飞行器大气数据传感器布局分析设计

在对大气数据系统的功能和大气数据传感器的基本工作原理进行介绍的后,详细的分析了大气数据传感器安装要求.经过理论分析,提出了一种利用计算机仿真CFD软件定位大气数据系统传感器位置的设计方法.并以某型号飞行器为例,从静压的要求入手,详细的阐述了数据的建模,确定飞行器构型,选点,数据对比分析,确定最终位置和角度.本方法对于飞行器设计初期,特别是风洞试验和试飞前大气数据探头的位置确定具有实际意义.     

一种安装在飞行器机翼前缘的FADS系统方案研究

大多数大气数据传感(FADS)系统都是采用安装在飞行器头部表面的压力传感器阵列来感受大气压力分布,为了避免FADS系统对航电系统和火控雷达系统的影响,给出了一种安装在飞行器机翼前缘的FADS系统方案,推导了其空气动力学模型,给出了上洗角的修正公式,通过风洞测试曲线和理论曲线的比较可以看出:W-FADS系统在小迎角范围内精度较好,对测量大气数据是可行的。     

角度传感器风洞校准测量技术

本文介绍压差归零式和风标对向式角度传感器在低速风洞中的校准方法、项目、数据处理和主要结果。安装在飞机或导弹表面的角度传感器，由于受到飞行器本体的干扰，传感器感受到的是被弯曲了的局部气流方向，因而人们不能直接获得飞行器真实角度。为了确定被弯曲了的气流方向与飞行器真实角度之间的关系，需要进行风洞校准测量。校准结果表明，角度传感器输出信号随飞行器角度变化具有良好的线性关系，校准数据稳定、可靠，且重复性令人满意。     

基于新型智能探头的大气数据系统算法研究

开展了基于一种新型半圆柱形探头的大气数据系统算法研究工作。通过计算流体力学(CFD)软件计算获得了半圆柱形探头本体和探头所在处的局部流场信息,建立了该种大气数据系统的气动模型和系统算法模型,并通过仿真验证了算法模型的精度。该项研究工作对大气数据系统及大气数据系统传感器的设计开发具有较高的借鉴和参考价值。     

互补滤波算法在四旋翼飞行器姿态解算中的应用

针对四旋翼飞行器飞行过程中的姿态最优估计问题,本着准确、快速的原则,选择了基于陀螺仪、加速度计和电子罗盘的捷联式惯性测量系统.由于这些传感器存在温度漂移和噪声干扰等问题,采用互补滤波算法,通过融合IMU多传感器的数据信号,对测得的姿态数据进行补偿修正,解算出高精度的姿态角.为了验证互补滤波算法的有效性和实用性,通过实际的四旋翼飞行器角度测量系统对互补滤波算法展开研究.结果表明姿态角解算中采用互补滤波算法能够快速、稳定的输出高精度姿态数据,姿态角最大跟踪误差控制在±2°以内,满足四旋翼飞行器飞行控制的要求,成功完成了姿态的最优估计.     

基于CFD方法的前支杆试飞测量装置误差分析

准确可靠的大气数据信息对飞行器的安全至关重要.处于研制阶段的大气数据系统往往存在一定程度的误差,需要在试飞阶段予以校准.试验机上加装的试飞测量装置要求尽可能地接近未受扰动的气流,同时减少对飞机已有大气数据系统的影响.采用计算流体力学方法,对某型民机进行数值模拟,确定了前支杆试飞测量装置的安装位置和长度,获得了前支杆的位置误差并评估了对飞机已有大气数据系统的影响.研究表明,选定前支杆长度情况下,前支杆测量的静压测量误差引起的高度误差偏大,对现有大气数据系统静压亦有一定影响,对迎角影响较小.这一结果可作为某型民机确定空速校准方法的依据,亦可作为其他飞机在空速校准方案选用方面的参考.     

