电调制非分光红外(NDIR)气体传感器

介绍一种采用电调制红外光源的新型非分光红外气体传感器。该传感器通过采用电调制红外光源，节省了传统方法中的机械调制部件；同时采用高精度干涉滤光片一体化热释电红外传感器及单光束双波长技术，配合易拆卸的镀金气室及ADuC812数据采集系统，可以实现SO2、NO、CO2、CO、CH4等气体的实时测量。     

基于RBF神经网络的湿度传感器建模方法

针对高分子湿度传感器的测量精度易受温度影响的问题，提出了湿度硬件测量电路，建立了高分子湿度传感器的数学模型。此硬件测量电路的湿度传感器选用IH3605，温度传感器选用AD590。此数学模型采用RBF神经网络，利用在线测量的温湿度信号值，应用带遗忘因子的梯度下降算法进行网络参数的调整，同时给出了建模步骤。实际结果表明，该模型的误差小于0．5％RH，具有较高的精度。     

硫化氢气体传感器的智能化设计

将硫化氢气体传感器和微处理器、信号调理电路、温度传感器等芯片封装为一体，组成智能化传感器，实现信息存储、自动调零、数据处理、自检、标定等功能。介绍了智能化硫化氢气体传感器的工作原理和硬件电路设计、软件设计的方法。通过理论分析，建立传感器的数学模型，并对传感器进行温度补偿和对测量数据误差进行修正，提高了测量精度。该传感器具有测量精度高，环境适应能力强，可靠性高等特点，可应用于便携式、车载式、固定式测量仪器，实现对硫化氢气体的在线连续监测。     

压力传感器动态性能分析与动态补偿

在对炮口冲击波测试中，压力传感器的动态性能指标是否满足测量要求至关重要。本文通过GLS(SF)方法建立压力传感器的数学模型，并由数学模型求出动态性能指标。然而该传感器的动态性能指标不能满足测量要求，针对此问题本文采用零极点相消的方法设计出动态补偿滤波器，明显提高了该传感器的动态性能，最终解决了该冲击波的测量问题。     

容栅传感器误差的建模与修正

基于实测数据，采用曲线拟合的方法，建立容栅传感器误差的数学模型，确定其变化规律。利用单片机，以查表和插值的方法，实现误差修正，为提高容栅传感器的测量精度提供理论依据和实现方法。     

基于多条耦合器的双声路声表面波气体传感器

针对目前声表面波气体传感器在消除外界因素干扰及抑制体声波中存在的问题,提出一种基于多条耦合器的双声路声表面波气体传感器结构.由于该传感器中的双声路结构关于输入小波换能器左右对称,且具有相同的设计参数,所以该传感器可以消除由于外界测量条件改变而引起的扰动量.同时,由于将具有体声波抑制功能的多条耦合器应用到传感器中,所以能够对造成假响应信号的体声波进行有效地抑制.此外,该传感器中的输入换能器采用了小波函数包络进行加权,所以与传统等指长、等周期的均匀换能器相比提高了对频率响应曲线中旁瓣的抑制效果.中心频率为101.764 MHz SO2气体传感器的实现和测量结果表明,该气体传感器在测量范围内,对各种浓度的SO2气体具有好的响应特性:传感器在0.5×10-6到20×10-6浓度范围内,SO2气体浓度与输出频率参量信号之间具有比较理想的线性特性,测量的灵敏度约为6.5 kHz/10-6.     

基于神经网络的双目视觉传感器建模

根据双目视觉传感器的工作原理 ,分析了影响测量精度的因素 ,表明双目视觉传感器的物体空间坐标与图像坐标之间存在复杂的非线性映射关系 ,其数学模型无法用解析式精确地加以描述。因此 ,提出一种基于神经网络的双目视觉传感器建模方法。数值实验表明 ,该方法简便易行 ,建立的模型有较高的精度     

基于神经网络的双目视觉传感器建模

根据双目视觉传感器的工作原理,分析了影响测量精度的因素,表明双目视觉传感器的物体空间坐标与图像坐标之间存在复杂的非线性映射关系,其数学模型无法用解析式精确地加以描述.因此,提出一种基于神经网络的双目视觉传感器建模方法.数值实验表明,该方法简便易行,建立的模型有较高的精度.     

基于神经网络的双目视觉传感器建模

根据双目视觉传感器的工作原理,分析了影响测量精度的因素,表明双目视觉传感器的物体空间坐标与图像坐标之间存在复杂的非线性映射关系,其数学模型无法用解析式精确地加以描述.因此,提出一种基于神经网络的双目视觉传感器建模方法.数值实验表明,该方法简便易行,建立的模型有较高的精度.     

