光电式日照计累积测量误差减小方法研究

针对光电日照计累积测量误差大、标定周期长的问题,通过建立日照计总辐射、散射辐射与太阳辐照度位置关系及相应光电转换数学模型,推导出总辐射和散射辐射理论遮蔽系数,选取了相应的光电传感器并设计了光电转换电路,解决了日照计测量结果不稳定,标定过程调节困难且周期长、主观因素影响大等技术难题。进行了实验与测试,通过对大量测量结果分析,提出了一种基于时间和经纬度及实测结果进行修正的误差补偿新方法。实现了将现有光电式日照计月累计测量误差由原来11.06%提高到了2.21%,标定周期由20天以上缩短为5天以内,并消除了调试人员主观误差的影响,使大规模生产得以实现,具有广泛的实用性。     

基于非接触测量的经纬仪倾斜误差修正

分析了动基座对光电经纬仪测角误差的影响,提出了一套利用非接触测量装置进行实时修正的精度补偿方法。通过该装置测量出动基座下经纬仪方位旋转轴线的倾斜角及倾斜方向,与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。该方法精度高、实时性强、能够补偿±1°范围内平台变形而带来的测角误差,测量装置误差在10″内。为实现动基座下高精度光电测量提供了一种有效的途径。     

基于太阳矢量的皮卫星姿态角测量误差分析

分别分析计算了皮卫星姿态角测量的两大误差源:太阳矢量实际测量误差和轨道模型演化计算的太阳矢量误差。首先针对皮卫星体积小、重量轻、功耗低的特点,采用设计的微型太阳敏感器测量太阳矢量,与轨道演化计算获得太阳矢量相比,该方法更适合获取皮卫星姿态角度信息。通过分析获得太阳入射角——光电流非理想的余弦特性、光电流的噪声起伏、处理电路非线性、A/D采样非线性、温度测量不确定性等因素导致的太阳矢量实际测量误差为5.74°。由于皮卫星自身的特点不允许采用复杂的轨道演化模型,基于Kepler轨道模型计算获得的太阳矢量误差为0.1°。因此,基于太阳矢量的皮卫星姿态角测量总误差为5.84°。     

光幕靶弹着点坐标测量方法

为了提高激光光幕靶对弹着点的测量精度,提出了一种弹着点测量的新方法,该系统是由发散角为10°的扇形激光器和光电二极管阵列组成的双侧发射——接收光幕。高速飞行的子弹在穿过光幕的瞬间会遮挡激光器发出的光,使对应的光电二极管接收到的信号产生相应变化,通过分析产生变化的信号就可求得弹着点的坐标。与传统的单侧发射——接收测量方式相比,可有效减少由光电二极管排列间隔带来的误差,提高测量精度。给出了系统工作原理及弹丸坐标的计算方法,并进行了弹丸直径为7.62mm的射击实验,结果表明该方法可显著提高弹丸坐标的测量精度。     

建筑日照分析中太阳位置计算公式的改进研究

指出现有太阳高度角和方位角计算公式的使用在建筑物日照分析中存在的不便与不足。构建辐射历计时系统,并重新定义太阳高度角和方位角的取值范围,使其随时角的日变化和年变化具备单值性从而改进了现有计算公式。根据改进后的计算公式绘制不同纬度处太阳高度角和方位角随时角的变化曲线,讨论了这些曲线的数学特征所描述的天文学和地理学现象,验证了改进后公式的正确性和通用性,对建筑、空调、结构设计人员进行建筑日照分析都具有一定的参考价值。     

格尔木地区总辐射、反射辐射的变化特征

格尔木辐射站是青海省唯一的太阳辐射观测一级站,地处柴达木盆地,太阳总辐射及地表反射辐射均较强.1993—2011年19 a的观测结果表明：反射辐射时总量的变化规律与总辐射时总量同步,只是量值比较小,总辐射瞬时最大值为1 596 W/m2,反射辐射瞬时最大值为383 W/m2;总辐射日总量、反射辐射日总量的年变化曲线呈不规则的正弦波曲线变化过程,两者变化趋势完全一致;总辐射日总量、反射辐射日总量的年变化、年际变化与日照时数相同,说明日照时数是太阳总辐射、反射辐射的重要影响因素之一;总辐射日总量、反射辐射日总量均是夏季〉秋季〉春季〉冬季,反射比是冬季〉春季〉秋季〉夏季;反射比分布主要与太阳高度角的变化有关,反射比的大小取决于地面的性质和状态,地面被积雪覆盖时,各时及日反射比值明显大于晴天和土壤潮湿的时期.     

基于多CCD拼接相机测角精度检测

在研制大视场、高精度光电测量设备过程中,采用多块CCD拼接技术是重要手段之一.,在分析多CCD拼接相机结构理论基础上,提出了多CCD拼接相机系统测角精度检测方法.实验结果表明,利用该检测方法与修正方法能够显著提高该系统测量精度,该方法可行且对其它光电测量设备有参考价值.     

