CCD磁动式氧含量分析仪的分析与设计

介绍常见气体磁化率，利用氧气顺磁性，且磁化率明显高于其它气体的物理特性，分析磁动式测量混合气体中氧气含量的方案。通过在非均匀磁场悬挂一对充氮玻璃小球构成测量池；采用光杠杆对哑铃球扭转的角度信号进行放大，由CCD对光点位置信号进行探测，以提高分析仪灵敏度和精度；由NO、NO2的磁化率特性分析这两种气体对分析仪的影响，说明测氧仪的应用环境。通过对CCD像元值随气体氧含量、温度变化规律的分析，得出分析仪的分辨率可达0．048％以上；CCD像元值随氧含量变化、随温度变化基本呈线性关系，数据处理后可使仪器有较高的精度。     

磁动式测氧仪数据特性的分析

从磁动式测氧仪的工作原理,分析仪器中充氮哑铃球的扭转角度与氧含量的关系.利用居里定律,推导气体的体积磁化率随温度的变化公式.实验测出测氧仪中光点在CCD的像元值随氧气百分比及温度变化的规律,得出对定标和温度补偿数据的处理可采用二次曲线拟合;在不同温度点对CCD像元值长时间观测比较,得出仪器的校零应采用曲线平移方案处理.     

基于FLANN和最小二乘的磁梯度计误差校正

在基于偶极子磁场分量梯度的水下磁异常定位方法中,三轴磁力计自身误差及两磁场坐标系配准误差等是限制水下定位精度的主要因素,因此有必要对其进行校正,补偿磁场分量梯度计测量值。建立了磁场分量梯度计的测量误差模型,提出了基于函数链接型神经网络(functional link artificial neural network,FLANN)和最小二乘法的磁场分量梯度计误差校正方法,给出了误差参数辨识及校正算法,数值仿真和实测数据证明了校正算法具有良好的收敛性,能显著地抑制磁场分量梯度测量误差,该校正方法为提高磁场分量梯度计性能提供了一种可行途径。     

三维磁场测量特斯拉计的研制

描述了一台新颖的测量加速器磁铁和插入件三维磁场分布的高精度特斯拉计.它由三维正交的磁场传感器探杆,温度探头,恒流源,HP34970A多通道数据采集器和PC机组成.软件采用LabVIEW编写,独有的软件温度补偿和非线性校正算法使仪器能够被校正到±100μ特斯拉的精度.上海原子核研究所(SINR)的核磁共振仪和校正磁铁能够把仪器校正的上限是1特斯拉.     

铸坯表面温度场测量仪的研究

基于面阵CCD(charge coupled device)的测温系统可以有效克服氧化皮对铸坯表面温度测量的干扰,近年来成为高温测量领域研究的热点。但CCD的非线性关系导致动态测温范围窄、低温段测量精度低。基于窄带带通滤光片建立了单光谱辐射CCD测温模型,据此研制了由滤光片、CCD、CCD信号处理器及DSP构成的铸坯表面温度场测量仪。通过一点标定和自适应调整光积分时间,扩展了CCD测温范围,同时改善了低温段的测量精度,使各温度段测量结果趋于等精度分布;采用4级流水线机制及DSP、工控机(industrial personal computer,IPC)2级数据处理结构,提高了系统的实时性;该仪器还具有暗电流补偿和以太网传输功能。通过黑体炉标定和现场测量,结果表明研制的测温仪满足铸坯表面温度场测量要求。     

