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公开(公告)号：CN118707165A
公开(公告)日：2024-09-27
申请号：CN202410903927.X
申请日：2024-07-08
申请人： 中国电力科学研究院有限公司 , 合肥工业大学 , 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
IPC分类号： G01R1/28 , G01R33/032 , G01R33/12 , G01N21/64 , G01N21/01 , G01N22/00 , G01N27/00 , G05B19/042
摘要： 本发明公开了一种多频微波生成模块及方法在量子传感系统的应用，包括光路模块，用于发射激光聚焦于金刚石NV色心样品上，激发NV色心；多频微波生成模块，用于生成不同载波频率和对应调制频率的已调微波信号，经微波放大器放大后，传递到微波天线上；光电探测器，用于接收样品中的NV色心受到激发后发出的荧光信号，通过光路聚焦到光电探测器中心转换成电压信号。本发明结构简单，利用多频调制技术在NV色心上施加多个不同频率的微波场，通过不同频率下获得的NV色心的荧光信号来获取信息，与传统的连续波探测法相比，具有更高的测量速度和更低的使用成本，为NV色心测量系统在电力测量领域提供了更可靠和高效的解决方案。
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公开(公告)号：CN118671669A
公开(公告)日：2024-09-20
申请号：CN202410906693.4
申请日：2024-07-08
申请人： 中国电力科学研究院有限公司 , 合肥工业大学 , 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
IPC分类号： G01R33/032 , G01R33/12 , G01N21/64 , G01N21/01 , G01N22/00 , G01N27/00 , G05B19/042
摘要： 本发明公开了一种基于数模控制的金刚石NV色心量子传感频率跟随方法，包括以下步骤：设置偏置磁场，激发含有NV色心的金刚石，完成初始化的工作；在待测磁场环境下，激发含有NV色心的金刚石产生荧光强度信号；将荧光强度信号转化为电信号；对电信号进行PID控制及差分处理；将经过差分后的信号传给FPGA控制单元计算出金刚石NV色心谐振频率的偏移量，通过数模控制方法控制微波源的中心频率产生对应频率的校正量，更新微波源的中心频率。本发明通过对信号进行PID控制和差分等误差校正处理，可以准确控制微波源的中心频率，使微波源中心频率的变化和金刚石NV色心发出荧光强度的变化保持一致，提高了金刚石NV色心谐振频率的跟随精度和速度。
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公开(公告)号：CN118655502A
公开(公告)日：2024-09-17
申请号：CN202410587717.4
申请日：2024-05-13
申请人： 中国电力科学研究院有限公司 , 合肥工业大学
IPC分类号： G01R33/032 , H03L7/093 , H03L7/16 , H03B19/14 , G01R33/00
摘要： 本发明公开了一种基于FPGA控制的频率捷变方法、模块及量子传感系统，将恒温晶振产生的时钟信号f_1输入PLL，将PLL基于输入参考信号倍频输出的高频时钟信号f_2输入DDS芯片的时钟输入端，通过FPGA基于频率控制指令FTW计算频率控制字M，并通过高速IO口将所述频率控制字M以二进制的形式写入DDS芯片n位相位累加器对应的寄存器；DDS芯片根据时钟信号f_2和频率控制字M输出微波频率调节信号f_3。利用FPGA灵活性和计算效率高的优势，将其作为频率源输出信号的控制核心，可以在ns级时间尺度内完成频率的跳变输出。此外，相比于成品微波源，结构较为简单的同时大大降低了硬件成本。
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公开(公告)号：CN118465645A
公开(公告)日：2024-08-09
申请号：CN202410587719.3
申请日：2024-05-13
申请人： 合肥工业大学 , 中国电力科学研究院有限公司
IPC分类号： G01R33/032
摘要： 本发明公开了一种基于金刚石NV色心的频率捷变跟踪量子传感系统，通过快速改变寄存器中频率调谐字来实现频率的快速跳变，利用金刚石NV色心荧光谱线的一阶微分谱线荧光幅值与频率的线性区域，通过锁相模块解调幅值的变化使得微波源模块能够快速补偿频率偏差值，完成微波共振频率的快速动态跟踪，大大缩短系统一次测量的时间，将量子传感系统的采样率提升至10k以上，满足电力测量领域对互感器向后兼容的需求。
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公开(公告)号：CN118444218A
公开(公告)日：2024-08-06
申请号：CN202410903910.4
申请日：2024-07-08
申请人： 合肥工业大学 , 中国电力科学研究院有限公司 , 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
摘要： 本发明公开了基于FPGA的金刚石NV色心量子传感自适应解调方法及系统，涉及量子传感技术领域，方法包括：对输入信号数字化采样以得到采样信号；根据输入信号的特征生成相应的参考信号，参考信号与输入信号的频率和相位相匹配；通过CIC滤波器模块对采样信号降频处理；通过自适应滤波器模块对降频后的采样信号与参考信号比较，依据采样信号特征动态调整滤波器参数，使得从采样信号中获取与参考信号频率相同的目标信号；通过对目标信号进行幅值提取获得最终的解调信号，再解调信号转换为模拟信号以实时输出。通过结合CIC滤波器模块与自适应滤波器模块以替代传统的数字锁相放大器，节约了硬件资源，提升了执行速度，并增强了系统对环境变化的适应性。
