基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器设计

为了弥补现有振动传感器的不足,在分析匹配光栅解调原理的基础上,设计了一种新型的光纤光栅振动传感器.该传感器采用了梁式结构,可以通过调节梁改变传感光栅的中心波长和传感器的固有频率,既可以实现匹配解调,又扩大了频率测量范围.通过标准信号测试实验,得出该光纤光栅振动传感器具有良好的频率检测性能,频率测量范围为0～200 Hz,在20 Hz、190 Hz检测的波形具有良好的信噪比.     

光纤传感器电机故障监测中的应用研究

根据电力系统发电机温度和振动监测的特点,分析了传统温度传感器及振动传感器在发电机在线监测中存在的问题,阐明了光纤传感器在发电机在线监测中的优势.提出了采用半导体吸收式光纤传感器测量温度及光纤光栅振动传感器测量电机的振动状况的方案,对两种传感器的原理及组成进行了介绍,设计了基于两种光纤传感器的发电机监测系统.     

《学报》与我们共同成长

研究了一种基于长周期光纤光栅的振动传感器波长解调方法,可解调波长范围为1 522～1 538 nm.宽带光源的出射光经光纤布喇格光栅反射后,入射到长周期光栅,经长周期光栅调制后光纤布喇格光栅反射光强会发生变化.通过对谐振波长处光功率的探测,实现光纤布喇格光栅静态、动态信号的监测.通过温度测量实验对监测系统进行标定,实验中光纤布喇格光栅传感器波长偏移量与系统输出电压成线性关系,比值为0.01 nm/mV.将传感器粘贴于铝板表面,采用该系统解调简支铝板结构的微小振动引起的波长变化.系统采集到的动态信号时域波形及频谱与涡电流位移计的测量结果相吻合,表明该系统可实现1 kHz以上的动态应变测量.     

基于半周期积分算法的微小振动测量研究

为了能够监测工厂机器的健康状况,并在机器出现故障征兆时尽早发现,本文设计了一套测量其关键部位振动状态的系统.该系统采用了基于FPGA的多通道大容量数据采集方案,并使用32片加速度传感器(型号为MPU6050)作为振动数据的采集模块.对保存下来的数据进行了频谱分析、去噪.当测量振动幅值时,加速度计的输出信号要经两次积分,引入的漂移将会随时间越来越大[1].为了减少漂移带来的影响,采用半周期积分算法来绘制机器各个关键部位的振动轨迹.通过绘制的各频率分量的振动波形,并与历史记录相比较,可以起到监测机器工作健康状况的作用.     

基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅振动传感器的动态解调

提出一种基于级联长周期光纤光栅(CLPG)的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器动态解调方法。宽带光源发出的光经FBG反射后,进入到CLPG,经过CLPG调制后FBG反射光强会发生变化。通过温度测量实验对监测系统进行静态标定,再将FBG传感器粘贴于铝板表面,采用该系统监测简支铝板结构在低频和高频下的振动信号。系统采集到的动态信号时域波形及频谱与涡电流位移计的测量结果相吻合,表明该监测系统可实现2kHz以下的动态信号测量。     

三轴加速度计在水下结构振动测试中的应用

采用基于MEMS技术的ADXL330三轴加速度计芯片,设计了适合水下结构振动测试的加速度传感器,并应用于某输水管线闸门振动监测系统中.分析了ADXL330结构、原理和标定方法.根据水下结构振动测试特点和要求,设计了应用电路、防水结构以及振动测试系统.现场应用表明,采用该芯片设计的三轴加速度传感器能够满足水下结构振动监测的需要,具有低成本、高精度、易安装和安全可靠等特点.     

新型光纤电缆故障定位系统

针对电力电缆铺设环境特点及应用需求,提出了一种新型全光纤电力电缆故障定位预警系统设计方法。该系统采用复合在电力电缆中的光纤作为传感器,通过采集和分析电力电缆周边的振动波形,实现对电力电缆漏电故障的实时监控与定位。实验证明,系统对光纤沿线的电力电缆周边发生的振动事件能够进行有效地监控,测量距离大于20 km,定位精度±3 m。     

随机振动波形再现控制系统设计与实现

本文提出了一种设计随机振动波形再现控制系统的新方法。该方法将状态反馈控制和零相位误差前馈控制组合起来实现随机波形再现控制。在一个电液伺服振动试验台上，采用数字模拟混合控制技术构成了一个振动波形再现系统，并实现了对地震震动波形的再现。     

远程输电线路振动数据监测系统软件的设计

系统通过PC监控界面可以实时远程监测到输电杆塔和输电线的振动波形,并判断杆塔振动类型,大大降低了输电线路巡线作业强度。ARM通过3G网将振动数据传送至PC机,PC机对振动数据波形还原并判断振动类型,监控界面采用VS2008开发完成。     

真空微电子压力传感器阵列数据采集研究

阐述了真空微电子压力传感器阵列的工作原理和工作波形.设计了一种供真空微电子压力传感器阵列器件使用的12位A/D数据采集系统.系统采用微机为主控单元,地址发生和时序控制部分采用可编程逻辑器件(CPLD)实现,提高了设计的灵活性,简化了电路板设计.利用该采集系统对压力传感器阵列进行了数据采集,最后给出了实验结果.     