宽动态范围红外测量系统的快速非均匀性校正

宽动态范围的红外辐射特性测量系统往往预设多个积分时间档位,并对每个积分时间逐一进行非均匀性校正。本文研究了不同积分时间下非均匀性校正系数有的差异问题,基于黑体定标法和积分时间法提出了新的非均匀性校正方法。该方法只需要得到两个积分时间和两个定标温度点即可得到全动态范围所有积分时间下的非线性校正系数,可在保证校正精度的同时减少辐射源温度点,降低校正时间。使用某Φ400mm口径的地基红外辐射特性测量系统对该方法进行了验证。结果表明,采用本文方法后图像的非均匀性由3.78%减小到0.24%。由4ms下的校正数据可知,得到的校正结果接近直接用该积分时间进行校正的精度。提出的方法简化了所需设备,降低了校正时间,具有实时性强、精度高等特点,适用于外场测量。     

光学成像在线测量塑料管径法的研究

塑料管径的测量是塑料管生产中极为重要的一个参数,提出了一种在线非接触测量管径的设计方案,论述了测量原理,给出了柯勒照明和物方远心成像系统的光路构成,并提出用CCD接收光信号后数据采集与处理方法,最后提出一种结构改进方法,以提高测量精度.通过进一步的实验和工程化改进,该方案可用于生产中为管径控制提供依据.     

基于无衍射光束的水平方位角测量方法研究

利用无衍射光束、透镜组和CCD相机建立一种水平方位角测量方法,以提高水平方位角测量的精度和稳定性。给出了水平方位角测量模型的构成和测量原理,阐述了整体测头的结构设计方案。对该测量方法精度及其影响因素进行了分析,同时用Zemax模拟成像系统光路并对光路进行优化仿真。与目前工程测量中普遍采用的方法相比,该测量方法能够获得更高的测量精度和稳定性,可用于盾构机的水平方位角测量、轴系校中曲线轴系布置等工程。     

CCD微阵列生物芯片扫描仪的研制

报导了CCD微阵列生物芯片扫描仪的光学系统 ,给出了光学系统的参考标准构型 ,并依据此构型研制出多分辨率CCD生物芯片扫描仪。实验采用不同浓度系列Cy3NHSester的DMS0溶液样点与微池溶液测定CCD生物芯片扫描仪的检测性能。初步实验数据表明 ,此扫描仪光路合理 ,精度满足生物芯片检测要求。     

基于Overhauser效应的磁场梯度探测器

为提高单探头磁力仪在自然环境中的抗干扰能力,设计了一种基于Overhauser效应的双探头磁场梯度探测器。文中介绍了Overhauser效应的基本原理,对仪器的射频激发系统、信号调理系统和频率计做了详细的描述。论文分析了射频系统的不稳定因素,并给出解决方案。针对拉莫尔旋进信号,提出一种基于FPGA的多通道测频算法,并对比测试使用该算法前后的结果,分析了实验数据。同时对仪器双探头的数据一致性进行比对,给出了测试方法和测试结果。最后将该仪器和商用仪器进行室内、室外以及磁异常探测等对比试验,结果表明,其性能接近商用仪器水平,具有野外操作便捷、测量磁场精度高、抗干扰能力强等优点,证明了所研制的基于Overhauser效应的磁场梯度探测器在梯度测量中的有效性。     

Correction of temperature dependency of a standard; case-study – magnetic flux density standard

Temperature dependence of measuring instruments represents one of the most influential error sources in measurement of most physical quantities. There are several methods of reducing or cancelling substantial temperature influence on instruments.

In this paper we are describing a calculative correction method in the field of precision magnetic flux density measurements, which involves mathematical correction of the instrument properties. For dc magnetic fields under 5 mT, nuclear magnetic resonance (NMR) measurements are both impractical and time-consuming and in some environments even impossible. To avoid complex NMR measurements, field coils as magnetic flux density transfer standards are often used. A method for correction of an air-cored field coil’s coil-constant in order to take into account its temperature dependence is presented. As a result, instead of a complex NMR measurement only a simple current and temperature measurement were needed to calculate the generated magnetic flux density with relative uncertainty of 0.025%.     

