前以基于阻抗检测方法的检测系统为主流,这类系统是以欧姆定律、三元件细胞模型为基本理论基础,由Nyboer J.及Kubicek G.M.提出并发展起来的一套理论系统。本系统就是以Kubicek... 详细信息

国内无创血液动力学监护系统的研制工作正处于探索阶段,目前以基于阻抗检测方法的检测系统为主流,这类系统是以欧姆定律、三元件细胞模型为基本理论基础,由Nyboer J.及Kubicek G.M.提出并发展起来的一套理论系统。本系统就是以Kubicek公式为基本计算公式。本课题设计了应用于基于阻抗检测系统的数据采集及血液动力学分析系统,并进行了初步的试验验证。本文首先分析了基于阻抗检测的血液动力学系统的研究现状和基本原理,确定出本课题的研究重点:实时分析血液动力学参数。详细阐述了系统模型的生理学基础和物理学基础,介绍了所使用系统的构架。本系统硬件采用XL-200双导阻抗血流图仪。该系统使用一个公共的、分时工作的恒流源,两个阻抗测量通道采用模拟开关,以快速切换方式工作,在很大程度上避免了信号间的干扰。软件系统在Visual C++.NET平台上构建。在此基础上,通过分析设计需要,对比当前各种心电分析算法,筛选了适合本课题的心电识别算法,并在心电分析算法的基础上提出了基于心电分析的阻抗分析算法。该算法经实验证明,具有一定的稳定性。软件系统采用Visual C++.NET开发系统开发。图形输出采用Microsoft最新推出的GDI+图形API、串口通信采用MSComm串口通信控件,保证了图形输出的流畅和串口数据传输的稳定性、安全性。程序构建按照瀑布模型方式建立,使用模块化设计,对于今后升级及维护都作了考虑,预留了升级及功能扩展接口,可以仅通过简单的修改就能使用于新的硬件系统。离线分析系统采用多线程技术实现缓解因I/O操作导致的主线程死锁问题。本系统的特色在于能够对血液动力学参数进行实时分析,实现了长时间监护功能、数据记录功能,并可以离线再现分析过程。预留了与病历管理系统的接口,可以方便的实现与医院病历管理系统的连接。阻抗分析目前尚无成熟算法,本软件系统采用的基于心电分析的阻抗分析算法,在已检索到的文献中无类似方法,本算法是对阻抗信号分析算法的一个初步探索。通过对不同年龄阶段的实验对象进行检测,验证了软件分析算法的可行性和有效性。

关键词：阻抗检测 QRS波识别串口通讯 Kubicek公式阻抗信号识别