降水粒子的成像探测技术及仪器初探

降水粒子识别在天气现象的自动观测、人工影响天气及天气雷达定标等领域有重要应用。针对降水粒子的形状测量,总结了两种成像探测仪器的原理、主要技术指标、功能及应用情况;提出一种基于线阵CCD的降水粒子狭缝摄像方法,分析了CCD对降水粒子的线扫描过程及粒子形状获取过程;构建了降水粒子测量的光学系统,成像系统采用远心光路以提高测量精度,照明系统采用克拉照明以获得均匀照明;最后分析了待解决的问题。     

基于线阵CCD的降水粒子探测高速数据采集系统

针对线阵CCD图像扫描技术探测降水粒子的情况,设计了一种基于高速模数转换器(ADC)、先进先出缓存器(FIFO)和数字信号处处理器(DSP)的线阵CCD数据采集系统。能实现以该线阵CCD驱动时序最高频率16.6 MHz的数据采集,系统运行稳定;数据存储和处理循环进行,保证信号转换的稳定性和避免数据存储丢失;详细描述前端调理电路、数据采集系统的原理、硬件构成和逻辑控制模块,给出了数据处理算法设计和系统试验结果。     

基于线阵CCD的交通信息采集和检测系统设计与实现

设计并实现了一种基于线阵CCD的交通信息采集和检测系统.该系统利用线阵CCD连续快速记录通过检测断面的车辆的线阵图像,并从该序列线阵图像中获取车牌号码、车辆存在、车辆速度、车辆类型、交通占有率和流量等各种交通参数,并通过TCP/IP协议向监控中心实时传递需要的数据信息.与传统的视频检测系统相比,该系统具有实时性高,检测准确,功能丰富等优点,在实际工程中使用效果良好.     

基于ARM的线阵CCD测量系统应用分析

介绍了一种基于LPC2106的线阵CCD测量系统，其中应用了ARM微处理器，系统主要包括：线阵CCD传感器、模数转换器、ARM微处理器、显示模块及控制电路等几部分．阐述了线阵CCD的光采集工作原理和驱动脉冲的产生原理，以及ARM芯片LPC2106的软硬件设计和系统其他模块的具体操作．     

基于线阵图像传感器的新型空间滤波测速仪

为了实现对固体表面运动速度的高精度测量,建立了一套基于线阵图像传感器的新型空间滤波测速仪系统,提出了一种确定系统误差来源的新方法。图像传感器在系统中既作为探测器又作为空间滤波器使用,系统结构得到了很大的简化。在理论上对线阵图像传感器的空间滤波特性进行了分析,并设计了图像传感器的驱动电路、信号采集和预处理电路。测量了由高精度转台作为主动轮的传送带速度和日光灯的发光频率。实验结果表明,传送带速度测量精度在0.77%以内,11 min 内的测量不确定度为0.66%;而在不使用成像系统的条件下直接测量日光灯的发光频率时,测量不确定度在0.056%以内,提高了一个数量级。总之,该测速仪能够基本满足传送带表面运动速度测量的实时、非接触、稳定和高精度等要求。     

基于CCD技术的玻璃测厚系统

针对传统厚度测量方法的弊端,研究了利用半导体激光和线阵电荷耦合元件(CCD)组成的在600 ℃高温条件下的一套非接触式、在线玻璃厚度检测系统.利用几何光学中光的反射和折射原理对玻璃进行非接触测量,选用TCD1501C线阵CCD作为图像传感器,设计了CCD视频信号处理电路.玻璃厚度测量的精度能达到0.01 mm(测量范围在2～20 mm).     

基于DSP和线阵CCD外螺纹几何参数非接触测量方法研究

为了提高外螺纹尺寸检测的精度并实现自动化测量,文章提出了基于线阵CCD的非接触测量方法,建立了包括图像数据自动采集和尺寸计算的测量系统,该系统通过控制高精度的线阵CCD扫描外螺纹在平行光场中的投影并结合光电编码器来获取螺纹图像。文章详细介绍了线阵CCD驱动电路的实现,以TMS320F2812为信号处理器的线阵CCD在线测量系统的硬件结构与软件设计。     

基于光阻原理的降水现象测量系统研究

降水是气象观测的常规项目,是研究全球水热循环和气候变化的重要参数。实现降水现象自动观测是我国气象领域未来发展规划的一项重要内容。介绍了一种激光降水现象测量系统,设计了激光对射式光学测量结构,实现了对降水粒子遮光信号的精确捕获;研制了基于相关原理的微弱信号检测系统,保证粒子速度、粒径等信息的准确测量;在数据信号处理上,采用了数据平滑算法降低了系统噪声。研制的系统能够准确完成雨滴谱分布、降水量、降水类型的测量,并且与雨量筒和国外同类仪器进行了观测比对, 数据具有较好的一致性,能满足对降水现象自动观测的要求。     