FY-3卫星太阳辐照度监测仪星上测量校正因子的研究

太阳辐照度监测仪由三台太阳辐照绝对辐射计SIARs按一定夹角安装构成，它在卫星上采用非跟踪太阳的方法来监测太阳辐照度，也就是在卫星运行过程中太阳扫过宽视场绝对辐射计的视场期间测量太阳辐照度。本文对采用这种测量方法下传数据的处理方案进行了研究，介绍了使绝对辐射计测量精度产生误差的八种校正因子，并相应地给出了每种校正因子修正系数的计算公式，从而完成了太阳辐照度监测仪的星上测量校正。     

基于Kalman滤波算法角度测量信号融合技术研究

针对车载激光通信转台姿态角控制中陀螺仪传感器存在漂移误差等问题,提出了以陀螺仪传感器和加速度传感器作为测量元件对车载转台的姿态角进行测量的方法,并在MATLAB软件平台上建立卡尔曼滤波器将传感器采集的信号进行融合,以加速度传感器输出的姿态角信息对陀螺仪测量的姿态角进行修正、补偿,以提高姿态角测量的精度。通过建立试验系统完成测试,结果表明：应用Kalman滤波算法对陀螺仪和加速度传感器信号进行融合后,有效地减小姿态角的测量误差,为准确获得转台姿态角信息提供了理论依据。     

基于光纤传感器的液面高度测量技术研究

采用光纤传感与计算机技术相结合,研究一种实时液位测量系统.测量原理为光源发出的光由发送光纤传榆到被测液体的表面,反射回来的光由接收光纤接收,其光强量与光纤端面距液面高度有关,接收光纤传输的光信号进入光纤放大器,实现对信号的放大.再由光电转换器件将放大后的信号转变为电信号,进行信号采集和数据处理.采用光纤传感测量液面高度变化同传统液位测量相比.精度从几毫米提高到了几微米.     

圆光栅偏心对仿真转台角位置精度的影响

为了满足仿真转台角位置精度的指标要求,减小圆光栅安装偏心引起的角位置误差,本文提出了运用最小二乘拟合对该误差进行修正的方法。首先介绍了仿真转台的工作原理并给出了角位置精度的技术指标,然后理论分析了圆光栅安装偏心引起的测角误差与转角的规律,运用最小二乘拟合对测角误差进行修正。通过对比,修正后的测角误差明显小于修正前。结果表明,最小二乘拟合方法能够有效地修正圆光栅安装偏心带来较大的测角误差,使得角位置测量精度满足±4″指标要求。     

探空温度传感器受太阳辐射影响的仿真分析

随着高空温度探测精度要求的日益提高,如何减小温度传感器测量误差已成为亟需解决的问题,而太阳辐射作为影响温度传感器探测性能的重要因素已成为该领域研究的热点.利用计算机仿真技术,引入太阳高度角、引线夹角2个影响因子,根据流体动力学模型模拟分析探空温度传感器从海平面上升到32km高空时所受太阳辐射的影响,最终得到辐射误差与海拔高度的关系曲线族,仿真结果将为开展高空温度传感器误差分析提供基础依据,从而提高传感器测量准确度.     

气象辐射计量检测用太阳模拟器性能分析

气象辐射计量检测用太阳模拟器是对气象辐射观测仪表-太阳总辐射表进行质量考核的一个重要检测设备,其性能直接影响总辐射表的考核质量。在对太阳模拟器的结构组成和工作原理的论述基础上,重点了研究了太阳模拟器的光谱匹配度、辐照强度及调节范围、辐照不稳定度、辐照不均匀度和光束准直性等性能指标的测试方法,并根据大量的试验数据对其性能进行了分析。采用滤光片对氙灯光谱进行修正,采用光学衰减片来提高低辐照度的稳定性,通过氙灯和光学积分器投影镜离焦的方式提高辐照不均匀度。结果表明研制的气象检测用太阳模拟器的光谱相匹配度达到AM1.5中A级标准,辐照强度在100~1250W∕m2连续可调,辐照不稳定度达到±1%,辐照不均匀度在Φ100mm和Φ200mm范围内分别达到±1%和±2%,满足气象辐射计量仪表检测的需要。     

