基于螺旋平行传输线的时域反射监测技术研究

针对山体滑坡、泥石流等岩土灾害,通过基于螺旋平行传输线的TDR(Time-Domain Reflectometry)技术,设计出的窄脉冲发生电路,返回波信号调理电路和高速采样模块,运用等效采样法,实现了信号的采集,完成了时域反射监测仪器系统,并对反射波形进行了实时对比研究; 将螺旋平行传输线埋入山体,当山体内部发生形变,引起螺旋平行传输线相应拉伸,拉伸点的特性阻抗随之变化,运用TDR技术对螺旋平行传输线进行测量分析,可得螺旋平行传输线变形数据,相应的反映了山体表面的变形;反射波形的实时对比研究表明,将时域反射技术应用于螺旋平行传输线形变监测行之有效且效果明显.     

矿用动力电缆高频特性的等效分析与计算

本文针对动力电缆高频特性计算过分复杂这一现状,提出了一种等效的简化分析计算方法。该方法借助于四端网络及传输线理论,在一定条件下,将动力电缆等效为平行二导线的情况来处理,从而,仅通过动力电缆的两个实验参数Z_0、Z_∞便可求出其传输衰减、输入阻抗及终端匹配条件。文章最后给出了实验验证。     

并行SCSI LVD接口的终端匹配技术

基于传输线理论,构造了差分传输线的无损等效电路模型。分析了PCB几何特性和材料特性对特性阻抗的影响,并将此作为并行SCSILVD总线特性阻抗计算依据和终端匹配的理论基础。给出了实际接口设计中的两种匹配方案。比较表明第二种方案优于第一种方案。讨论了并行SCSILVD接口电路设计中应注意的问题,从理论到实践进行了初步探讨,有待在实践中进一步验证。     

矢量网络分析仪阻抗特性测量误差分析与验证

为了考察50Ω特性阻抗的矢量网络分析仪对非50阻抗被测网络的测量误差,提出了基于不同特性阻抗空气线的实验验证方法,加工制作了12根不同特性阻抗的2.4 mm同轴连接器空气线。通过理论计算和实验分析可得到以下结论:随着被测网络阻抗偏离50Ω,测量误差有增大趋势,在50Ω特性阻抗附近误差相对较小;不同特性阻抗被测网络的测量误差随频率增大而增加;测量误差对终端端接负载特性比较敏感,端接50Ω负载时测量误差较小,而端接开路器与短路器时测量误差较大。通过对不同特性阻抗的空气线测量分析,发现在5～100Ω之间有较低的测量误差,可以满足一般工程测量要求。     

基于互相关定位法的干涉仪分析与仿真

首次提出用时域互相关法处理Sagnac/Mach-Zehnder分布式光纤传感系统的干涉输出信号, 对扰动进行检测和定位。首先对Sagnac/Mach-Zehnder分布式光纤传感系统进行了扰动检测和定位的理论分析, 推导出扰动引起的干涉输出信号的表达式, 利用Bessel函数展开, 确定了该系统的两路干涉输出满足时域互相关的特性。在此基础上进一步分析了两路干涉信号的表达式, 提出基频定位法和微分定位法两种时域互相关方法处理干涉信号, 确定扰动位置。对两种扰动定位方法进行了Matlab仿真, 并通过实验在多个扰动位置多次验证了两种方法的正确性。     

波导传输线材料电磁参数测试及适应性研究

介绍了基于波导传输线的材料测试方法,推导了从实测的材料散射参数当中计算特性阻抗和传播常数的公式,针对波导传输线,推导了从特性阻抗和传播常数当中计算介电常数和磁导率的公式。用高频结构仿真软件计算的材料散射参数代替材料实测的散射参数,对材料多次反射效应与谐振问题进行系统研究,考察了材料介电常数与磁导率随材料厚度和测试频率的变化规律,给出了介电常数和磁导率与材料厚度和工作频率的三维曲线,明确了基于波导传输线的材料测试方法的厚度选择范围,可有效地避免因材料厚度选择不当,造成不必要的测试误差。最后给出了聚四氟乙烯和交联聚苯乙烯两种材料的实测结果,验证了方法的有效性。     

混凝土裂缝的监测

针对结构裂缝监测的需要,依据OTDR光时域反射技术和瑞利散射原理,研究开发了一种采用分布式光纤传感器的光纤传感的裂缝监测技术;设计了裂缝监测试验方案,包括试验试样、试验装置的设计计算;验证了这种监测技术的可行性,可实现裂缝的定宽、定位监测.初始感知裂缝宽为0.03mm,并根据试验数据拟合出半经验公式,这一实验结果还可以作为全分布式光纤传感器进一步深入研究的参考.     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

移动无线传感网络的分布式协作定位的研究

针对移动无线传感网络,并基于到达时间TOA(Time-of-Arrival)的测距模型,分析利用传感节点的移动信息进行定位问题,提出基于二阶锥规划的分布式定位算法。推导最大似然ML(Maximum Likelihood)定位估计表达式;考虑到基于ML的协作定位的非凸性,选用二阶锥规划SOCP(Second-order Cone Programming)松驰技术求解。为了降低计算成本,采用分布式策略实施SOCP算法。实验数据表明,该算法减少了均方根误差,提高了定位精度。     

