基于时域频域分析结合的调谐激光吸收光谱检测参数优化

随着调谐激光吸收光谱(tunable laser absorption spectroscopy, TLAS)技术在气体检测中的应用越来越广泛,二次谐波信号的质量与检测参数紧密相关,因而分析检测参数的优化方法很有意义。本文根据谱线预处理中的滤波参数、系统采样时间、锁相放大器的时间常数对信号的影响以及参数间的联系,总结检测参数的选取规律。根据滤波原理和不同浓度下信号的均方根误差(root mean squared error,RMSE)值选择合适的滤波阶数和窗宽。选择信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)、RMSE、信号与噪声频域幅度之比(ratio of amplitude in frequency domain of signal to noise,f_SNR)3种评价指标的曲线变化趋势进行时频分析,得到最佳采样周期数为30,结合实验系统具体参数可计算最佳采样时间。通过信号主频带与截止频率的关系和滤波效果选择合适的时间常数。综合分析3个检测参数并总结选取方法,可提高二次谐波信号的质量。本文提出的参数选取方法对提高二次谐波在实际应用中的准确度有...     

基于WAEEMD和MSB的滚动轴承故障特征提取

针对调制信号双谱（MSB）方法仅能处理平稳信号的不足,提出了一种基于加权平均集成经验模态分解（WAEEMD）和MSB的滚动轴承故障特征提取方法。首先,利用WAEEMD将滚动轴承的非平稳振动信号分解成一系列具有平稳特性的固有模态函数（IMF）;然后,开发了一种基于Teager能量峭度（TEK）的加权平均方法以强调敏感IMF的重要性,并将加权后的IMF重构为WAEEMD滤波信号;最后,应用MSB分解WAEEMD滤波信号中的调制分量并提取故障特征频率。仿真和实验结果表明,相对于快速谱峭度（FK）和EEMD-MSB方法,WAEEMD-MSB方法能更准确地获取故障特征,从而验证了WAEEMD-MSB方法的有效性。     

飞行参数实时采集系统的设计与实现

为了准确获取实时的飞行参数,提出了一种以FPGA为核心的多路数据采集系统设计。描述了系统硬件设计,通过VerilogHDL语言设计有限状态机完成流水采样以及FPGA与DSP数据通信,并用Modelsim对各设计模块进行仿真。实验证明这种设计方法简化了系统的硬件电路复杂性,使整个采集系统具有灵活高效的特点。     

双视角三维测量系统同时标定方法

针对现有标定方法在相机无公共视场情况下的局限性,本文提出使用双平面标定板对双相机进行同时标定的方法。通过推导两个相机与两个标定板间的坐标变换,将待标定相机与参考相机的相对位姿关系的求解转换为较为成熟的手眼标定方程求解。通过实验验证:该方法可实现双相机的同时标定,且方法的绝对误差不超过0.089 mm,较为可靠;在双视角三维测量系统中,与相位-深度的累积误差不超过0.116 mm,可为进一步的数据融合提供可靠的初值。此外,由于本方法灵活方便,可适用于多视角三维测量系统的同时标定。     

三灰度编码相位展开方法条纹投影轮廓术

为了通过减少条纹投影轮廓术所需投影和采集的条纹图像数量,提高三维测量速度,提出了一种用于条纹投影轮廓术的三灰度编码相位展开方法.投影仪投射5幅条纹图像到被测物体表面,包括三幅正弦相移条纹图像和两幅三灰度编码图像,由相机采集经物体表面调制的变形条纹图.通过相机采集到的三幅变形正弦相移条纹图像计算包裹相位.通过相机采集的三...     

基于动网格的罗茨式动力机容腔流动瞬态模拟

为准确研究罗茨式动力机在旋转工作过程中的动态特性,基于非结构动网格技术,模拟罗茨式动力机容腔内部实时工作过程,进行了三维瞬态湍流数值模拟,并分析了容腔内部瞬时压力场与速度场的变化规律。仿真模拟结果与计算理论数据的对比结果表明该模型可较准确反映罗茨式动力机的基本工作过程,随后实验平台的搭建与测试数据进一步验证了结果的准确性。结果表明在罗茨式动力机内部流场的动态变化中,动网格技术可以实现较好的模拟,从而为罗茨式动力机内部结构优化提供良好的理论依据,并且该技术可成为流体机械和能源回收研究方向行之有效的方法,可减少试验的不确定性并提高试验的准确性,从而节约时间。     

条纹投影测量系统标定方法研究

条纹投影测量方法具有无接触、测量精度较高、分辨率高等优点，是最可靠的三维测量方法技术之一。而系统标定的精度决定了测量数据的精度上限，是三维测量中至关重要的环节，所以本文分析比较了条纹投影测量系统已有的主要标定方法，包括有：反向投影法、三角关系建模法、隐式拟合法和神经网络法。从误差积累、系统搭建严格程度、操作复杂度、是否需要精密辅助装置、是否考虑镜头畸变以及测量精度等方面进行了对比分析，得出每种方法的优缺点及应用，并以精度相对较高的相位匹配标定法、多项式标定法和平面拟合标定法3种方法为例进行对比实验，综合方法特征与实验结果，得出标定方法选择依据：需要高精度测量应选择多项式拟合法，需要操作灵活应选择相位匹配法，同时对精度和灵活性有需求，应选择平面拟合标定法，对此类技术面向不同需求时选择适当的方法进行系统标定具有一定的应用价值。     

基于多频相移的相位偏折测量透明物体表面三维形貌

光学三维测量中的相位偏折测量术以其快速、高精度、稳定抗干扰的优点,在光学表面测量、快速检测等领域得到广泛应用。透明物体因其上下表面的折射和反射,导致相机采集到不同表面反射叠加的混合条纹,传统的相位偏折测量术难以对其进行有效的三维测量。为解决该问题,文中提出一种基于多频相移的相位偏折法测量透明物体的表面三维形貌。首先,显示屏显示多种不同频率与多步相移结合的正弦条纹,从另外一个角度相机采集物体表面反射的混合条纹。然后,利用最小二乘法迭代将混合条纹进行分离,得到上下表面折叠相位并展开。接着,通过梯度标定确定相位与梯度的关系,根据梯度积分恢复透明物体表面的三维形貌。最后,实验证明所提方法能够有效实现混合条纹的分离,实测透明玻璃板上表面的平均误差从32.4μm减少到5.1μm,结果验证了混合条纹分离方法的有效性,提升了透明物体表面三维形貌测量精度。与已有方法相比,文中方法可以有效避免初始相位值偏差较大带来的影响,缩短计算时间,适用于不同形状透明物体表面三维形貌的测量。