自动控制在弱信号检测中的应用

系统分析了自动控制在弱信号检测中的作用和特点，自动控制在弱信号控制中可以消除噪声（扰动）和消除噪声对测量的影响。前者与常规自动控制没有多少特殊性。后者利用自动控制方法补偿噪声对测量的影响，其测量部分与主测量部分共用一个传感器，信号和噪声影响的分离通常在频域进行。因此，自动控制系统的特征频率ω应满足ωＮ〈ωＣ〈ωｓ，其中ωＮ是要消除噪声影响的特征频率，ωＳ是信号特征频率。本文同时给出以消除传感器非线     

双平行梁谷物流量传感器振动噪声消除方法

为消除振动噪声对谷物流量传感器的影响,设计了双平行梁结构的冲量式流量传感器并搭建了相应的流量传感器试验台,通过实时测量试验台的粮箱质量为流量传感器标定提供实际流量数据。分别提取了参考平行梁和测量平行梁输出信号中的谷物冲击谐波信号,然后以处理后的参考平行梁信号来自适应对消测量平行梁信号中的机身振动噪声。试验结果表明,在试验台处于最大振动条件下,流量传感器最大相对误差小于1.6%,显示了振动噪声消除方法的有效性。     

欠观测条件下的高斯和增量卡尔曼滤波算法

欠观测条件下的增量卡尔曼滤波算法能够消除未知的量测系统误差,提高滤波精度。当系统的过程噪声和量测噪声为非高斯分布时,该算法不能直接使用。针对该问题,结合高斯和滤波算法,提出一种欠观测条件下的高斯和增量卡尔曼滤波算法。该算法将初始状态、过程噪声和量测噪声近似为高斯和的形式,然后按照增量卡尔曼滤波的思想对每个高斯项进行预测和更新,最后以累加和的形式对状态向量进行近似。仿真结果表明,该算法在非高斯噪声分布的情况下,既能成功地消除量测系统误差,又能有效地提高滤波估计的准确度和可靠性。     

基于单片机的酒罐液位测试系统研制

针对目前酒罐液位仪稳定性和安全性差、精度低、安装困难等问题,研制了以单片机为控制器、轮辐式称重传感器测液位、数码显示等功能为一体的酒罐液位测试系统。分析了超声波传感器和压力传感器在酒罐液位仪中测量的缺陷,提出了以三称重传感器串联方式测量酒罐液位,改善了系统的可靠性和准确度。该系统能实时数码显示,并可与上位机通讯。     

多传感器异步线性测量系统的数据融合

由于采样速率和传送数据到融合中心的通信延迟的不同,现代工业生产过程中用于对未知的常值或缓变参数进行估计的多传感器通常是异步工作的,且受到加性测量噪声的干扰。在最小二乘估计意义下,对于测量噪声互不相关的多传感器异步线性测量系统,提出了集中式和分布式递推参数估计数据融合算法,两种算法完全等价,且都是全局最优的。数值仿真实验的结果表明,通过利用多传感器的测量数据,增大了对参数测量的数据流和数据率,传感器测量参数的估计准确度得到明显改善。     

振弦式传感器测频系统的设计

根据振弦式传感器工作原理而设计的测频系统主要由手持式测频仪和PC计算机组成。测频仪采用直读式测频法测量振弦式传感器的输出频率,并将测量值和传感器特性参数代入固化在其内部的计算公式进行计算,从而实现传感器物理量的现场显示。同时,还可以通过PC计算机的串口将测量数据传给计算机,由计算机对数据进行处理、显示。该系统可大大减轻测量人员和工程技术人员的劳动强度,缩短测量和计算时间,提高测量及计算准确度。     

基于MEMS传感器的三维鼠标设计与实现

许多应用场合如床上、长途汽车座位上没有桌面存在,此时传统的光电鼠标就不方便应用。针对该问题,提出一种基于微机电系统惯性传感器的鼠标设计方法,利用传感器倾斜角和方位角测量特性控制鼠标在三维空间中自由运动,并在Windows平台上做了测试。结果表明,该设计方法可以部分消除噪声对MEMS加速度传感器测量值的影响,从而提高测量准确性。     

基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的研究

提出了一种基于信息融合理论的双光路光纤位移传感器的测量结构,并进行了数学建模.利用曲线拟合方法得出了两光路输出的关系函数,以此对系统进行实时补偿.论述了该方法克服系统中存在的光路扰动问题、解决光纤位移传感器的不稳定问题和提高系统测量精度的原理.实验表明,经补偿处理后基本消除了温度对光纤位移传感器的影响,使测量准确度和系统稳定性得到提高.     

