超声波传感器深度增益补偿电路设计

为了补偿超声探伤信号在动车组转向架中的传播损耗,利用超声波传感器,根据深度增益补偿的基本原理和微弱信号在不同深度处的衰减规律,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字可控制式的增益放大补偿方法和电路。由XC6SLX16型FPGA的PLL模块产生精确的时钟控制信号,并输出数字量到DA芯片产生补偿电压曲线控制AD8330的放大增益倍数,再使深度补偿增益后的回波模拟信号进入LTC2249芯片内转换成数字信号,以便为下级数字信号再处理使用。实验结果表明:在超声波探伤仪系统的电路输入端加入频率为5 MHz、峰峰值为2 mV的正弦波激励后,通过改变步进值为5 dB的3种不同增益的大小,可以实现不同的放大增益,使衰减得到补偿。     

超声波传感器在沙子料位检测中的应用

为提高混凝土的质量,配比很重要,其中沙子精确计量是关键因素之一。提出并设计了超声波系统测量沙子料位;为保证测量精度,采取自动增益控制电路和温度补偿。经实验证明:该方法简单、可行,为沙子质量的检测提供了一种新的参考方法。     

陡坡傍山双层行车结构体系受力特性分析

以山区常见的40°陡坡地形条件下修建4车道高等级公路为例,提出一种环境和经济效益俱佳的新型"桩-锚-框架"复合双层行车结构体系,该体系具有双层行车、山体锚固、边坡支挡和路面支撑等众多功能。采用ABAQUS大型有限元分析软件对该双层行车结构体系进行三维数值模拟,探究其受力特性。研究结果表明:该结构体系具有良好的承载能力和静力稳定性,对陡坡山体有较强的支护作用;支撑柱和横梁的相交位置是整个结构体系应力较集中的部位,应适当增加该节点的配筋量以提高强度、改善节点受力情况。     

二郎山滑坡坡脚挡墙破坏及修复技术研究

二郎山1号滑坡位于龙胆溪左岸,滑坡前缘采用了坡脚挡墙防冲刷工程,10 a之后位于龙胆溪凹岸部分坡脚挡墙破坏。针对坡脚挡墙破坏形成的原因,对比分析了目前常用冲刷防护结构的局限性,提出了采用台坎式挡墙新组合结构进行修复,组合结构主要由挡土墙、墙底抗滑键、墙脚台坎以及耐磨肋组成。介绍了组合结构设计计算方法,并通过造价分析说明台坎式挡墙结构与其它防冲刷相比在经济上具有明显优越性,可为其它同类地质灾害防治提供参考。     

新型生态植被毯边坡防护技术水土保持效应研究

新型生态植被毯边坡防护效果良好,目前常用的植被毯种类有椰丝型、麦秸型以及椰丝麦秸混合型。为优选出性价比最高的植被毯材料,对这3种植被毯上建植植被的植被覆盖度、有效根密度、地表径流量、土壤侵蚀量和土壤抗蚀性能进行了对比分析。结果表明,与在自然坡面上建植植被相比,植被毯护坡均可以增加土壤的覆盖度,减少降水的径流量与土壤侵蚀量。结合植被毯的产品质量指标,椰丝麦秸混合型植被毯性价比较高,可以作为普遍推广的植被毯品种。研究成果可为植被毯的施工及推广应用提供一定科学依据。     

梯级水电站施工导流风险效益补偿机制研究

汛期通过上游已建水电站调蓄可保障下游施工电站的度汛安全。为有效均衡上下游风险,合理分摊合作利益,对梯级水电站施工导流风险效益进行了补偿机制的设计。以总效益可量化为前提,提出补偿是落实风险效益分摊的一种支付行为,分别从补偿主客体的界定、责权利的划分、风险效益计量、补偿实施方式、补偿管理流程设计等方面,构建了梯级水电开发条件下施工导流风险效益补偿框架和程序。针对补偿制度实施存在的难点,提出了相应的对策和建议,可为流域梯级水电站风险效益补偿管理模式和制度的构建提供参考。     

一种基于灰色系统理论的控制系统参数辨识算法的仿真研究

灰色预测补偿是一种对灰色系统进行白化的算法,该算法需要的信息少、计算量小。它可以克服常规PID控制存在超调的缺点。根据灰色PID控制算法,对系统不确定部分建立灰色模型,进行灰色预测补偿。通过仿真研究,该算法具有较强的鲁棒性,可以提高控制质量,减小控制系统的误差。     

硅压阻式气压高度计的设计与实现

采用硅压阻式压力传感器,以ATmega88PA为控制器设计了气压高度计。内嵌全温度范围的曲面拟合算法进行温度补偿及线性化处理,解决了压力传感器的温漂和非线性问题,并用海拔高度与气压的关系计算高度。测量结果通过RS-485接口发送给上位机。测试结果表明,该气压高度计压力测量误差优于0.50‰,分辨率为0.01 h Pa,线性度为0.999 9;标准大气环境下高度测量误差为0.16 m,线性度为0.999 8。该气压高度计具有质量小、功耗低、精度高、工作可靠等优点。     

面向ZigBee的视频多描述编码及其传输性能仿真

针对视频码流在ZigBee等不可靠低速无线网络传输时易发生编码信息包丢失而导致接收端无法正确解码这一问题,提出一种基于3D-SPIHT视频多描述编码方案。与传统多描述编码如MDSQ相比,该方案创建的各描述质量平衡,并能通过去除视频帧间冗余来提高压缩比;与国际标准（H.264等）相比,该方案具有算法简单、能够在任意码流截断处解码、码率可连续分级和无明显块效应等优点。实验表明,该编码方案能够较好地应用于ZigBee多信道网络,并在较大压缩比的情况下仍能获取质量较好的重建图像,具有较高的应用价值。     

3D soft-tissue tracking using spatial-color joint probability distribution and thin-plate spline model

Visual tracking techniques based on stereo endoscope are developed to measure tissue motion in robot-assisted minimally invasive surgery. However, accurate 3D tracking of tissue surfaces remains challenging due to complicated deformation, poor imaging conditions, specular reflections and other dynamic effects during surgery. This study employs a robust and efficient 3D tracking scheme with two independent recursive processes, namely kernel-based inter-frame motion estimation and model-based intra-frame 3D matching. In the first process, target region is represented in joint spatial-color space for robust estimation. By defining a probabilistic similarity measure, a mean-shift-based iterative algorithm is derived for location of the target region in a new image. In the second process, the thin-plate spline model is used to fit the 3D shape of tissue surfaces around the target region. An iterative algorithm based on an efficient second-order minimization technique is derived to compute optimal model parameters. The two processes can be computed in parallel. Their outputs are combined to recover 3D information about the target region. The performance of the proposed method is validated using phantom heart videos and in vivo videos acquired by the daVinci^®${\mathrm{daVinci}}^{\circledR }$ surgical robotic platform and a synthesized data set with known ground truth.