[發明專利]一種測量超導單元傳輸交流損耗的方法

有效

• 申請號: 202011485033.1
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112858791B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 楊文將;宋東彬;劉宇;劉汝婧;白明亮;王少鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于超導電力技術領域，是一種簡捷有效測量超導單元傳輸交流損耗的方法，包括多通道高精度數據采集卡、交流損耗求解程序模塊和顯示系統。工作時，所述多通道高精度數據采集卡將采集的超導模擬電壓信號和超導模擬電流信號轉換成數字信號傳送至所述交流損耗求解程序模塊，然后在所述交流損耗求解程序模塊中應用統計學原理求解待測超導單元的交流損耗，最后通過顯示系統實現動態可視化測量。該方法具有交流損耗計算響應時間短的特點，便于在超導實際應用中的實時測量與監控。

技術領域：

本發明屬于超導電力技術領域，更具體地，涉及一種測量超導單元傳輸交流損耗的方法。

背景技術：

超導體的交流損耗是指在交變磁場或交變傳輸電流工作場所下運行產生的損耗。目前，對超導體交流損耗的實驗研究，主要形成了以熱測法、電測法和磁測法為主的三種測試技術。其中，由于電測法操作簡單，測試速度快，是目前測量超導體交流損耗的最常用方法。最主流的電測法是通過鎖相放大器以電流信號為基準“鎖”住超導單元電壓中與電流同相的成分，由于電流信號的不穩定因素，導致鎖相放大器易“失鎖”。此外，另一部分學者通過補償信號將超導單元中的感性分量消去以達到“鎖相”效果，此方法同樣亦存在因電流不穩造成“鎖相”失準。“鎖相”原理一次只能測一個結果，帶來的誤差不可避免。

發明內容：

為了避免因“鎖相”不穩和失準對超導交流損耗測試帶來的誤差，本發明提出一種基于信號調理原理實現交流損耗每秒多次計算結果，最后應用統計學原理得到超導單元的交流損耗以及不確定度，提高測量結果可信度。并且該方法具有交流損耗計算響應時間短的特點，便于在超導實際應用中的實時測量與監控。

為實現上述目的，本發明提供采用的技術方案如下：

一種測量超導單元傳輸交流損耗的方法，其特征在于，包括多通道高精度數據采集卡、交流損耗求解程序模塊和顯示系統；工作時，所述多通道高精度數據采集卡將采集的超導模擬電壓信號和超導模擬電流信號轉換成數字信號傳送至所述交流損耗求解程序模塊，然后在所述交流損耗求解程序模塊中實時求解待測超導單元的交流損耗，最后通過顯示系統實現動態可視化測量；所述交流損耗求解程序模塊包括濾波模塊、頻率檢測模塊、基向量信號生成模塊、信號調理模塊、周期平均功率求解模塊、交流損耗求解模塊；所述濾波模塊用來過濾掉轉化后超導數字信號中的非主頻信號；所述頻率檢測模塊用來檢測轉化后超導數字信號的基準頻率，為所述基向量信號生成模塊提供基準；所述基向量信號生成模塊根據頻率檢測模塊提供的基準頻率生成兩個單位正交正弦數字信號；所述信號調理模塊將轉化后超導數字電壓信號和超導數字電流信號分別與基向量信號生成模塊生成的兩個單位正交正弦數字信號相乘，得到四個調理正弦數字信號；所述周期平均功率求解模塊對所述信號調理模塊生成的四個調理正弦數字信號進行周期平均計算，得到四個求解變量；所述交流損耗求解模塊利用所述周期平均功率模塊得到的四個求解變量計算交流損耗，并利用統計學原理消除信號中噪聲對求解結果的干擾，得到交流損耗平均值及相對不確定度。

優選地，所述交流損耗求解程序模塊包括濾波模塊、頻率檢測模塊、基向量信號生成模塊、信號調理模塊、周期平均功率求解模塊、交流損耗求解模塊。

優選地，所述濾波模塊采用帶通濾波算法對轉化后的超導數字電壓信號和超導數字電流信號進行濾波，將數字信號中大部分的直流信號、倍頻信號和非倍頻信號等非主頻信號濾掉，然后將濾波后的信號顯示在所述顯示系統。

優選地，所述基向量信號生成模塊根據頻率檢測模塊提供的基準頻率f₁生成兩個單位正交正弦數字信號sin(2πf₁t)和cos(2πf₁t)。

優選地，所述信號調理模塊將轉化后超導數字電壓信號u和超導數字電流信號i分別與基向量信號生成模塊生成的兩個單位正交正弦數字信號相乘，得到四個調理正弦數字信號：u*sin(2πf₁t)，u*cos(2πf₁t)，i*sin(2πf₁t)和i*cos(2πf₁t)。