数字摄像能见度仪的能见度算法设计及实现

针对传统能见度仪的不足,在已有的研究结果上,设计了数字摄像能见度仪的能见度算法,其中白天能见度采用双亮度差法,并作出改进使其有更大的适用环境;夜间能见度采用双光源法.整套算法通过CCD摄像机、图像采集卡和计算机平台得到实现.实验结果证明,该算法能够解决在气柱分布不均匀的情况下能见度无法准确观测的问题,提高了现有能见度的观测范围.将实验结果和前向散射仪及大气透射仪测量结果进行相关性对比,得到了较好的一致性,误差范围在国际标准的误差要求之内.     

利用图像识别技术的能见度观测研究

针对传统透射式及散射式能见度技术的局限性以及基于图像算法测量能见度的复杂性,提出了一种基于图像目标物及背景亮度值提取的能见度计算方法。通过对定点目标物的水平图像参数提取,定性、定量地分析图像的色彩、灰阶、对比度及亮度等参数,从而用目标物及背景亮度值来计算出大气消光系数,最终得出大气能见度值。通过试验,对比了图像目标物与背景亮度提取计算能见度的方法。结果表明:以视觉能见度为参考,采用图像局部亮度的方法比整体亮度计算能见度值的方法误差更小;前者误差在10%左右,后者在2%左右。与传统能见度观测方法相比,该方法原理简单、操作方便、抗干扰性强,测量得到的能见度更接近视觉能见度,对推进我国气象能见度观测现代化具有积极意义。     

基于光束扫描的透射仪测量光路自动准直系统设计

提出了一种基于光束扫描的透射仪测量光路准直方法,分析了该准直方法的原理。基于该方法设计了测量光路自动准直系统,该系统以LPC1768微控制器为核心,主要包括光强及位置信息采集模块、电机驱动模块,并进行了该系统的软件设计。系统利用透射仪测量光路进行对准,易于实现与透射仪测量系统的融合,且具有高精度、自动化的特点。     

基于嵌入式计算机的激光雷达能见度仪的设计

针对不良能见度天气下的交通运输安全需求,设计了一台可用于水平及斜程能见度测量的激光雷达能见度仪.该仪器以嵌入式计算机PCM-3370E为控制和数据处理核心,实现对激光器、光子计数卡、门控电路工作时序的控制及能见度反演.在收发光学单元良好工作的基础上,通过易于操作的人机交互界面获得大气能见度的客观、便捷测量.     

基于FPGA的智能放大器的研究与实现

在许多检测仪表的设计和应用中,由于被测信号幅度变化范围大、频带宽,通常采用设置量程变换开关的方式对被测信号进行满量程放大以保证测量的精度,使得硬件结构复杂;为了实现测量的智能化,设计了一种基于FPGA的智能放大器,可以根据信号的变化相应调整放大器的增益、可对动态范围宽的输入信号用最佳增益对其进行放大,使得放大后输出信号落入设定的窗口范围之内;该放大器已应用于植物种苗磁电场复合诱导繁育控制系统中,运行结果表明,该设计参数精度高,可靠性强,方便实用.     

散射式无线能见度仪设计

设计了一种前向散射式高精度能见度仪.该能见度仪接收端采用光电传感器BPV10,将发射光在空气中的散射信号,并经过放大、滤波和A/D转换取得数字信号.系统采用TMS320X2812以提高系统终端数据处理速度,采用CC2530实现无线数据传输.实验结果表明:该系统精度高、使用维护方便,能够较好满足气象站的观测要求.     

基于数字反馈的自动增益控制放大器

自动增益控制放大器是指当输入信号幅度改变时,放大器的放大倍数能随输入信号幅度相应改变,使得输出信号幅度不变的放大器,在信号系统中有着广泛的应用。本文提出了一种基于数字反馈的自动增益控制放大器设计,具有精度高,可编程等优点。本设计由信号调理电路和单片机控制两模块组成。信号调理电路分为4个部分,分别为输入缓冲级、程控放大级、主放大级、功率放大级,频率和幅度测量电路。输入缓冲采用OPA656,程控放大器为VCA810,主放大采用OP37,功率放大采用的是两个BUF634并联。MSP430F2618单片机主要进行AD采样以及DA输出控制放大倍数,实现自动增益的功能,从而得到稳定的信号输出.经过测试,本设计输入动态范围可达54d B,输出误差小于10%。     

高动态扫频仪的设计与实验

针对现有的扫频仪动态范围小、应用范围受限等问题,基于若干集成电路设计了一款高动态扫频仪。该扫频仪利用2个DDS芯片产生正交信号,利用MC1496模拟乘法器作为零中频检测器,利用LTC2440完成高精度采样及数字滤波。该系统中,一路DDS相位0/90可变,另外一路DDS相位保持不变,由此构造了消除直流偏置的零中频算法且信号处理及显示在PC机完成。实验测试结果表明,其动态范围接近120 dB。利用该扫频仪能够完成滤波器、放大器等器件幅频特性的测量,可广泛应用到高频器件生产及测试中。     

动平衡仪用窄带跟踪滤波电荷放大器

从动平衡仪的测量要求和实际的传感器输出信号出发，设计了一个窄带跟踪滤波电荷放大器，讨论了电路框图和设计要点，给出传输特性和其他主要性能指标的实测结果，并在动平衡仪测量不平衡信号的应用中取得令人满意的结果。     