三维微细电解铣削加工的实时控制与检测

为了实现三维微细电解铣削加工过程的实时监测,建立了基于Labwindows/CVI软件平台的控制与检测系统。对该系统所采用的三维轨迹生成及控制策略,数据采集及抗干扰算法,加工时间误差补偿算法等进行了研究。首先,根据微细电解铣削加工的特点,分析了加工控制与检测系统的需求。接着,搭建了高精度的三维微细铣削加工实验硬件平台。然后,利用虚拟仪器平台建立了基于分层铣削加工方式的三维轨迹进给控制模块,并对刀具轨迹的优化进行了讨论。最后,介绍了数据采集及反馈控制模块以及实时控制的时间补偿函数。基于上述控制与检测系统,实验并成功加工出了单层尺寸为15μm×55μm×15μm的三层阶梯结构,结果表明,本系统可以满足微细电解铣削加工的高精度、快响应、稳定可靠等要求。     

高精度DY稳恒磁场测试仪的研制及应用

本文首次将霍尔效应与锁相技术结合起来，制成高精度稳恒磁场测试仪，并采用回归分析法，成功地用于监视器偏转线圈，特别是各种永磁校正元件的磁场分布的测量及分析，能对优化偏转线圈的结构，永磁校正元件的设计工作提供实际的指导。     

自适应环境温度变化的压力式温度仪表的研制

针对如今的市场对压力式温度仪表的精度和操作简洁性有了更高的要求,提出了一种毛细管补偿方法来解决环境温度变化对压力式温度仪表精度的影响。该补偿的原理是在测温系统中置入一个反向偏转机构,反向偏转机构连接一根新增的毛细管,当外部环境温度变化时引起毛细管中感温介质的压力变化,压力变化通过反向偏转机构带动指针的偏转来实现反向补偿。通过传动机构与弹簧管理论分析证明该补偿机构的有效性,并经实验对比了带补偿机构与无补偿机构测温仪表的测量误差,分析得出带补偿机构的温度仪表能使测温仪表的精度得到较大的提高。     

弹性体虚拟测量仪的研制及在喷油泵校正器装配中的应用

研制了用于测量ZHB型喷油泵校正器的预紧力和校正行程的高精度弹性体虚拟测量仪 ,介绍了仪器的测量原理、系统结构以及硬件和软件的设计方法。     

新型活塞裙部型面检测仪的研制

介绍一种新型活塞裙部型面检测仪机械结构和电路系统的设计方案。仪器用于测量活塞3个断面的大径尺寸,根据测量结果打印相应字样,并具有微机控制、中文显示、数据处理和故障诊断功能。     

虚拟仪器设计中压力传感器的BP神经网络温度非线形校正

压力传感器的输入输出特性大部存在非线性，且易受工作环境温度的影响。利用LabVIEW图形化编程语言，辅以多参量数据采集卡，采用了基于BP神经网络压力传感器非线性校正的模型、算法和实现方法，探讨了虚拟仪器系统中对压力传感器特性进行温度非线性校正。通过计算机仿真与应用，显示了在虚拟仪器系统中使用这种方法不但使压力传感器的性能得到了改善，而且计算时间短，准确度高，有实际应用价值。     

加入温度误差项的动态测量误差修正灰色模型

动态测量中的温度变化会使测量结果产生温度误差。采用插入高精度标准信号的误差实时分离方法无法将温度误差从测量信号中分离出来 ,因此必须在动态测量误差修正灰色模型中加入测量仪器的温度误差项 ,以提高模型的误差修正精度     

基于ARM的矫顽磁力仪的研制

设计了一种基于ARM的全自动矫顽磁力检测仪.该仪器以S3C2410为处理器,采用12位精度的串行AD TLV2544进行数据采集.将嵌入式Web服务器移植到ARM上,具有在线数据传输和远程故障诊断功能.同时采用了数控恒流源和开关电源退磁技术.该仪器检测精度高,测试样品体积大,温度适应性强,是一款适用于磁性材料矫顽力快速、准确检测的工业自动化仪器.