基于数据融合的压力传感器静态特性研究

通常传感器的输出值不仅决定于目标参量,还会受到非目标参量的影响。为此,采用BP神经网络技术对其进行数据融合处理,以消除非目标参量对传感器输出值的影响。试验结果表明:该方法很好地抑制了传感器的交叉灵敏度,提高了其测量准确度。     

新型环形同点单铁芯双分量磁通门传感器

双分量磁通门传感器在金属磁记忆检测中得到广泛使用,且使用的双分量磁通门传感器为双铁芯式跑道型设计的磁通门传感器。由于传感器中的双铁芯磁参数不一致、铁芯不闭合的原因,产生变压器效应,形成了测量噪声。双分量磁通门通常由两个磁通门传感器平行放置而成。因此,由于传感器铁芯参数,线圈参数不可能完全一致所造成的传感器之间的一致性差,而且双分量或多分量磁通门传感器存在着几何中心不重合的问题。本文研究设计了新型双分量磁通门传感器,采用环形铁芯设计,直接应用单铁芯调理双方向的磁通门信号,改善了双分量传感器的一致性差、几何中心不同点的问题,有效的抑制了变压器噪声,提高了磁通门传感器的测量中的测量准确度,减少了测量误差。     

用多项式预测滤波消噪的传感器动态特性辨识

在利用传感器进行动态测量时,为了得到精确的测量结果,需要建立传感器动态特性的数学模型,传感器动态特性可以通过系统辨识得到.但是,测量噪声的存在,使得辨识得到的传感器动态特性与实际动态特性存在一定误差,影响到测量系统的精度.为了解决该问题,本文讨论了多项式预测滤波和中值滤波相结合的方法对传感器输出信号进行滤波消噪.然后,利用消噪后的信号,通过系统辨识方法建立传感器动态特性的数学模型.研究表明,采用本文研究的方法可以克服测量噪声对传感器动态特性辨识的影响,并将该方法用于薄膜热电偶的动态特性辨识.     

互补滤波和卡尔曼滤波的融合姿态解算方法

针对捷联惯性测量单元(IMU)噪声大、精度低的缺点和常规的姿态解算算法精度不高等问题,提出了一种互补滤波和卡尔曼滤波相结合的融合算法.该算法基于姿态角微分方程建立系统的状态方程模型,利用互补滤波后的姿态角作为系统的观测量,再应用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合了陀螺仪、加速度计和电子罗盘的测量数据.为验证该算法有效性,用带有传感器的开发板依次进行静态和动态测试,实验结果表明:结合了互补滤波和卡尔曼滤波的融合算法,在静态时能够抑制姿态角漂移和滤出噪声,在动态时能够快速跟踪姿态的变化,提高了姿态角的解算精度.     

带有色量测噪声的非线性系统 Unscented 卡尔曼滤波器

传统Unscented卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter, UKF)要求噪声必须为高斯白噪声, 无法解 决带有色噪声的非线性系统滤波问题. 为此, 本文提出了一种带有色量测噪声的UKF滤 波新算法. 首先,基于量测信息增广和最小方差估计, 推导出一类带有色量测噪声的非 线性离散系统状态的最优滤波框架, 接着采用Unscented变换(Unscented transformation, UT)来计算最优框架中的 非线性状态后验均值和协方差, 进而得到有色量测噪声下UKF滤波递推公式. 所设 计的UKF新方法能有效地解决传统UKF在量测噪声有色情况下非线性滤波失效的问题, 数 值仿真实例验证了其可行性和有效性.     

