基于相位检测的SAW传感器变送电路设计

本文设计了一种利用直接数字频率合成器(DDS)作为频率源,基于相位测量芯片AD8302的气敏传感器测试系统.该测试方法通过获取相同的输出相位差情况下的两次输入频率之差而达到测试目的,整个测试系统自动化程度高,且声表面波SAW谐振器工作于较高的频率,满足了较高精度现场检测的需要.     

基于FPGA的并行DDS

介绍一种提高直接数字合成器(DDS)系统时钟频率的并行处理方法。给出了一个基于现场可编程门阵列(FPGA)的具有400MHz系统时钟频率DDS电路的实现方法和实验测试结果。采用直接中频输出方式,输出频率范围250MHz～350MHz,频率分辨率6Hz,寄生信号抑制50dB。该DDS电路具有接口简单、使用灵活等优点,可用于雷达、电子战领域的宽带信号产生。     

极低频微加速度频率分析与测试系统验证

由微振动引起的工程质量、安全问题越来越受到重视，同时在一些实际工程的建设、使用、维护中，必须对微振动环境下极低的振动频率进行测试与分析。测试系统能测试到微振动，而且振动测试的准确度可进行计量检定，但不能进行极低频下频率准确度的检定，实际测试中对微振动环境下的极低频的频率测试分析是否准确、可靠受到质疑。本文主要阐述测试系统在微加速度状态下对极低频率的测试验证方法，特别是要检验测试系统在微加速度工况的极低频下频率测试分析的准确度。验证试验证明本方法可行。本测试系统有较高的测试精度，测试方法有经典的理论支持，可为同行在做相关试验中参考与借鉴。     

超高稳频率源的设计与应用

频率源作为测控系统的重要组成部分,其短期频率稳定度（短稳）指标是影响测控系统测量精度的重要因素之一。以往系统中应用的频率源的稳定度已不能满足现代测控系统的要求。设计了超高稳频率源,并对其稳定度进行了详细仿真分析,该频率源采用高速鉴相器与超高稳压控恒温晶体振荡器（VCOCXO）组成的精密锁相环路实现,具有低相噪、高稳定度、高可靠性等特点。经测试,超高稳频率源短稳小于1×10^-11／20ms,满足系统应用的要求。     

神经网络正弦信号发生器

针对正弦信号发生器设计中，直接数字频率合成技术存在相位截断误差的问题，以神经网络为技术基础，以FPGA为硬件核心，提出了一种新型的高频正弦信号发生器设计方案，有效克服了上述问题。阐述了这种方案的工作原理、电路结构以及设计思路和方法。经过设计和仿真测试，系统的主时钟频率可以达到95 MHz且不占用ROM存储空间，输出的正弦信号为2.5 MHz时，输出信号的杂散抑制为80 dB，可见该方案资源占用率低，无相位截断，输出信号杂散小且输出频率较高。     

多通道高精度频率测试系统设计与实现

为解决计算机测试系统中频率测试的高精度要求,提出了一种基于FPGA技术的多通道等精度测频法。设计了频率测试系统,该系统实现了在5kHz～500kHz频率范围内测量分辨率为1Hz。     

基于数据挖掘的发动机频率测试系统设计

为了提升发动机频率测试系统的检测率准确率,降低其虚警率,基于数据挖掘设计一种新的发动机频率测试系统,系统整体架构分为数据采集板、图形界面、数据处理软件三部分,利用CAN总线连接上位机和下位机,通过传感器、供电电源、采集模块、存储器组成数据采集板;由16通道高速数据采集模块、FPGA、LabIVIEWFPGA开发平台组成图形界面,实现系统硬件设计;分别设计了传感器信号调理电路、A/D转换电路、C8051F040单片机及其CAN通讯电路,通过数据挖掘对发动机频率测试系统频率数据进行聚类,实现测试显示以及测试结果的保存;通过CAN通信程序、HT程序、主机程序组成将测试数据传输至图形显示界面,完成基于数据挖掘的发动机频率测试系统设计;实验结果表明,基于数据挖掘的发动机频率测试系统的数据检测率平均值为89.21%,虚警率平均值为10.24%,有效提高了发动机频率测试的检测率,降低系统虚警率,减小发动机频率测量误报。     

基于CompactRIO的便携式航空发动机频率测试系统

为了满足频率测试系统的便携性要求,利用NI公司的CompactRIO(CRIO)平台设计了便携式频率测试系统.利用LabVIEW FPGA开发了CRIO的底层FPGA模块,实现对频率数据采集模块的控制与管理;利用LabVIEW RTOS开发了CRIO的基于Lunix的核心软件模块,实现了对频率数据的变换、管理及与上位机通信;最后利用LabVIEW开发了上位机显示和管理软件.基于CRIO的便携式频率测试系统具有体积小、重量轻、精度高等优点,充分满足了航空发动机频率测试系统的功能要求.     

