基于FPGA的在线电磁钢轨探伤系统

针对钢轨探伤的快速性要求,介绍了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的在线电磁钢轨探伤算法与系统实现方法。搭建了实验系统,实现了电磁感应信号预处理、采集、损伤特征提取和网络数据传输的功能,其中,激励信号合成、信号解调算法、ADC和DAC的时序控制、损伤特征提取由FPGA实现。通过FPGA的流水线、多通道并行设计,使接口芯片时序控制和损伤特征提取算法实现了同步,相对于单处理器处理系统提高了运算效率与系统的实时性。通过损伤探测实验,验证了损伤提取算法的正确性。对系统性能分析表明,系统在高速场景下有良好的应用前景。     

基于数字锁相放大算法的电磁传感器探伤研究

微弱的电磁涡流信号不易检测,限制了其在钢轨探伤领域的使用.基于电磁涡流检测的基本原理,设计了使用内参考的正交相敏检波器和数字化的低通滤波器级联构成数字锁相放大算法,并对其进行了仿真验证.利用NI-PXI控制器控制信号发生和采集板卡,设计了电磁探伤传感器和外围电路,结合数字锁相放大算法构成钢轨探伤平台,对有损伤的钢轨试样进行不同频率的实测,有效地检测出了钢轨损伤.     

面向机器人运动跟踪的电磁定位系统

电磁定位具有精度高、速度快和易实现等优点,所以对手术、室内和室外机器人跟踪是一个良好的选择。电磁定位以交变电磁信号作为源信号。交变的电流信号激励发射线圈（信号激励部件）在空间中产生交变的电磁场,感应线圈（信号感应部件）在交变的电磁场中输出频率相同的信号。根据输出信号的幅值和相位信息,我们可以计算出感应线圈相对于发射线圈的位置和方向信息。本文面向机器人定位跟踪,介绍电磁定位系统的原理与实现,包括磁场模型、电磁定位算法与系统软硬件的搭建与实验。本文介绍两种不同的激励模式,分别为分时激励3轴正交发射线圈模式与同时激励2轴正交发射线圈模式,两种模式中的感应线圈均采用3轴正交线圈。实验结果表明,定位系统可以达到1 mm的定位精度。     

基于电磁导航的智能车信号检测技术研究

介绍了电磁导航智能车的信号检测方法.通过对电磁信号线特征的分析,提出了传感器排布方案、信号处理电路设计以及差比和信号处理算法,该方案可降低功耗,使智能车对电磁信号线的定位更加准确,提高智能车的运行速度和平稳性.     

基于深度学习的计算机显示器电磁信息泄漏识别

本文以计算机显示设备泄漏电磁信号为研究对象,对于人工提取特征识别电磁泄漏信号存在的主观性强、特征冗余的问题,区别于传统基于经验的人工特征提取模式,利用人工智能深度学习方法,使用处理图像的深度学习技术应用于电磁信息泄漏特征识别,提出了一种基于卷积神经网络的识别方法.该方法首先提取电磁泄漏信号的时频谱信息作为卷积神经网络模型的输入,然后利用模型的自学习能力提取深层特征,实现对不同分辨率来源电磁泄漏信号的识别,识别准确率达到98％,单信号检测时间仅需40 ms,验证了卷积神经网络应用于电磁泄漏信号识别的有效性,为电磁泄漏预警与防护提供了重要依据,为电磁泄漏视频信号还原复现提供有力支撑.     

基于PIC单片机的找水系统设计

通过分析时间域电磁法（ TEM）探测原理,简化了磁感应线圈设计,设计了以PIC单片机作为控制核心,集成了信号发生单元、接收处理单元和数据传输单元的检测系统,开展了现场测试。测试结果表明：该系统可有效实现对套管外部地层信息的探测,准确区分油水界面,有效径向探测距离可以达到0.8 m,具有控制便捷、探测距离远、性能可靠、集成度高以及功耗低的特点,为套后油层水淹监测提供了新方法。     

矿用本质安全型线阵列X射线接收箱设计

针对矿用隔爆型线阵列X射线接收箱不适应高带速输送带无损探伤,且对于宽带面输送带无损探伤时存在隔爆外壳加工困难、质量大等问题,设计了一种以FPGA为核心的矿用本质安全型线阵列X射线接收箱。该X射线接收箱由信号探测板及信号处理板组成,信号处理板支持4条总线接入,每条总线最多级联6块信号探测板,每块信号探测板搭载4个X射线探测器,X射线探测器的像元间距为1.6mm且具备16个探测通道,因此X射线接收箱检测宽度可达2.4m。信号探测板用于采集经输送带衰减后的X射线信号并转换为线阵列X射线图像数据,信号处理板实现对信号探测板图像数据的同步高速采集和处理,同时采集输送带实时运行速度,并通过千兆以太网接口传输数据。测试结果表明,该X射线接收箱具有质量小、安装方便等特点,满足高带速、宽带面的煤矿钢丝绳芯输送带X射线无损探伤的需求。     

用于油气管道智能封堵的电磁双向通信技术研究

相对于传统的管内带压开孔封堵技术,高压智能封堵技术具有很大优势,应用前景广阔;而管内外通信技术是研发智能封堵系统的关键技术之一;针对智能封堵现场干扰强、通信速率要求不高,而金属管道对高频信号衰减大的特点,提出了一种基于频率调制和频域解调的管内外超低频电磁双向通信方法,并研发了相应的通信系统;该系统采用两个不同频率的超低频电磁信号分别表示码元0和1;发射线圈在MCU软件控制下发射频率调制的电磁信号,接收线圈将电磁信号转换为电信号;该电信号经过滤波、放大和高精度A/D采集,得到数字信号;将该数字信号送入MCU,通过实时对该数字信号作DFT,并搜索信号DFT幅度谱的最大峰值所对应的频率,来实现信号的解调解码.通过实验室模拟试验,验证了所研制的管内外电磁双向通信系统可完成向管内智能封堵器正确发送指令,同时将管内封堵器的动作状态返回地面控制单元,从而可保证管内智能封堵作业的准确可靠.     

钢丝绳定量探伤传感器的研究

文中介绍了钢丝绳损伤信号的特点及电磁探伤原理；设计了损伤信号识别传感器，进而可实现对钢丝绳余留强度的估算。     

三维梯度矢量瞬变电磁仪的建模及其仪器研制

为了探索和解决瞬变电磁物探在空间信息解析方面存在多解性问题,提出三分量梯度矢量瞬变电磁法模型和仪器方案,解决瞬变电磁探测深度的计算依赖于地层电导率和磁导率的问题。新型模型和仪器采集探测点的二次场三分量数据,得到其梯度矢量方向和大小,结合测点之间的距离和空间三角函数关系,计算出探测方向中低阻体的方位和距离。新型瞬变电磁仪在煤矿工作面的超前探测得到试用,验证预期效果,推广到物探工程应用中。