PSD微位移测量系统的设计与验证

以提高PSD输出微弱电流信号的稳定性和精度为目的,讨论了PSD驱动、运放电路的设计。主要考虑因素包括:两级精密运放选择,电源滤波模块设计,PCB设计中数模抗干扰,电源和地的处理,抗环境光干扰,PSD及其运放电路集成化,以及适应不同漫反射性质的被测物体的多路放大倍数设计等。最后,区别于传统的测量方案,采用一种基于标定测量的方法。通过音叉振动波形和定点距离测量实验,验证了PSD微位移测量系统的稳定性和精度都较好,测量范围20 mm,位移测量相对精度达到1.01%。     

新型步进电机式大坝变形自动监测仪器

步进电机式变形监测仪器具有可靠性高、原理直观、适用范围大等优点,在我国的大坝安全监测领域中得到了广泛的应用。但此类仪器目前还存在测量精度低、长导线干扰难以克服等技术难题。介绍了新型步进电机式变形监测仪器的工作原理,由于引入独特的结构设计和采用先进的电子测量技术,仪器的精度提高到0.1mm,较大程度地提升了仪器的技术水平和实用性。     

一种基于FPGA的水膜仪系统的设计与应用

为实现对水膜的高精度测量,设计了一种基于FPGA的水膜厚度检测仪,该系统由FPGA控制模块、超声波发射模块、回波信号接收模块、温度反馈模块和算法结算水膜厚度模块等构成,采用渡越时间检测法测量水膜厚度,根据实时温度反馈提高测量精度,通过算法减小误差。实验结果表明,该系统盲区小,测量范围2.25 mm～500 mm,精度达到0.1 mm,并且具有较高的稳定性,可以用于实际工作。     

基于PSD的水利工程变形监测系统设计及室内检验

为高精度实现水利工程变形测量,设计一套基于PSD的变形监测系统。将激光器安装在水利工程易出现变形的位置上,通过实时观察照射在PSD表面的光斑位置变化,测出水利工程水平和竖直方向的微位移。对PSD输出的信号进行处理,利用单片机对转换后的4路信号进行位置计算,并用遗传算法与LM-BP神经网络法相结合的模型对PSD进行非线性校正,将位置结果显示在数码管和系统界面上。监测系统在模拟水利工程环境的室内已检验设计功能,同时PSD作为新型传感器,分辨力高,信号处理简单,可代替其他监测设备广泛用于水利工程的变形监测。     

基于正弦调制的激光平面测量系统的研究

针对高精度的大平面测量,构建了一种基于正弦调制的激光平面测量系统。该系统以激光器（LD）为光源,位置敏感探测器（PSD）为光电探测器,通过柱面透镜扩束获得测量基准平面一激光平面。分析了影响系统测量精度的主要因素,提出采用光源正弦调制的方法,以提高测量系统的抗干扰能力。实验结果表明：该系统具有较高的测量精度和输出稳定性。     

一种一体式pH传感器的研制

为解决传统pH值在线监测仪器存在的传输距离短、测量信号易受干扰、温度补偿可靠性差等问题,设计了一种一体式封装的pH传感器,并介绍了传感器的测量原理、结构设计和测控电路设计.参照相关标准对传感器性能进行了实验验证,其响应时间为10 s,最大漂移为0.04 pH,温度补偿精度为0.03 pH.实验结果表明：传感器响应速度快、测量稳定性好、温度补偿可靠性高,特别适合于水环境监测与水质污染控制等领域的溶液酸碱度监测.     

基于MEC优化BP神经网络的PSD非线性校正

光电位置敏感传感器(PSD),特别是其B区存在非线性误差大、测量精度低的问题.针对现有神经网络校正方法的不足,提出一种基于思维进化计算(MEC)算法优化的神经网络校正模型.该方法首先应用MEC算法搜索最优神经网络初始权值和阈值,再利用LM算法训练BP神经网络,最后将训练好的神经网络用于PSD非线性校正.仿真实验结果表明,所提出的方法校正精度高,收敛速度快,泛化能力强,测试数据的平均误差被控制在0.005 mm以下.经过校正后的PSD在非线性区表现出与线性区相似的线性程度,提高了PSD的测量精度.     

基于PSD的长跨度孔系同轴度误差测量系统

以激光作为准直基准,研制了基于位置敏感探测器(PSD)的长跨度孔系同轴度误差测量系统。多功能测头在孔系内通过自定心机构确定各被测截面,测头前端的PSD检测激光光斑位置以确定各孔截面中心坐标,并进而评定出孔系同轴度误差。推导出激光自准直数学模型,根据该模型由四自由度工作台调整激光器位置,实现了激光自准直。使用本测量系统完成了激光自准直实验和孔系同轴度误差测量实验。实验结果表明:经准直后激光束与工件两端孔中心连线之间的偏差在±0.032 mm以内,与三坐标测量机相比,本系统同轴度误差测量的相对误差为8%,具备了较高的准直精度和同轴度误差测量精度。     

蓝宝石晶体高温传感技术研究

针对恶劣环境下高温测量的需要,研究了一种新型光纤高温传感系统;该系统基于白光偏振干涉技术,以蓝宝石晶体为测温材料来进行温度测量,其测量温度可达1600℃.从蓝宝石晶体材料、测温原理、传感头结构设计以及信号处理方法等方面对测温系统进行理论探讨.最后,对测温系统进行了实验验证,利用现有实验条件证明了在0～700℃范围内该系统具有很好的测量精度.     