单相激励电容式时栅角位移传感器研究

针对现有多相激励时栅角位移传感器在小体积时无法设置更多极对数进一步提升稳定性,导致精度和动态性能指标无法得到提升等问题,提出一种单相激励电容式时栅角位移测量方法。该方法采用单相激励耦合成四路空间正交的驻波信号,通过电路实现行波构造,从而实现角位移测量。文中介绍了多相激励时栅传感器存在的问题、单相激励时栅的测量原理,完成了传感器样机的研制,并通过实验验证该原理的有效性。实验结果表明,相同尺寸和相同电极数量情况下,单相激励传感器的精度和动态性能指标优于多相激励传感器,单相激励传感器精度为±20″,稳定性为10″,400 rpm转速下速度波动为±1.25%,跟随误差为±2.5″,满足直驱电机的使用要求。     

非分散红外二氧化硫浓度测试系统设计

烟道排放的二氧化硫气体对人体健康和生态环境等有着严重的危害性,因此实时检测二氧化硫气体的产生和浓度具有重要的意义.基于红外吸收检测原理,采用双波长单光路结构,设计了集光源、气室、探测器为一体的浓度测试探头,利用差分放大电路和锁相放大电路实现二氧化硫气体的浓度测量.在实验室条件下,对二氧化硫气体进行了实时连续检测,并对实验结果进行了分析和探讨.实验结果表明,该系统测量精度高,具有较好的稳定性,且结构简单易实现,可实现二氧化硫气体的实时在线检测.     

A novel way of understanding for calibrating stereo vision sensor constructed by a single camera and mirrors

As a kind of binocular stereo vision system, stereo vision sensor constructed by a single camera and mirrors (SSCMs) has been paid increasing attention for three-dimensional measurement applications due to its low cost, high efficiency and synchronization. Currently, the existing model for SSCM considers the real camera as two half-Field-of-View (FOV) virtual cameras formed by reflection effects of the mirrors. The calibration methods based on this conventional model are either complicated to operate or deriving non-identical system parameters. To solve the problem, a novel model and the corresponding calibration approach are presented, which take the sensor as an integrated structure with the viewpoint that the camera captures two virtual points formed by the same object point due to the reflection effects of the mirrors. Also, the calibration and the measurement accuracy evaluation functions are discussed. Both simulated and real experiments compare the calibration and the measurement error of the proposed method with the two traditional methods. The results show that the proposed approach has higher measurement accuracy and more robust than the traditional methods, which meet high-precision requirements for low-cost three-dimensional measurement applications.     

基于杂散磁场感知与NBCNN-LSTM-Attention深度回归建模的永磁直线电机气隙磁密测量研究

本文提出一种基于隧道磁阻(TMR)传感器和噪声注入卷积神经网络(NBCNN)、长短期记忆网络(LSTM)、注意力机制动态集成神经网络预测模型(NBCNN-LSTM-Attention)的双边永磁同步直线电机气隙磁密新型非侵入式测量方法。首先，建立直线电机气隙磁场的解析模型和有限元模型作为数据基础，探寻直线电机的外部空间杂散磁场和内部中心气隙磁场存在非线性映射关系。其次，引入TMR传感器测量直线电机外部杂散磁场信号，并对传感器的安装位置进行优化，将内外一维磁密信号进行相似度特征匹配，以获取传感器最优测量位置。然后，将电机外部杂散磁场数据作为输入，内部气隙磁场数据作为输出，建立NBCNN-LSTM-Attention网络的内外磁场高精度映射模型，实现“用外代内”的非侵入式气隙磁密高精密测量。最后，搭建直线电机气隙磁密测量实验平台和高斯计对比测量实验平台，验证了本文所提方法的先进性和优越性。     

基于谐波修正法的高精度时栅位移传感器

在时栅位移传感器的研制开发过程中，为了用低精度的机械加工实现高精度的测量，提出了一种对传感器误差进行修正和补偿的方法——谐波修正法。该方法和FFT方法不同之处在于：它不是用于对测量结果事后的分析，而是用于传感器设计之前和制造之中。实践证明，此方法使用后使传感器精度得以大幅度提高，具有广泛的应用前景。     