水体氨氮原位快速检测智能传感器的研制

介绍了氨氮传感器的检测原理,给出了智能氨氮传感器的结构设计和电路设计方法,重点讲述了氨气敏和铵离子传感器的标定算法以及多传感器数据融合算法,并对其性能进行了测试和分析。该智能氨氮传感器是集成了氨气敏、铵离子和pH温度探头的复合传感器,可以用于实现水体氨氮含量的原位快速检测。     

果蝇算法和改进D-S证据理论的四轴飞行器障碍辨识

针对四轴飞行器对障碍辨识效果差,精度低的问题,研究了四轴飞行器障碍辨识的方法. 采用超声波传感器、红外测距传感器以及激光雷达传感器的多传感器信息融合的方法, 通过果蝇算法对传感器原始数据证据权进行优化,得到最优权值,按照各个传感器的最优权值,采用改进的D-S证据理论算法对多传感器的数据进行融合, 提高四轴飞行器的障碍辨识精度. 通过分别对单一传感器以及和其他数据融合算法实验对比,研究结果表明: 在相同条件下,本文提出的方法对障碍物的识别准确率更高,对障碍物的响应更加迅速.     

微型热式流速传感器及其在微型飞行器翼表流场测量中的应用

阐述了微型热式流速传感器测速的基本原理,并结合微型飞行器(MAVs)的特征,介绍了微型热式流速传感器在微型飞行器翼表流场测量中的应用,以及整个测量系统的组成.传感器敏感元件选用薄膜铂热敏电阻,采用恒压式工作方式,通过风洞试验,对传感器进行了测试,并运用最小二乘法进行模型辨识.实验结果表明,所采用的流速传感器测量范围为0 m/s～12 m/s,测量精度为4%,基本满足微型飞行器翼表流场测量的使用要求.     

基于自适应互补滤波的四旋翼飞行器姿态解算

在四旋翼无人机中,姿态传感器采用捷联式惯导惯性检测单元(IMU),其中包括加速度计、陀螺仪、电子罗盘和空气压力高度计.这些传感器在工作过程中存在温度漂移以及噪声干扰,为了得到准确的姿态数据,首先建立了传感器四元数模型,在频域中设计互补滤波器,并设计了PI自适应补偿系数,对传感器数据进行融合、补偿和修正,有效地避免了系统模型误差对姿态估计的影响.修正后的角速度通过一阶龙格-库塔法、四元数算法完成飞行器的姿态解算.传统互补滤波器在噪声大时滤波效果不理想,故加入PI控制,形成一种效果更好的自适应滤波算法,根据仿真结果,该算法滤波后的信号比传统互补滤波的结果更加平滑,更接近理想波形.     

ST3000智能压力变送器的选型、调校和应用

介绍了Honeywell公司ST3000系列智能压力变送器的特点、选型原则和方法;描述了远传法兰差压、微差压和绝压变送器的组态和校准过程;提出了变送器现场安装使用应注意的事项。     

In situ measurements of chlorophyll fluorescence and water optical properties as surface data for SeaWiFS,MODIS and MERIS

A sensor installation and evaluation programme at the Institute of Ocean Sciences, Sidney, BC, Canada, shows that the weather buoys operating round Canada's coasts can be used as important new sources of surface information for satellite sensor calibration and validation. The standard instruments on the buoys provide real-time measurements to forecasters—of wind, waves, water and air temperature and air pressure. The present programme is evaluating the addition of sensors measuring chlorophyll fluorescence, Photosynthetically Available Radiation (PAR), salinity and water-leaving radiance. Time-series of these data are also of value for a variety of fisheries, ecosystem and climate studies. Data can be viewed on the web at http://www-sci.pac.dfo-mpo.gc.ca/ecobuoys.     