面向安全需求的安全通信协议测试序列生成算法

安全苛求系统仿真测试中,安全通信协议测试是重要的组成部分,而完备有效的测试序列生成是安全通信协议测试中的关键。面向安全需求,提出安全因子的定义,通过建立带安全因子的安全EFSM模型,设计了一种新的基于最小安全因子的协议安全性测试序列生成算法,该算法与传统的算法相比具有较高的安全性测试效率,能确保安全性测试的完备性。此方法已成功应用到高速铁路客运专线列车运行控制系统中的安全通信协议仿真测试中。     

基于单片机的信号发生器设计

以单片机为核心控制器,结合D/A 转换、LCD1602 显示、程控放大器,设计输出频率、幅度可调的正弦波、方波 和三角波信号发生器,对系统主要硬件电路和软件进行设计。经实验测试,系统实现了各波产生、显示,信号频率、幅度可调等 功能,频率和幅度误差都是5%以内,波形质量较好。系统电路简单、体积小、成本低、精度较高、工作稳定和使用方便直观,具 有广泛的应用前景。     

自确认压力传感器硬件平台设计

自确认压力传感器是一种不仅能输出压力测量值,并且能对其自身工作状态进行在线评估的新型压力传感器。系统利用TMS320F2812和TMS320C6713组成双处理器系统,完成对自确认压力传感器八路信号的同步采集和信号调理,然后利用DSP实现传感器的故障检测、诊断、自确认参数计算等复杂运算,将确认的测量值,测量值确认的不确定度,传感器状态输出给上位机或用户。实验结果表明,该系统实现了自确认压力传感器的各项功能,通过修改DSP软件部分,可以应用于其他传感器信号的数据采集与处理。     

基于小波神经网络的木材干燥窑内传感器建模研究

针对木材干燥系统具有非线性、强耦合的特性,难以建立准确的数学模型,提出一种基于小波神经网络的建模方法。通过木材干燥窑内木材含水率传感器、温度传感器和湿度传感器采集的数据建立小波神经网络模型,并通过模型预测木材含水率传感器的测量值。小波神经网络将BP神经网络在非线性问题上自学习的能力与小波表征信号局部信息的能力相结合,具有很强的自适应分辨性和容错能力。利用实际木材干燥过程中采集的数据作为训练样本进行仿真实验。结果表明：小波神经网络方法建立的模型能够预测木材含水率传感器的测量值,模型泛化能力强,预测精度高于BP神经网络建立的模型,验证了小波神经网络对木材干燥窑内传感器建模的可行性和有效性。     

基于直方图匹配的功放基带预失真方法

传统功放基带预失真方法在系统环路延迟补偿精度下降时性能迅速下降,已有的基于累积分布函数的方法无需精确的环路延迟补偿,但其忽略了功放的相位非线性,应用受到限制。提出了一种基于直方图匹配方法求解功放幅度和相位非线性特性,从而构建基带预失真器的方法。仿真结果证明,该方法能够有效改善功放的幅度和相位非线性,效果优于传统方法,且无需进行环路延迟补偿。     

基于改进PSO算法的WSN覆盖优化方法

提出基于概率测量模型的改进粒子群优化方法,以网络有效覆盖率为优化目标,通过改进粒子群算法实现无线传感器网络的覆盖控制。分析传感半径以及离散化栅格点数对覆盖性能的影响。仿真实验表明,利用改进粒子群优化方法的有效覆盖率达到88.22%,证明了该方法的有效性。     