差动结构的平面二维时栅位移传感器

为了解决采用两套高精度一维传感、装置测量二维位移时存在的测量系统复杂、检测同步性难保证和解耦运算复杂等问题，提出了一种基于差动结构的二维感应信号直接解耦方法，用于研究一种平面线圈型二维时栅位移传感器。立足于传统电磁式时栅技术，构建了二维位移直接解耦测量模型，并设计了传感器的基本结构。利用ANSYS Maxwell 建立了传感器三维结构模型并进行了电磁仿真，并对仿真结果进行误差分析和溯源。基于此研制了传感器样机并进行了实验。实验结果表明：样机在79.2 mm×79.2 mm测量范围内，X方向误差为91 μm，Y方向误差为74 μm，可实现二维位移同步检测和直接解耦测量，且测量系统结构简单、体积小，对研究更高性能的二维时栅具有重要参考价值。     

同轴空间相机碳纤维复合材料桁架结构的研制

从某空间相机的任务需求出发,提出了采用基于碳纤维复合材料的高精密桁架作为主次镜间的支撑结构,完成了相关设计和工程分析,并在加工制造过程中,对相关工艺流程进行了探索.确定了相关结构的制造工艺流程,实现了该结构的高精密加工.最后,深入开展了相关振动、力学和温度稳定性试验,搭建了基于光学测量方法的自动测试平台,排除了人为因素的影响,实现了快速多次自动测量,从而提高了测试精度.分析和试验结果表明:所研制的大型碳纤维桁架质量仅为13 kg,基频达到119 Hz,在重力、10℃温升和4℃温差条件下的变形均小于4″,各组件φ864 mm安装接口的平面度优于8μm,同时实现了高度轻量化和高稳定性.该桁架已成功应用于某空间相机中,提出的设计、试验方案和工艺流程可以作为其它同型空间相机结构设计的技术参考.     

基于双平面靶标的多视觉传感器现场全局校准

针对现有多视觉传感器全局校准方法多依赖外部辅助设备的问题,提出一种基于双平面靶标的多视觉传感器现场全局校准方法。以其中一个视觉传感器为基础视觉传感器,建立全局坐标系。根据基础视觉传感器与待校准视觉传感器之间的位置关系,调整固定两个平面靶标之间位置。将双平面靶标无约束移动多次(至少三次),每个视觉传感器可以“看”到对应的平面靶标。以两个平面靶标之间位置关系不变为约束条件,求解待校准视觉传感器坐标系到全局坐标系的转换矩阵,通过非线性优化方法求解转换矩阵在最大似然准则下的最优解。当视觉传感器多于两个时,通过两两视觉传感器校准的方式完成多视觉传感器现场全局校准。试验证明该方法灵活方便,切实可行。     

高精度非球面表面测量技术研究

追求更高制造精度一直是制造业的目标,制造精度的提高不但取决于机床、刀具和数控技术,而且取决于制造系统所采用测试手段所能达到的测量精度。在诸多非球面测量方案中,接触式光栅测量技术能够达到相对较高测量精度并具有广泛的适用范围。针对该技术在两个方面提出进一步的改进:第一,把原子力显微镜和用于位移精密测量全息光栅引入非球面制造系统,取代机械测头,以便对该系统所采用测试手段进行改进,进而提高该系统测量精度:原子力显微镜的工作模式采用轻敲模式。第二,全息光栅是光栅制造的最新发展,它的各种指标参数均优于刻划光栅,全息光栅位移精密测量技术也优于传统光栅位移测量技术;为进一步提高非球面表面测量精度,采用全息光栅取代普通光栅实现位移精密测量是非常必要的。     

高精度快响应海洋测温系统设计

针对海洋投弃式仪器的快速响应高精度测温要求,提出了一种新型的温度传感器设计方案.对高灵敏度负温度系数热敏电阻进行特殊封装完成传感器制作,利用MSP430单片机和24位AD7799实现了系统的数字化,通过多点校准插值的方法校准非线性传感器使系统获得测温高精度.经过实验室和南海的大量实验证明该系统工作稳定,可靠性高.实验数据表明系统的响应时间低于100 ms,分辨率超过0.001℃,测温精度可达0.02℃.     

便携式可见分光光度计测定桂圆中二氧化硫

采用便携式可见分光光度计测定桂圆中二氧化硫含量。结果表明,二氧化硫在0~120mg/kg范围内线性关系为y=0.99Abx-0.007,相关系数为0.999;重复性为9.0%。与实验室检测数据相比偏差为2.2%~9.0%。实验证明便携式可见分光光度计测定桂圆中二氧化硫的结果与实验室测定结果相当,可以用于桂圆中二氧化硫含量。