基于超声波测距的巷道两帮变形量测量系统设计

针对传统的收敛计人工测量法测量矿山巷道变形量费时、费力的缺点,提出基于超声波测距的巷道两帮变形量测量系统设计方案。该系统采用C8051F340单片机控制超声波探头进行超声波的发射和接收,通过温度补偿模块测量实时的环境温度,根据超声波在空气中的传播速度与温度的关系得到实际的超声波速度,并根据超声波测距原理计算巷道两帮的距离。实际测试结果表明,该系统实现了对巷道两帮变形量的实时测量,测量精度为1 mm。     

基于数据挖掘的电力仪表图像智能监控系统设计

现有的电力仪表图像智能监控系统存在着稳定性差、效率低下的弊端,为了解决上述问题,引入数据挖掘技术对电力仪表图像智能监控系统进行设计与研究。电力仪表图像智能监控系统硬件设计包括图像采集单元、数据挖掘单元、无线通信单元与控制器单元设计,软件设计包括数据挖掘终端节点软件、无线通信协调器节点软件与控制器软件设计。通过系统硬件与软件的设计,实现了电力仪表图像智能监控系统的运行。通过仿真对比实验得到,与现有的电力仪表图像智能监控系统相比,设计的电力仪表图像智能监控系统极大地提升了系统的稳定性与监控效率,充分说明设计的电力仪表图像智能监控系统具备更好的监控性能。     

一种新型的矿井通风智能监测系统

介绍了一种新型的矿井智能监测系统的结构、组成、工作原理及性能指标,并对仪器的测频精度进行了分析。该智能监测仪通过对井下风压、风速、温度等参数的监测,找出煤矿通风系统存在的隐患。这对提高煤矿安全生产具有重要的现实意义。     

基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。     

RFID技术在监控管理系统中的应用

现有的监控设备主要有视频监控、红外感应和磁感应门等,监控方式主要分为主动型和被动型两种。它们应用于监控管理都存在明显的弱点,而RFID技术具有存储量大、可读可写、穿透力强、、环境适应性好等特点,是唯一可以实现同时识别多目标的自动识别技术。将RFID技术应用在监控管理中,可以通过网络实现实时监控管理,大大提高系统的监管程度。     

一种基于LabVIEW的相位法PSD微位移测量系统设计

基于相位法的位置敏感探测器(PSD)检测技术较之幅值法具有处理电路简单、检测精度高、抗干扰能力强、环境适应性好等优点.利用二维双面分流型PSD和LabVIEW虚拟仪器平台,实现了基于相位法的PSD微位移测量系统的设计.实验表明:PSD输出信号的相位差和光斑位置具有良好的线性关系,非线性误差小于0.1％.     

基于NI的苯乙腈反应釜控制系统

系统设计采用虚拟仪器技术,以PXI模块化仪器为基础组成测量控制系统实现对苯乙腈生产自动控制;控制算法采用神经网络模糊PID控制,系统控制精度达到±1℃,并具有较强适应性和鲁棒性。     

网络化虚拟仪器技术在煤矿监测系统中的应用

针对现有煤矿监测系统在信息传输过程中存在的问题,文章提出了采用网络化虚拟仪器和现场总线技术对其进行改造的方案。改造后的煤矿监测系统通过CAN智能检测节点、CAN接口卡传输监测信息到测量服务器,采用LabVIWE编制虚拟仪器系统,对监测数据进行分析处理,实现了监测信息的共享和控制信息的反馈与传输。     

海洋条件对一回路松脱部件监测系统的影响分析

为保障海洋核动力装置反应堆一回路的运行安全,需要对一回路冷却剂内易松脱部件实施有效的监测。松脱部件监测系统是监测反应堆一回路冷却剂零部件松脱事件的专有系统。为提高海洋运行环境下系统监测有效性,分析了因海洋环境特征及反应堆结构特殊性带来的松脱部件监测本底噪声复杂、探测灵敏度提高、前端仪表性能要求提高、声传播路径变化、电气设备维修更换、报警分析困难、海洋机械环境适应性待验证等多项设计闲难,并给出了解决思路和建议。该研究对海洋环境运行下压水堆一回路松脱部件系统的设计具有指导意义。     

基于ZigBee的便携式无线桥梁健康状况监测技术的研究

针对目前国内桥梁健康状况监测系统存在结构复杂、成本过高、难以长期监测等一系列问题,提出一种基于ZigBee技术的桥梁健康状况监测系统;该系统由前端采集和远程监控两模块组成,前端模块采用动态电阻应变仪采集桥梁结构应变等参数,远程模块利用ZigBee技术与前端模块建立无线通信链路并获得前端采集的数据进行后期处理,分析监测桥梁健康状况;本方案中两模块均采用ARM9处理器,嵌入式Linux操作系统及ZigBee传输技术,结构简单,易实现。