一种压阻式压力传感器误差修正的软件方法

针对硅压阻式压力传感器的误差特性,设计了一种对其非线性及温度变化所引起的误差进行补偿的软件算法。该算法根据实验确定的修正系数,直接由微处理器对传感器信号进行数字化的修正,已在一定的温度和压力范围内实现0.1%的测量精度,可直接应用于硅压阻式压力传感器的设计。     

压力受感器自动校准及数据处理系统

压力受感器自动校准及数据处理系统是为航空发动机精确压力测试而建立的。该系统以高精度的振动筒压力传感器为主体,自行研制高精度多通道频率测量仪,并配以１４位Ａ／Ｄ卡,由计算机自动控制三自由度坐标架机构移动探针进行校准,经数据处理后输出校准曲线。该系统具有精度高,自动化程度好,使用方便的特点,有效地辅助了探针气动设计。     

Managing heat rejected from air conditioning systems to save energy and improve the microclimates of residential buildings

Simulations are conducted to investigate the influence and improvement potential of air conditioning heat rejection management of residential buildings on microclimate and energy use. The microclimate and building energy use are simulated on a typical high-rise building in Taipei, Taiwan, on a summer night. Heat rejection from the air conditioners is estimated with a building energy program, EnergyPlus, and a computational fluid dynamics (CFD) program, Windperfect, is used to analyze how heat rejection affects the outside thermal environment. Results show that heat rejection from air conditioners worsens the thermal environment below the urban canopy, thus increasing building energy use. Three countermeasure cases of heat rejection management, which consider the type of cooling system and its installation position, are proposed in this study. The average air temperature increase around the buildings caused by heat rejection was analyzed by transferring the simulation results of the building energy program to the CFD model on an hourly basis. Results show that the air temperature next to the building envelope and the air temperature around air conditioners decrease and that there is a reduction in electricity consumption by the air conditioners when a split-type air conditioner is installed on each floor or on every third floor. A reduction in the ambient air temperature below the urban canopy can be obtained by placing a cooling tower on the roof of the building.     

机组在线监测平板电容式气隙传感器的研制

研究制作了一种测量水轮发电机定、转子间空气间隙的平板电容式气隙传感器探头,介绍了传感器的测量原理、探头的组成结构及各部分的作用。搭建了模拟实际工作环境的实验平台并进行了性能试验。结果表明：探头的各技术指标均已达到设计要求,且具有测量精度高,响应速度快,工作稳定、可靠,安装方便等特点,特别适用于我国各型发电机组的在线气隙测量。     

IMU标定数学建模及误差分析

惯性测量单元（IMU）标定路径设计和数据处理方法取决于IMU标定数学模型,安装误差是决定IMU标定模型的重要因素。针对工程中加速度计和陀螺相对载体安装方式的不同,提出一种通过坐标系转换矩阵建立IMU标定数学模型的方法,推导IMU标定模型误差与载体角速度和加速度之间的关系,分析IMU标定模型误差对捷联惯性导航系统导航参数的影响,并利用转台提供的位置信息设计IMU标定路径和数据处理方法。仿真和转台实验结果表明：IMU标定数学模型误差引起捷联惯性导航系统速度误差、位置误差和姿态误差;安装误差的表现形式决定了IMU标定模型误差对系统导航精度的影响。     

低压容器内含溢流槽的流体标准检定装置

针对水塔法水塔高度受限而容器稳压法检定精度不高的问题,设计了一种新型流体标准检定装置。该装置在密闭低压容器中采用溢流池获得稳定液位,并在其稳定液面上作用稳定气压;使用无需换向器的动态法进行检定,并采取措施保证检定精度。该装置兼有水塔流量稳定性和容器稳压法高雷诺数的优点,且检定效率高,造价和占地面积也比水塔法少。样机试验数据表明,其检定精度可达0.1%,符合设计要求。     

高压传感器在高静压下的动态校准方法

提出了一种校准高压传感器频响特性的方法,动态校准系统主要由甘油油腔、霍普金森杆、气枪、应变片、电荷放大器、活塞式压力计和数据采集系统等组成.校准时先利用活塞式压力计在封闭式油腔中产生高静压,高静压作用于被校准的压力传感器.气枪发射子弹,子弹撞击霍普金森杆产生近似于冲激函数的窄脉冲应力波,应力波通过甘油传播并激励传感器,...