利用多项式拟合测量飞机油箱油量

飞机飞行中,测量剩余油量是关乎飞行安全的重要工作。以往采用的查表法存在存储数据量过大的问题,而插值法的计算又过于复杂,为此,提出了一种基于多项式数据拟合的油箱剩余油量测量方法,该方法通过存储多项式系数减少数据存储量,通过将多元插值计算改为多项式计算降低运算量。实验中,首先通过地面实验数据拟合获取多项式参数,再利用飞机飞行中获取的测量数据进行计算,所得结果与油箱内剩余油量的实际测量结果相比较,测量误差满足使用要求。通过理论和实验分析,在多项式拟合的阶数选择上明确了使用三阶多项式的合理性。该方法有较好的实用性,已在实践中应用。     

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。     

湿敏电阻器本体电阻对线性度的影响

通过理论推导 ,获知了湿敏电阻器的感湿特性曲线与拟合直线之间的偏差随其本体电阻的变化关系。由此可知 ,当感湿特性曲线位于电阻 -湿度平面上某个确定的区域内时 ,可通过增加本体电阻以改善线性度 ;而位于该区域外时 ,应减小本体电阻。     

高压电缆测试仪的设计

为了实现武器装备电缆的自动测试,针对用户使用特点,研制了一种台式、便携、实用的高压电缆测试仪;该产品采用嵌入式计算机技术、硬件电路模块化设计技术,便于测量通道扩展,实现了电缆的导通测试、绝缘测试和抗电强度测试;文中阐述了该系统的工作原理、设计方案和硬件、软件实现方法,电缆测试仪测量的数据经过记录、计算、分析、拟合等多种处理方法,输出最终的工程测量结果,同时提高了测试精度;试用结果表明,该测试仪能够对各种型号装备电缆的导通电阻、绝缘电阻等电气性能参数进行自动测量,能及时快速地检测电缆存在的故障隐患,缩短检测时间,提高检测效率。     

基于力传感的系留无人机定位方法研究

在无GPS或弱GPS环境下,系留无人机通常采用激光雷达或视觉进行定位,由于受距离和光线的影响,无法实现精准定位。针对该问题,提出了一种基于力传感的系留无人机绳缆定位方法。系留无人机在室内飞行时,绳缆的状态可等效于悬链线,通过建立系留无人机悬链线模型,可有效估计无人机所处空间位置。使用基于力传感器的无人机、硅胶绳缆、绕线机搭建测试平台,绳缆定位数据与MarveImind的Indoor“GPS”标定无人机的位置做误差对比分析。实验结果表明:基于力传感的系留无人机定位方法,相较于Fotokite Pro无人机绳缆定位方法,定位精度提升了70.86%。该定位方法的提出,有利于系留无人机在无GPS环境下的稳定飞行。     

一种新颖的光纤光栅位移传感的研究

本文提出了一种新颖有效的光纤光栅位移传感方法 ,将光纤布喇格光栅在梯度应变作用下产生的啁啾效应用于传感测量 ,理论上分析了传感的原理 ,实验上得到了线性度很高的响应 .研究表明 ,本传感系统结构简单 ,操作方便 ,线性好 (0 .9992 )     

基于分布式光纤传感的热网膨胀节膨胀量测量方法

在热力管网中,膨胀节作为缓冲管道的关键部分,极易因变形扭曲引发泄漏故障,进而致使热网瘫痪.实时准确测量膨胀节的膨胀是评估管网健康状态的有效途径.对此,本文提出一种基于分布式光纤传感技术的膨胀节膨胀量的新型检测方法,建立了膨胀量检测模型,并通过实验验证了方法的有效性.研究结果表明,测量误差随着光纤绕制圈数增大而减小,通过调节绕制圈数,可以将误差范围控制在3%以内.这不仅为热网膨胀节的膨胀量检测提出了一种新思路,同时也为分布式光纤传感技术在热网健康状态检测领域的应用奠定了一定的理论基础.     

基于HBase的遥感数据分布式存储与查询方法研究

遥感影像的存储与查询是地理信息处理中重要的内容,在海量遥感影像的实时处理中发挥着重要作用。针对传统的遥感影像处理中存在单节点故障、扩展性低和处理效率低等问题,提出了一种基于HBase的遥感数据分布式存储与查询方案。该方法首先采用均匀网格对遥感影像进行划分,并根据划分结果设计了一种基于网格ID和Hilbert曲线相结合的索引方案。然后,通过利用HBase的过滤机制设计了过滤列族,达到了在查询时筛选数据的目的。另外,采用MapReduce的并行处理方法对影像数据进行并行写入和查询。实验结果表明,与MySQL和MapFile相比,该方法可以有效地提高数据的写入和查询速度,且具有较好的可扩展性。     

核电厂反应堆冷却剂系统旁路温度高精度测量方法研究

为了提高核电厂反应堆冷却剂系统旁路温度的测量精度,建立了铂电阻温度计的温度-电阻特性曲线拟合模型和电阻-温度特性曲线模型,采用递推最小二乘法对样本数据进行拟合以确定特性曲线的模型参数。该方法根据铂电阻温度计的测量电阻值即可高精度计算出相应的温度。仿真结果表明,与现有方法相比,温度测量精度有明显提高,在温度检测领域具有重要的理论和应用价值。