基于多记录仪的地面远程自动测试系统的设计

提出了基于多记录仅的地面远程自动测试系统的设计方案.该系统在飞行器实发射和地面模拟发射试验中,能够针对150 m外的飞行器内3个不同的记录仪的存储数据内容和工作状况进行实时切换监测.测试完成后通过远程读取记录仪中数据能完整准确地获取试验过程中飞行器的各种控制、状态与环境参数数据.该系统目前成功应用于某型号地面测试系统中.     

一种新型压阻值理论计算方法

A novel algorithmic method, based on the different stress distribution on the surface of thin film in an SOI microstructure, is put forward to calculate the value of the silicon piezoresistance on the sensitive film. In the proposed method, we take the Ritz method as an initial theoretical model to calculate the rate of piezoresistance ΔR/R through an integral （the closed area Ω where the surface piezoresistance of the film lies as the integral area and the product of stress σ and piezoresistive coefficient π as the integral object） and compare the theoretical values with the experimental results. Compared with the traditional method, this novel calculation method is more accurate when applied to calculating the value of the silicon piezoresistance on the sensitive film of an SOI pieoresistive pressure sensor.     

基于AD8232的表面肌电信号采集系统设计

表面肌电信号是人体表面肌肉通过收缩产生的生物电，能够反应人体肌肉的活动状况，在医学领域有重要的研究价值。由于表面肌电信号是微弱信号，较小的噪声就能产生较大的干扰；针对其这一弱点，本文设计了一款体积小、功耗低、抗干扰能力强的表面肌电信号采集系统。设计使用AD8232作为采集芯片，结合放大、滤波、模数转换电路，使用STM32进行数据处理，最后将数据通过低功耗蓝牙发送到上位机。测试结果表明：表面肌电信号能量主要集中在50~150 Hz，300 Hz以上明显衰减，受低频信号干扰较大。经过硬件滤波与小波降噪算法处理后，干扰得到较好抑制，尤其对低频干扰有显著衰减。系统有较强的抗干扰能力和可靠性，有着良好的市场前景。     

三维微组装多气体传感器测试仪

针对在地震等自然灾害及遮蔽空间范围传感器体积受限制和对周围环境参数感知问题,设计了三维微组装多气体传感器测试仪,结合设计的GPSO-BP算法,该测试仪可以在高温高湿的环境下实现实时对有毒气体浓度以及压力的多参数测量,并对其进行温湿度补偿,具有高性能、小型化、准确度高的特点.测试结果表明,在湿度为80％RH,温度为50℃的环境下测量不同气体,经过温湿度补偿后,该测试仪的准确对度至少提高到2.2％以上,稳定性较强,对于地震等恶劣环境下的环境参数感知具有重大的意义.     

基于ＦＰＧＡ的高精度多通道信号源设计与实现

针对航天领域遥测系统设备地面测试阶段需要模拟多种信号,以完成地面模拟试验,设计了一种基于FPGA和千兆以太网的高精度多通道模拟信号源。该信号源以FPGA作为系统的核心控制器,通过千兆以太网接收上位机传输的指令来控制信号的输出,实现了65路0~5V、10路0~28V、8路-15~0V可调直流模拟电压输出、2路TTE网口信号输出和16路RS422数字信号输出。该信号源结构设计简单合理,配套上位机能够对直流电压信号进行幅值设定和精度补偿,能够达到输出幅值精度优于0.01％,同时能够配置数字信号的帧格式和数据内容,能够兼容HDLC、PCM等多种数字协议。试验表明,系统能够实现所需信号的高精度可靠输出,并且具备极高的兼容性,目前,该信号源已经成功应用于某数据采编存储器的地面联试实验。     

