重金属监测的光学单元无线化系统设计与研究

基于无线传感器网络技术,结合光学测量高精度的特性,设计了一套用于重金属监测的无线化系统.首先,完成了无线采集节点的整体架构设计;其次,在分析光学传感单元的特性及机理基础上,采用模块化设计方法,进行了光学无线采集节点的各个单元硬件设计和相应的软件设计;最后,对无线系统进行了功能验证实验.实验表明,所设计的光学无线化系统具有精度高、低成本、低功耗、布设便捷等优点,在重金属监测等相关领域具有很好的应用前景和实用价值.     

非平稳信号度量方法综述

非平稳性度量是非平稳信号处理中的重要课题。尽管已有的度量方法在原理上有较大差异,缺少统一的理论框架和度量标准,但这些非平稳信号度量方法都在其相应领域发挥了重要作用。本文对随机信号非平稳度量方法进行了综述,系统地总结、归纳了不同领域现有的随机信号非平稳性度量方法,包括基于统计量和动力学参数的时域方法、时频域参数方法、信号建模参数方法以及特定类别信号的非平稳性度量方法,给出了各种度量方法的应用,并展望了非平稳性度量的未来发展方向。     

新型人体参数自动测量系统

目的 针对国内外已有的非接触式测量系统普遍存在价格昂贵、安装复杂、占用空间大等问题,提出一种基于消失点和图像比例法相结合的人体参数尺寸的自动测量方法(HuFAMS-VP)。方法 首先,利用背景差分法,将人体从图像中分割出来;再将分割后的人体图像进行轮廓提取,从而获得人体轮廓图;然后,根据边缘检测和人体各个部位与人体身高比例等方法,获取人体几个关键部位特征点;最后,通过消失点方法(vanishing point)与比例法的结合获取人体参数尺寸。结果 根据HuFAMS-VP对7组被测人员(年龄在25±3岁,身高范围在1.7±0.2 m)进行尺寸测量,并与被测人员真实尺寸信息进行比较。由测量结果可以得到7组被测人员的绝对误差控制在±0.05 m之内,平均测量速度在2 s以内。结论 HuFAMS-VP在确保测量精度的前提下,具有操作方便、价格低廉等优势。根据测量结果,论证了本系统的准确性和鲁棒性。     

LDC1000电感数字传感器的转速测量设计

不同于传统检测转速的方法,本测量方法在金属齿轮转速的检测方法中提出了新的设计思路,以LDC1000电感数字传感器为核心,以低功耗、低成本的MSP430F149为主控芯片,加上自制电感线圈来完成转速测量.射频收发芯片nRF24L01作为转速信息数据传输装置,发展前景良好.本文分析了转速测量的理论依据,给出电路原理图及其程序流程,实现对金属齿轮的转速测量、数据的传输共享.     

Fault accommodation for uncertain linear systems with measurement errors

This paper investigates the observer based fault accommodation (FA) problem for linear systems with state perturbations and measurement errors. A novel intermediate estimator is proposed to estimate the state and the faults simultaneously, where the effect of state perturbations and measurement errors can be effectively eliminated by fully exploiting the design freedom of some specified parameters. Based on the estimation, a fault tolerant control (FTC) scheme is synthesized. It is proved that the states of the resulting closed loop system are uniformly ultimately bounded with an explicit bound. Simulation examples verify the effectiveness of the proposed method. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

微小尺度射流流量传感器的设计与仿真分析

在许多新型传感器和微系统中均存在微量流体自动、精确地驱动和控制问题,而这有赖于微小尺度下对流量的精确测量。基于射流振荡原理设计了一种新型的无反馈通道微小尺度流量传感器,采用计算流体动力学(CFD)方法对该流量传感器的测量特性进行了仿真研究。通过观测振荡腔内部流场,分析了振荡器内部流动形态和射流振荡过程。通过对监测点压力变化曲线的分析,获得了不同入口速度下流体振荡频率,建立了流体流速与振荡频率的函数关系。研究结果表明,该微小尺度射流振荡器振荡平稳,主射流切换灵活,在较宽的流速范围内,流速与振荡频率具有线性关系,具有0.3%的较低的相对压力损失并可达到较小的测量下限,易于加工成型。     

数字压力传感器BP5607应用实现

基于MEMS技术的数字压力传感器技术正处于一个迅猛发展的阶段,数字压力传感器目前的灵敏度可以做到0.01mbar,高灵敏度、高分辨率的数字压力传感器在日常生活中越发扮演着重要的角色。介绍了高分辨率数字压力传感器BP5607的设计思想;基于ARM处理器LPC1768+BP5607的架构,结合改进型差分气压测高的高程算法实现了BP5607的气压测高仪,克服了在“国际标准大气”模型下大气压无规则变化带来的高程测量误差,提高了高程测量精度。实验表明,该测高仪具有优于0.2m的高程测量分辨率和较高的灵敏度,对导航定位形成良好的辅助效果。     

两种典型扭振式粘度测头的灵敏度对比分析

针对扭振式粘度测量中,不同测头形状所受到的粘性力不同,进而对测量灵敏度产生影响的问题,基于FBG扭矩微振粘度测量原理,研究柱形与球面两种测头装置的测量精度及灵敏度.通过对不同形状的测头建立数学模型,得出相应的电压-粘度关系式,在实验室环境下通过标定实验确定待定系数,并比较两种测头的测量特性.实验数据表明,柱形测头的测量精度及灵敏度高于球面测头,验证了理论分析.同时,对测量误差来源进行了分析,为后续研究提供了理论基础.     

光纤Bragg光栅温度传感器在硅橡胶绝缘子温度特性研究中的应用

当硅橡胶绝缘子长期工作在恶劣的环境中时,会导致硅橡胶绝缘子产生发热现象.为了检测硅橡胶绝缘子的工作温度,将光纤Bragg光栅分别粘贴于硅橡胶绝缘子的上、下两端和伞群部分.温度特性实验结果表明:在15 kV电压作用下,硅橡胶绝缘子温度发生变化,从而使得光纤Bragg光栅中心波长产生相应的移位.金属棒上、下两端和伞群部分在无污染情况下温升分别为1.8℃、2.1℃和0.5℃;在凝露情况下温升分别为2.3℃、2.7℃和0.7 ℃;在Ⅱ级污秽等级情况下温升分别为3.5℃、4.1℃和0.9℃;破坏后的伞群部分在三种情况下的温升分别为4.9℃、5.5℃和7.1℃.光纤Bragg光栅温度传感器可有效的检测硅橡胶绝缘子的工作温度,反映硅橡胶绝缘子的工作状态.     

基于多传感器不完全量测下的机动目标跟踪算法

针对传感器探测概率小于1的不完全量测情况下的非机动目标跟踪问题,提出一种基于多传感器不完全量测下的扩展Kalman滤波算法。首先,利用残差检测的野值剔除方法,确定目标状态估计过程中传感器是否接收到正确的量测数据;其次,基于每个传感器的量测数据,在不完全量测下采用改进的扩展卡尔曼滤波算法分别对目标运动状态进行估计;进而结合多传感器最优加权融合方法求解基于多传感器观测数据的状态估计;最后,将算法应用到光电跟踪系统中。仿真实验得到不完全量测下传感器探测概率对滤波效果的影响,验证了算法的有效性,其跟踪精度接近完全量测下的状态估计精度。