CMOS磁敏/光敏兼容传感器集成电路的设计

研制了一种新型的磁敏传感器和光敏象限传感器兼容的集成电路。该传感器采用0.6μm标准CMOS工艺制造,设计并实现了磁敏传感器、光敏象限传感器及其兼容的信号处理电路的单片集成,并采用有源预处理电路和相关二次采样电路进行磁敏和光敏信号的采集和降噪处理,具有较高的磁场灵敏度(0.0361T-1)感光灵敏度(2V/lx.s),实现了在一个芯片上同时传感磁信号和光信号的功能。     

多传感器交互滤波算法

 由于传感器节点感知范围有限,传感器网络内的目标跟踪过程可以被建模成为一个马尔可夫跳变系统.以此为基础根据贝叶斯理论设计接力卡尔曼滤波算法,重构新息方程,实现网络中连续的协作式跟踪.进而通过混合每次迭代状态和方差的初始值,提出了多传感器交互滤波算法.其性能优于接力卡尔曼滤波算法,却牺牲了算法的计算复杂度.最后,仿真结果验证了所提算法的有效性.     

智能传感器在物联网领域中的应用

介绍了智能传感器的概念和基本特点,分析了IEEE 1451关键的通讯接口规范以及我国提出的智能传感器系统标准体系架构,阐述了智能传感器在物联网中的应用情况及未来发展。     

Adaptive Sensor Activity Control in Many-to-One Sensor Networks

In this paper, we consider a many-to-one sensor network where a large number of sensors are deployed to monitor a physical environment. We explore sensor activity management to maximize the network lifetime, while meeting the quality-of-service (QoS) requirement. Specifically, in each round the sink estimates the number of active sensors and the control information is fed back to the sensors for activity control. We start with a basic case where the total number of sensors$N$is known, and the estimator of the number of active sensors$mathhatn_t$is accurate. We devise a sensor activity control scheme under which the number of active sensors would converge to the minimum that can meet the QoS requirement. Next, we generalize the study to the following two more complicated cases: (1) The case with known$N$and inaccurate$mathhatn_t$: For this case, we propose a stochastic approximation algorithm to minimize the average number of active sensors while meeting the QoS requirement. (2) The case with unknown$N$and accurate$mathhatn_t$: For this case, we cast the problem as the adaptive control of a Markov chain with unknown parameters and propose a composite optimization-oriented approach for the corresponding sensor activity control. We show that using this composite optimization-oriented approach the number of active sensors would converge to the minimum that can meet the QoS requirement.     

Sensor microsystems

The systems approach to designing sensor microsystems is emphasized as a means of improving their performance. The following basic synergetic relationships between the components of a microsystem are identified: compensation, feedback, chopping and mass effects. Some selected examples of the application of these principles in sensor microsystems are discussed. The choice of the integration technology for the realization of a sensor microsystem depends strongly on the involved market size. The larger the market, the more fundamental integration technology should be applied.     

传感器模拟前端

那些有传感器信号路径设计需求的客户发现自己正处在十字路口,他们有两条路可以选择,一条简单,一条困难。目前,客户们大多利用传统的模拟手段来解决信号路径问题,但这通常需要数周甚至数月的设计时间。     

基于辅助阵元的十字阵阵元位置误差校正方法

文中对基于辅助阵元法的十字阵阵元位置误差校正方法进行了深入研究,在详细分析十字阵阵列模型和阵元位置误差模型的基础上,提出将辅助阵元法用于解决十字阵的阵元位置误差校正问题.仿真结果表明,辅助阵元法可以很好地解决十字阵的阵元位置误差校正问题,且计算量小、估计精度高.     

无线传感器网络中用于目标跟踪的节点规划算法

利用无线传感器网络进行目标跟踪时,由于各传感器节点的能量有限,数据蕴含的有效信息又各不相同,因此有必要规划参与目标跟踪的节点集和参与方式,以降低系统开销。本文提出了一种新的基于领导节点的节点规划算法,综合考虑收集数据和领导节点迁移过程中的通信开销,以最大化目标跟踪的性能。求解中以跟踪过程中的误差矩阵作为目标度量,采用高斯-赛德尔（Gauss-Seidel）和凸松弛等方法,使得复杂的带约束优化问题能够在接近O（N3）的时间复杂度内得到求解。仿真结果表明,与对比算法相比,本算法在相同的通信能量约束下能够达到更好的跟踪性能。     

温度传感器和流量传感器结构与检修方法分析

对水温表热敏电阻式传感器、空调蒸发器出风口温度传感器、石蜡式气体温度传感器、双金属片式气体温度传感器、热敏铁氧体温度传感器、叶片式空气流量传感器以及测量芯式空气流量传感器的结构、原理与检修进行了讨论。     

WSN中一种改进的节点部署方案

节点部署是无线传感器网络的基本问题之一,关系到网络的感知范围和信息传输服务质量。现有的部署算法需要额外探测和修复边界上的覆盖空洞,从而增加了网络部署的成本而且使得节点分布不均匀。针对这一问题,提出了一种改进的节点部署方案,首先进行边界部署,以保证边界上的完全覆盖和连通;然后在感应区域内生成一个新的凸多边形区域,在此新区域上再递归调用边界部署算法,直到整个感应区域被完全覆盖。理论分析和仿真实验表明,在部署节点个数和可扩展性方面均优于已有的部署方案。