高精度光离子化传感器的设计

针对当前国产光离子气体传感器因精度较小、成本较高而一直无法广泛应用的技术难点问题,提出了一种通过改进结构将射频紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块分离的方法。基于光离子化和抗电磁干扰的机理,深入探讨了传感机制和减弱噪声的方法,设计研制电源模块、紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块等解调电路模块。设计特殊的外壳结构,使之在屏蔽外界干扰的同时,也降低了高压交流电给微弱电流检测模块带来的噪声干扰,进而提高了传感器的测试精度。构建了整体传感器的测试与标定系统。理论与实验结果表明:该传感器线性度良好,重复性为1.8%,在室温下工作稳定,可以应用到环境测量中。同时,所设计的传感器因其体积小、灵敏度高和响应快等优点,为其使用的便捷性和测量的实时性提供了可靠的解决方案。     

MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现

基于外界压力引起敏感膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感的原理,提出了一种MEMS光纤法珀压力传感器的设计,建立了传感器敏感膜片的挠度变化与膜厚、半径及施加压力的关系理论模型,并在此基础上进行了膜片的MATLAB二维数值仿真和Comsol Multiphysics三维数值仿真,并完成了FP压力敏感头的制作,进而设计了能够应用于光纤传感的解调方法,搭建了光纤传感的压力测试系统并进行了相关实验,利用所设计的解调方法对实验数据进行处理,进而对压力传感器的性能及特性进行了测试和验证。实验结果表明,传感器测试曲线线性度良好,与数值仿真结果基本一致,在100 kPa的量程范围内其灵敏度可达62.3 nm/kPa,温度敏感系数为0.023μm/℃,测量精度3.93%,且最小压强分辨率为1.29 kPa,证实了该MEMS光纤法珀压力传感系统具有一定的可行性。     

基于自适应遗传算法优化非对准误差补偿算法

针对在无转台标定下,惯性测量单元中三轴加速度计的灵敏度与零位输出电压会随时间变化而改变的问题,提出了一种基于自适应遗传算法优化椭球拟合的现场标定方法.通过建立椭球拟合补偿算法引入非对准误差,再采用自适应遗传算法对非对准误差进行最优参数估计,解算出三轴加速度计标定因数矩阵与零位输出电压.仿真结果表明,在数据良好的情况下,补偿标定精度最多提升了6个数量级,在数据畸变较大的情况下,精度提升了2个数量级,该算法依然表现出良好的标定精度,验证了该算法的准确性和可行性.     

基于FBG温度解耦的光纤法布里-珀罗 高温压力传感器

本文提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)温度解耦方法的光纤法珀(FP)压力传感器,该传感器采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现批量化制作.通过在膜片式压力传感器的基础上集成光纤布拉格光栅(FBG),实现温度、压力双参数测量;提出温度解耦方法,对传感器进行温度补偿及压力测量结果的修正.实验结果表明,在20～300℃的温度范围内, FBG温度传感器的灵敏度为0.012 nm/℃,在160 kPa的压力范围内,压力测量灵敏度约为0.1μm/kPa, 3次重复实验的重复性误差和非线性误差分别约为5.6%和1.3%,温度系数为0.018μm/℃,压力灵敏度随温度变化为0.283 nm/(kPa·℃),同时,采用温度解耦方法,得到压力计算值与真实值最大偏差小于2.5 kPa.     

基于ZYNQ的CLAHE图像增强算法实时加速设计

在低照度环境下，CMOS传感器采集的图像整体效果偏暗，用传统的图像处理方式进行增强速度较慢，满足不了实时性要求，为此，本文设计了基于ZYNQ的CLAHE图像增强算法。CLAHE增强算法主要通过对分块后的直方图进行限幅操作，再利用双线性插值算法消除块状效应来对较暗的图像进行处理，能够提高图像的整体质量并保留局部的细节，防止在像素增强的过程中将噪声放大。在HLS设计的算法中循环使用pipeline流水线操作指令以提高计算的并发性和吞吐率。最后，将综合生成的IP核固化到ZYNQ的PL端，能够在几乎没有延迟的情况下处理多组图像并在HDMI显示器上显示，验证了图像算法增强的实时性。