研究方向:電磁測(cè)試
測(cè)試目的:
為了克服測(cè)量過(guò)程中溫度以及空間地磁場(chǎng)的影響,更好的提高TMR電流傳感器的測(cè)量精度,本文還對(duì)環(huán)境干擾下的TMR電流傳感器的輸出校正進(jìn)行研究。首先,針對(duì)TMR電流傳感器受到強(qiáng)磁場(chǎng)干擾或故障下的異常輸出數(shù)據(jù),利用貝葉斯結(jié)合信息熵理論識(shí)別并剔除;其次,利用Adam算法優(yōu)化深度信念網(wǎng)絡(luò)的微調(diào)過(guò)程,重構(gòu)空間地磁場(chǎng)、溫度與TMR電流傳感器測(cè)量輸出的映射關(guān)系;最后,本文對(duì)所設(shè)計(jì)的TMR電流傳感器進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)和誤差分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在-40℃~80℃的溫度變化范圍內(nèi),TMR電流傳感器對(duì)溫度以及空間地磁場(chǎng)的敏感程度明顯降低。此外,通過(guò)對(duì)比4種不同算法數(shù)據(jù)處理后的誤差,驗(yàn)證了本文所提算法在提高TMR電流傳感器輸出精度上的優(yōu)越性,能夠很好的滿足智能電網(wǎng)的測(cè)量需求。
測(cè)試設(shè)備:ATA-4012B高壓功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、電流傳感器、示波器。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程:
圖:TMR電流傳感器與實(shí)物封裝
針對(duì)所設(shè)計(jì)TMR電流傳感器的包括靜態(tài)特性以及頻率響應(yīng)特性在內(nèi)的主要特性進(jìn)行測(cè)試。在室溫25℃下,利用TMR電流傳感器測(cè)試平臺(tái),對(duì)TMR電流傳感器進(jìn)行測(cè)試分析。
在使用TMR電流傳感器之前,必須對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。利用TMR電流傳感器輸出校正平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)特性測(cè)試,使用125TCF恒溫箱將TMR電流傳感器的工作環(huán)境設(shè)置為25℃室溫,對(duì)所設(shè)計(jì)TMR電流傳感器進(jìn)行直流輸入輸出特性測(cè)試,用高精度電流源提供0-10A的被測(cè)直流電流,設(shè)置步長(zhǎng)0.05A,將電流從0A逐漸增加至10A,記錄TMR電流傳感器的電壓輸出,得到TMR電流傳感器的輸入輸出曲線如下圖(a)所示,計(jì)算得到其絕對(duì)輸出誤差如下圖(b)所示。
圖:輸入輸出擬合曲線以及輸出絕對(duì)誤差
使用恒溫箱將TMR電流傳感器的工作環(huán)境設(shè)置為25℃室溫,斷開亥姆赫茲線圈的供電電流源,保持測(cè)試環(huán)境的純凈。因?yàn)殡娏髟纯梢援a(chǎn)生電流的頻率有限,采用信號(hào)發(fā)生器配合功率放大器ATA-4012對(duì)閉環(huán)式TMR電流傳感器進(jìn)行頻率響應(yīng)測(cè)試。將TMR電流傳感器的輸出接入雙通道示波器的A通道,同時(shí)將輸入信號(hào)一并接入示波器另一通道B。保持待測(cè)電流的幅值不變,改變其電流頻率,觀察閉環(huán)TMR電流傳感器的輸入和輸出信號(hào)之間的相位差,測(cè)量TMR電流傳感器時(shí)將電流設(shè)定為0.2A,得到下圖所示的不同頻率下閉環(huán)TMR電流傳感器的頻率響應(yīng)特性。
圖:閉環(huán)TMR電流傳感器的頻率響應(yīng)特性
從上圖可以看出,閉環(huán)TMR電流傳感器在DC到100kHz范圍內(nèi),基本上沒有太大的幅值衰減與相位延遲,從50kHz到1MHz范圍內(nèi),其幅值逐漸衰減,且相位的延遲程度逐漸增加。當(dāng)頻率為500kHz時(shí),閉環(huán)TMR電流傳感器的輸出電壓衰減了-3dB,此時(shí)輸出電壓的相位滯后了14°,因此閉環(huán)TMR電流傳感器的-3dB帶寬能夠達(dá)到500kHz。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
測(cè)試結(jié)果表明所設(shè)計(jì)閉環(huán)式TMR電流傳感器的靈敏度達(dá)到了200.03mV/A,線性度為0.2%,帶寬為500kHz。此外,通過(guò)對(duì)TMR電流傳感器進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)和測(cè)量誤差分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提算法能夠使TMR電流傳感器的輸出數(shù)據(jù)對(duì)溫度以及空間地磁場(chǎng)的敏感程度明顯降低。
安泰ATA-4012B高壓功率放大器:
圖:ATA-4012高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)
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