基于交直流分离的反射式血氧饱和度测量系统的设计

肝储备功能是评价肝脏正常生理活动的重要依据,动脉血氧饱和度是肝储备功能测量的重要中间变量,针对长时间连续无创血氧饱和度测量的要求,提出基于交直流分离的反射式血氧测量系统的设计方案。通过测量手指、耳尖等皮肤薄弱部位的反射式光电容积脉搏波,利用交直流信号分离处理技术,基于动脉血氧饱和度经验测量公式,实现长时间无创动脉血氧饱和度测量。交直流分离技术的使用能够有效的降低系统干扰和噪声的影响,优化血氧饱和度测量结果;经临床医疗对比实验检测,证明系统误差符合实际测量要求。     

角闪烁噪声测量条件下的剩余飞行时间估计

针对雷达导引头角闪烁噪声测量条件下的机动目标,研究剩余飞行时间计算方法;建立了闪烁噪声计算模型;在粒子滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法的基础上,推导了扩展卡尔曼粒子滤波算法的实现过程;根据估计结果建立了剩余飞行时间计算模型,在剩余飞行时间表达式中考虑了目标机动加速度的影响;仿真结果表明,基于机动目标当前统计模型的扩展卡尔曼粒子滤波算法对闪烁噪声测量条件下的机动目标具有良好的跟踪性能,对剩余飞行时间具有较高的估计精度。     

汽车发动机用氧传感器的研究

发动机尾气在排出之前要利用三元催化剂对有害成分进行催化处理。其净化率与尾气中的氧含量有关,同时配合节能,通过氧气含量的测定,可实时控制A/F即空燃比(气缸内空气与燃料的混合比例),确保缸内燃料充分燃烧,以尽可能减少尾气中有害气体的含量,由此便可利用氧传感器。文章描述了ZrO2氧传感器的发展现状,介绍了它的结构、工作原理和应用,以及新型稳定剂的添加等关键技术。     

一种基于模糊理论的一致性数据融合方法

在多传感器检测系统中,每个传感器只能得到环境的部分信息。为作出合理的决策,并识别出有错误的传感器,有必要将传感器的局部观测值组合成全局估计。利用模糊集合理论中的隶属函数获得各传感器的局部决策,并采用“决策距离”的概念对各个传感器的一致性进行检验     

基于相关算法的电磁流量计抗噪性能研究

针对电磁流量计在低速测量时,信号被噪声淹没不能准确测量的问题,引入了相关检测算法.本文介绍了相关检测算法进行流量测量的基本原理,通过在电磁流量计测量中引入相关检测算法,滤掉了噪声干扰,提高了信号的信噪比,使电磁流量计在低速或者在低信噪比的情况下测量时,性能有较大改善,精度可达0.5%左右.在低流速时能够稳定的显示数据.     

低真空管道磁浮系统环境测试与数据处理

针对低真空管道磁浮交通运输试验台搭建了数据采集系统,采用了GPS信号授时与IEEE1588以太网时钟同步的方式实现了分布式数据采集系统的时钟同步网络;对试验台的多传感器进行了低真空和电磁场环境的影响测试,发现低真空环境下激光位移传感器产生了测量值减小的现象;同时以激光位移传感器为例,对比低真空环境下不同数据降噪方法对添加了不同信噪比的高斯噪声进行滤波处理,得出了不同信噪比下不同降噪方法的处理效果,以此为依据在工程实际情况选出最合适的降噪方法来得到更好的降噪效果;最后采用了基于不同降噪方法差值的数据异常值处理方法,与普通的区间估计异常值处理方法对比,从跳点去除效果和总去除个数证明了基于小波降噪的差值处理法对异常值处理的有效性,满足了实际工程的需要。     

双旁路磁弹索力传感器

基于磁弹索力传感器测量的基本原理,讨论了一种改进型双旁路磁弹索力传感器;利用磁阻分析法对双旁路磁弹索力传感器的结构进行磁路分析,并进行设计方法研究,提出了具体的结构设计准则与线圈参数设计方法;考虑剩磁的影响,对励磁方式的选择进行了详细分析,采用了正负脉冲电流励磁;根据钢缆索材料磁弹效应的材料特性优化传感器的励磁磁场工作...