基于有限反馈机会波束的无线传感器网络

无线传感器网络中的传感器要把被监测的数据有效地传输到远端的收集器,且其节点的能量有限,为了提高衰落无线信道中无线传感器网络通信的有效性,提出基于有限反馈机会波束的无线传感器网络,基站设置多天线,传感器节点设置单天线,构成MISO系统,在每一时隙基站选择处于峰值状态的传感器节点进行通信。设置反馈门限,当传感器节点的接收信干噪比大于反馈门限时,对信干噪比进行量化,再将量化电平反馈给基站;否则,无需进行量化和反馈。以吞吐量最大化为原则设定最佳反馈门限和量化电平,在瑞利块衰落信道中对系统进行仿真,结果表明:随着节点数的增加,该系统的反馈数可降至传统模拟反馈的1%以下,大大降低了反馈量,提高了系统的效率和节点能量利用率。     

无线传感器网络簇头多跳路径路由算法

在LEACH协议特定簇头选取(DCHS)算法的基础上,提出了一种基于蚁群优化(ACO)的簇头间多跳路径(ACO-CHMP)路由算法。该算法先采用DCHS算法分簇,在稳态运行阶段,利用改进的ACO算法找到从距基站最近簇头节点到基站的遍历所有簇头节点的最优路径,然后从该簇头节点开始沿着最优路径进行数据传输到基站。仿真结果表明:与LEACH算法、DCHS算法和ACO算法相比,该算法极大地均衡了网络的能量消耗,延长了无线传感器网络生命周期。     

混合遗传算法在WSNs定位中的应用

定位是无线传感器网络(WSNs)的应用支撑,针对用最小二乘法处理DV—Hop算法第三阶段误差过大、定位精度差的问题,提出了遗传算法(GA)+单纯形法的混合GA后期优化处理DV—Hop算法。其中,DV—Hop定位算法第一,二阶段用跳距估计出信标节点与未知节点间的距离,再用GA(建立了代价函数与惩罚函数结合的适应度函数)与单纯形法(作为遗传算子增加了算法的局部搜索能力)结合的混合GA采用保优原则优化未知节点的坐标。通过仿真可知:该算法的定位精度高、网络覆盖率大,适合WSNs的定位。     

基于碳纳米管修饰金电极的多巴胺电化学传感器

利用偶氮胭脂红B（ACB）对多壁碳纳米管（MWNTs）进行非共价修饰,使其具有水分散性,将MWNTs-ACB水分散液滴涂于金电极表面并置于红外灯下烤干,即制得多巴胺（DA）电化学传感器。伏安研究表明：MWNTs—ACB膜对生物小分子DA的电化学氧化具有良好的催化作用。最优的检测条件下,DA的检测线性范围为：1．0×10-6～1．0×10-mol／L,检出限低至5．0×10-7mol／L（S／N=3）。对传感器的性能进行了考察,结果表明：该DA传感器具有良好的稳定性和重现性,灵敏度高,选择性好。将传感器应用于注射液中DA含量的测定,结果令人满意。     

轻小型二位置光纤陀螺测斜仪惯性测量单元设计

针对油气井中井眼口径窄小、高温、高冲击等恶劣环境,采用双轴一体光纤陀螺和石英挠性加速度计作为核心传感器部件,实现了轻小型二位置光纤陀螺测斜仪惯性测量单元(IMU)。采用DSC(dsPIC30F6014A)+FPGA双CPU导航计算机方案完成导航计算和滤波算法以及IMU数据的采集、控制与传输等功能。重点介绍了系统工作原理,IMU、数据采集与接口电路和双微处理器设计等硬件结构及软件算法。样机测试结果表明:该样机达到了预期精度指标要求(井斜角精度优于±0.2°,方位角精度优于±2°,工具面精度优于±0.5°),系统的性能尺寸体积、重量等方面达到了井下测斜仪器设计要求。     

基于多传感器融合的动态手势识别研究分析

研究利用三类传感器（表面肌电仪、陀螺仪和加速度计）信号的特点进行信息融合,提高可识别动态手势动作的种类和准确率。将动态手势动作分解为手形、手势朝向和运动轨迹三个要素,分别使用表面肌电信号（sEMG）、陀螺仪信号（GYRO）和加速度信号（ACC）进行表征,利用多流HMMs进行动态手势动作的模式识别。对包含有5个运动轨迹和6个静态手形的识别实验结果表明,该方法可以有效地从连续信号中识别动态手势,三类传感器组合使用获得的全局平均识别率达到92％以上,明显高于任意两个传感器组合和仅采用单个传感器获得的平均识别率。实验表明该方法是一种有效的动态手势识别方法,并且相较于传统的动态手势识别的方法更具有优势。