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公开(公告)号：CN118746705A
公开(公告)日：2024-10-08
申请号：CN202410769263.2
申请日：2024-06-14
申请人： 中国电力科学研究院有限公司 , 中国电力科学研究院有限公司武汉分院 , 国家电网有限公司 , 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院
IPC分类号： G01R19/00 , G01R29/08 , G01R33/032
摘要： 本发明公开了一种固态自旋的传感系统，属于电磁场测量与计量技术领域。本发明系统，包括：微波源组、微波环形器、微波功率放大器、微波天线、NV色心、时序控制单元、激光源、二相色镜、光电探测器、差分放大器和锁相放大器；所述NV色心在接收到所述放大的射频信号、激光信号及待测磁场信号后，产生红色荧光信号，所述光电探测器对所述红色荧光信号进行捕获，并将捕获的红色荧光信号转换为电信号，所述差分锁相器及所述锁相放大器对所述电信号依次进行差分滤波处理及解调处理，输出所述待测传输线的传感信号。本发明能够测量出高信噪比的传感数据，满足了高精确度数据的需求，因此为电力系统的现代化和智能化发展提供了强有力的技术支撑。
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公开(公告)号：CN116593949B
公开(公告)日：2024-05-14
申请号：CN202310003901.5
申请日：2023-01-03
申请人： 中国电力科学研究院有限公司 , 中国电力科学研究院有限公司武汉分院 , 国家电网有限公司
IPC分类号： G01R33/24 , G01R33/032
摘要： 一种量子高速调控磁测量方法及系统，该方法包括：激光源向金刚石NV色心发射激光以使金刚石NV色心发出荧光强度信号；区域频率定位部件测量得到当前待测磁场强度，基于当前待测磁场强度得到初步定位频率，并将初步定位频率发送至微波调制器；微波调制器以初步定位频率为中心拓展频率范围，并以拓展后频率范围作为一个周期进行循环扫频；数据采集及处理系统采集不同扫描频率下的荧光强度信号，对不同扫描频率下的荧光强度信号进行解析，得到不同波谷处的频率值，并根据不同波谷处的频率值与中心频率值，得到不同的磁场强度。通过本发明实施例提供的方法及系统，可以减小扫频所需时间，从而提高整个量子测量的采样率，采样率有望提高至10kHz以上。
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公开(公告)号：CN117092395A
公开(公告)日：2023-11-21
申请号：CN202310874219.3
申请日：2023-07-17
申请人： 中国电力科学研究院有限公司 , 中国电力科学研究院有限公司武汉分院 , 国家高电压计量站 , 国家电网有限公司
IPC分类号： G01R19/00
摘要： 本发明公开了一种基于量子电压的电信号测量方法及系统，其中方法包括：S1:在初始t0时刻，输出周期为ΔT的台阶脉冲信号，并设置输出量子电压值u0；S2:经过预设的延时Δt时间后，输出周期为ΔT的采样脉冲信号，基于采样率fs对量子电压与待测信号进行差分采样，在Δts时间后结束采样；S3:在结束采样后，基于获取的采样区间Δts内的差分采样值，计算采样区间中间时刻的差分电压值ud0和中间时刻的近似曲线斜率u′0，基于所述量子电压值u0、所述近似曲线斜率u′0以及所述差分电压值ud0计算下一次输出的量子电压值u1；S4:将输出周期ΔT作为一个周期，重复执行步骤S1至S3，依次设置输出量子电压值，基于所述量子电压值对电信号进行测量。
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公开(公告)号：CN116804722A
公开(公告)日：2023-09-26
申请号：CN202311047534.5
申请日：2023-08-21
申请人： 中国电力科学研究院有限公司 , 中国电力科学研究院有限公司武汉分院 , 国家电网有限公司 , 国家高电压计量站
IPC分类号： G01R33/032
摘要： 本发明公开了一种区域定位扫频的量子高速调控磁测量方法及系统。其中，方法包括：将互感器环套设在被测一次电流母线上，通过激光器发射出预定波长的激光照射在互感器环内设置的金刚石上；通过放置在金刚石邻近位置处的磁传感器获取测量磁场值，并根据测量磁场值以及磁传感器的误差，确定波谷区域扫频范围；通过微波源在波谷区域扫频范围内向金刚石辐射微波；光电探测器接收金刚石在激光和微波作用下产生的不同频率的红色荧光，并对红色荧光的强度信号进行解析，确定波谷的频率值；光电探测器根据波谷的频率值，计算被测一次电流母线的磁场强度。
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公开(公告)号：CN114814330A
公开(公告)日：2022-07-29
申请号：CN202111299826.9
申请日：2021-11-04
申请人： 中国电力科学研究院有限公司 , 国网浙江省电力有限公司营销服务中心 , 中国电力科学研究院有限公司武汉分院 , 国家电网有限公司
摘要： 本发明公开了一种铁心‑环形阵列多环磁敏电流传感器及电流测量方法，包括：利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号；利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号；利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流。本发明以双气隙铁心为第一环结构，以安装多块磁敏芯片的无铁心环形阵列为第二环结构，基于零磁通原理设计闭环反馈结构，通过数字信号处理结合两路测量结果确定电流大小，电流传感器结合铁心结构和无铁心结构的优势，能够有效减少偏心、串扰等误差影响，基于隧道磁电阻元件实现高准确度的电流测量。
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