不同季节光伏发电量与气象影响因子诊断分析*

本文利用多时间尺度下华中科技大学屋顶并网光伏电站1a(2010年3月~2011年2月)电量资料以及武汉站同期气象资料,根据天文因素的影响,研究不同季节下典型气象因子对光伏发电量的影响机制和多变量间耦合关系,结果表明：1)采用日尺度,武汉地区全年日光伏发电量与日太阳总辐射相关性最显著,其余依次是日照时数、气温日较差、日相对湿度(负相关)、日最高气温、日平均气温;2)不同季节下,影响光伏发电量的主要因子及其贡献也各不相同,除了太阳总辐射和日照时数外,夏季要考虑高温高湿的影响,春、秋、冬三季则要考虑气温日较差(反映天气类型)的影响;3)采用小时尺度,全年平均逐时光伏发电量与太阳总辐射的日(内)变化趋势基本一致：一日之间呈现单峰变化,早晚低,正午出现最大;而光伏发电量与日照时数的日(内)变化趋势差异较大。     

1960年以来长江流域太阳总辐射的时空变化

基于长江流域147个站点的气象数据,利用气候学计算方法估算1960年以来的太阳总辐射数据,运用线性回归和相关分析等方法,探讨1960年以来太阳总辐射在长江流域的时空变化特征,并分析太阳总辐射的影响因子.结果表明:太阳总辐射在整个长江流域(除去上游源头区金沙江流域)自东向西递减,且上游地区变化波动大,中下游地区下降趋势显著;自1960年以来太阳总辐射在长江流域呈现下降趋势,1990年以后开始呈现上升趋势;近50a来太阳总辐射的减少趋势与云量和大气水汽含量没有显著相关性     

基于偏振光检测的溶液浓度测量方法研究

为了克服旋转检偏片法测量旋光性溶液浓度存在的误差大、精度低等不足,提出了一种基于旋转波片的偏振光检测溶液浓度的测量方法。采用PIN光电二极管对带有溶液浓度信息的偏振光信号进行探测,经过光电变换后利用信号调理电路实现信号处理、采集等,并将数据通过串口传送到上位机,利用LabVIEW程序进行数据处理与显示。实验结果表明,基于旋转波片的偏振光检测溶液浓度的测量方法测量精度为0.6%。该测量方法能够减小测量误差、提高测量精度,并且用户界面友好、结果显示直观。     

基于Kalman滤波的MEMS陀螺测量误差估计研究

针对微机械陀螺仪存在的测量精度较低的问题,本文采用Kalman滤波算法,对微机械陀螺仪在测量上存在的零位误差、标度因数误差、非线性平方敏感误差、加速度的敏感误差等进行了估计,建立了Kalman滤波的微机械陀螺仪测量误差估计模型,并采用Kalman滤波器对微机械陀螺仪的各项误差进行估计分析。分析结果表明,除了非线性平方敏感误差对不同角速率值的影响近似相同外,其他各项误差随着工作角速率的大小变化而变化,误差对小角速率工作测量影响较大。因此,使用微机械陀螺仪对精密仪器运动角速率测量时,要对其测量结果按标定曲线进行修正。该研究作为实际测量速率的有效补偿,提高了测量精度,具有一定的实际应用价值。     

基于线结构光扫描的工件高精度三维测量方法

为了提高工业中对复杂轮廓工件的测量精度和效率,设计了一套高精度非接触三维测量系统,并提出了一种基于线结构光扫描的工件轮廓三维测量方法。首先,利用高精度相机和三轴移动平台采集线结构光图像。然后,通过基于差分区间的灰度质心算法,精确而高效地提取出线结构光中心线,并生成原始点云模型。接着,对采集到的点云数据进行必要的点云滤波和精简预处理。最后,将预处理后的点云数据与CAD模型精确配准,进行工件表面轮廓的测量与误差评定。实验结果表明：测量工件轮廓高度的绝对误差小于0.07 mm,相对误差小于0.5%。所提出的三维测量系统及方法测量误差较低,能够实现工件的高精度三维测量,具有一定的工业应用价值。     

MTi微型测姿系统数据采集及测姿算法研究

提出了一种以FPGA微处理器为核心的SOPC系统,利用RS-232实现对荷兰MTi微型姿态参考系统数据的实时采集。微处理器对采集到的数据进行处理、提取和存储,以及数据转换。研究了陀螺仪和加速度计/磁力计组合测姿算法,利用加速度计与磁力计测量的姿态角适时地对陀螺仪所测的姿态角进行修正,有效抑制陀螺仪所测载体的姿态角误差的发散.     

可剔除重复装卡误差的高精零位检测方法

针对高精度轻武器瞄准镜的检测技术现状,研究了一种能够剔除重复装卡误差、实现瞄准镜零位变化量高精度检测的方法,采用光电自准直仪实现无穷远目标模拟和瞄准镜重复装卡误差的测量,CCD相机代替人眼进行瞄准镜内景物观瞄和瞄准点位置变化检测。对方法进行了原理公式推导、基于光电自准的装卡误差剔除方法建模、分析了瞄准镜零位变化量测量误差,并通过实验验证了方法的可行性。结果表明,该方法可实现0.01mil的高精度零位变化量检测,保证了瞄准镜零位变化量高精度的测量。