基于线阵CCD的线路方向测量系统的开发

该系统硬件设备采用长距离准直激光光源、CCD图像传感器、旋转编码器、系统终端PC等器件,利用线阵CCD测量技术、数据处理技术、多信息传感融合技术等高新技术,能够对铁路路轨区段(长度≤200m)轨道几何形状进行高精度检测,将线路轨向测量结果直接数字化显示,为线路设备维修提供可靠的测量数据,解决了既有方法测量精度差、效率低的问题,能满足铁路工务系统作业要求、提高作业质量。     

基于Ethernet的线阵CCD数据采集系统

设计了一种基于Ethernet的线阵CCD数据采集系统,通过FPGA对线阵CCD输出的数据进行采集,并通过在FPGA生成的nios2软核中移植μClinux构建具有网络功能的嵌入式系统,然后通过Ethernet将线阵CCD数据传输到上位机.详细介绍了整个数据采集系统的硬件系统和软件,系统的设计和上位机接收软件的设计.实现了基于Ethernet线阵CCD图像采集,传输以及图像的接收.     

基于光电二极管阵列的成像测量系统设计及其应用

为了实现在机载条件下对降水粒子进行成像测量,设计了一种基于光电二极管阵列的成像测量系统。该测量系统由光学系统、硬件系统和软件系统三部分组成,其中光学系统可实现激光光束整形和对粒子进行成像;硬件系统则由前端信号调理电路和FPGA控制电路两部分组成,主要实现粒子图像信号的采集与处理;软件系统则包含下位机软件系统和上位机软件系统两部分,可实现对粒子图像的压缩、显示和存储。室内标定实验结果表明,系统探测的分辨率为60um,可探测粒径范围是60um～7400um;外场飞行试验表明,所设计的系统可满足在机载飞行条件下对降水粒子进行成像测量的要求。     

推扫式红外相机数据处理系统原理与设计

推扫式红外相机采用线列探测器成像.根据线列探测器自身的特点,为了获得高质量的红外图像,从红外相机硬件系统获得的数据需要经过累加平均、转置校正、错位校正、背景减除、非均匀性校正等处理.介绍了推扫式红外相机各个数据处理步骤的基本原理,设计并优化了数据处理的流程,并基于VC6.0实现了完整的数据处理系统.系统能实时处理、显示图像(或数据曲线),并实时存储,在实验中获取了良好的红外图像.     

基于增量贝叶斯的双偏振气象雷达降水粒子分类方法

面对降水粒子分类过程中可能存在的样本数不足,样本质量不高的问题,提出一种基于增量贝叶斯的双偏振气象雷达降水粒子分类方法。该方法首先处理有标签的训练数据集,获取属性节点和类节点之间的条件概率表构建朴素贝叶斯分类器;接着使用朴素贝叶斯分类器分类无标签数据,判断类置信度值后将符合条件的数据追加到训练数据集中,最后修正朴素贝叶斯分类器完成增量学习,得到增量贝叶斯分类器实现降水粒子分类。增量贝叶斯分类器不仅能够增加有效的数据样本,还能够及时更新分类器从而提高其泛化性和适应性,分类结果的准确性也得到了一定的改善。     

直线型超声电机电参量的测试研究

超声电机电参量的测量是指其启动和制动过程中电流及电压的测量,使用一般的传统仪器很难满足这一测量要求.该文利用LabVIEW软件平台,使用高速数据采集卡、霍尔电压和电流传感器等建立了一个直线超声电机电参量测试系统,可同时测量超声电机在启动、工作和制动过程中电压和电流的瞬时值及有效值等.最后通过对所研制的超声电机的实验测试,表明了该系统的可行性和有效性.     

卷云对新型光度计测量大气光学厚度的影响

基于自行研制的一种自动快速变视场太阳光度计(VFOVSP),实现了不同视场内太阳辐射的快速测量,为地基区分气溶胶粒子与云粒子提供了 一个新的技术手段。新型光度计采用基于CCD图像传感器的太阳跟踪技术,并采用程控可变视场光阑,实现了在较短的时间间隔内对 不同视场值的快速测量。通过在不同的天气条件下,对仪器不同视场测量数据分析初步表明:通过比较不同视场测量的大气光学厚度的 变化,可提供一种薄卷云与气溶胶的区分技术。该方法可以较快地识别出当前大气环境中是否有卷云存在,为研究卷云特性提供了基础。