基于图像理解的能见度测量方法

现存的大气能见度测量方法主要存在硬件成本高、操作复杂度大、应用范围小等问题。文中将机器学习引入能见度测量,提出一种基于图像理解的白天能见度测量方法。首先在对测量场景图像感兴趣区域分窗处理的基础上,设计并提取基于像素对比度的图像特征及向量。然后,通过训练支持向量回归机构建图像特征与能见度值之间的关系模型。最后,根据模型计算待测图像的能见度值。实验结果表明该方法不仅具有良好的能见度测量精度,同时具有较高的灵活性,能降低已有能见度测量的局限性。     

一种适用于微弱传感信号检测的锁相放大电路

针对复杂噪声环境中有效提取出微弱传感信号的问题,设计了一种实用的锁相放大器电路。该设计通过产生两路正交的矢量参考信号与经低噪声放大和带通滤波后的被测信号相乘实现信号相位差检测,经过低通滤波和均方根计算等实现对微弱信号的提取。该设计采用了一种基于变换的方波乘法器,实现了动态范围宽、直流漂移小、线性度高的乘法运算,进一步提高提取信号的精度。测试结果表明,该设计不但提取的信号精度高,而且电路结构简单,对元件一致性要求低,克服了普通放大器需要被预知被测信号和参考信号相差的问题。     

一种宽带信号调理通道设计

在高速数据采集系统中,对模拟信号调理通道带宽的要求越来越高。本文结合无源衰减网络、高增益可变增益放大器（VGA）、高速电流反馈放大器（CFA）,设计并实现了一种宽带模拟信号调理电路,并给出了实验结果与分析。该电路具有高带宽、动态范围大、低噪声等特性,能满足数据采集系统高带宽的要求,也可以应用于宽带电子测量仪器的前端信号调理电路。     

基于穿墙信道状态信息的行为识别方法

Wi-Fi CSI提供的被动式行为识别方法在许多场景得到了应用,但现有系统较少考虑信号穿墙的场景,导致信号穿墙后识别精度急剧下降。为提高系统的适应性,对信号穿墙后的行为识别方法进行研究,提出一种基于信道状态信息（CSI）的穿墙行为识别方法。根据CSI数据变化的特性,在预处理阶段,对CSI数据进行相位校准来证明原始CSI矩阵具有低秩性,并对其进行低秩矩阵分解,消除无用的静态CSI分量,凸显信号穿过墙壁后被掩盖的动态CSI分量。在识别行为阶段,利用时间反演算法解决CSI数据维度过高的问题,并简化计算。实验结果表明,与传统行为识别方法相比,该方法可大幅提升穿墙场景下的行为识别精度,在室内视距、室内非视距、穿墙的场景下平均识别精度分别可达94.1%、92.3%、90.7%。     

光幕靶用大动态范围信号处理电路设计

为提高光幕靶测速精度和弹径适应范围,设计了一种光幕靶用自动调节增益的对数放大电路,扩大信号处理电路的测试动态范围。论文分析矩形探测光幕和扇形探测光幕两类典型光幕靶式光幕工作原理,分析弹丸过幕信号幅值与弹丸直径和过幕位置之间的关系。依据对数放大电路特性设计了基于TL441芯片的电压型对数放大电路和LOG112芯片的电流型对数放大电路,对设计的电路进行对数放大特性和动态范围进行测试。试验结果表明,设计的信号处理电路的输入输出信号幅值具有对数特性,其动态范围可达31dB,提高了光幕靶的测试动态范围,满足各口径弹丸的速度测量。     

基于单片机的信号发生器设计

以单片机为核心控制器,结合D/A 转换、LCD1602 显示、程控放大器,设计输出频率、幅度可调的正弦波、方波 和三角波信号发生器,对系统主要硬件电路和软件进行设计。经实验测试,系统实现了各波产生、显示,信号频率、幅度可调等 功能,频率和幅度误差都是5%以内,波形质量较好。系统电路简单、体积小、成本低、精度较高、工作稳定和使用方便直观,具 有广泛的应用前景。     

基于盖革APD阵列的单通道激光雷达信号读出电路设计

随着测量技术的发展,激光雷达技术成为研究的热点,选取工作在盖革模式下的集成APD阵列雪崩二极管作为激光雷达的光电探测器,在探测距离为100-200m范围内,选择上升沿为5ns的激光脉冲,则接收带宽在70MHz~88MHz范围内,在此范围内APD探测器将接收到的回波信号转化为电信号,用TIA跨阻放大器反向放大模式将电流信号转化为电压信号,并将信号有效放大,输入至时刻鉴别电路,时刻鉴别电路用电压比较器来实现,最终可输出COMS逻辑电平信号;用TINA仿真软件进行仿真,仿真结果表明在接收带宽范围内TIA放大器的增益动态范围达到了54dB,总体电路延迟约为10ns。     

被动FTIR遥感技术的微弱信号调理电路设计

微弱信号调理电路设计的好坏直接影响到被动傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)的探测精度。基于HgCdTe光电导型红外探测器接受干涉光后输出的微弱电信号来设计前置检测电路和放大电路,该电路具有高增益、高信噪比、相位补偿功能,有效降低了噪声和温漂以及大的动态输入范围等特性。红外探测器将干涉红外光转换为10-8mA数量级的微弱电信号,在此输入条件下对信号调理电路进行实测,试验结果表明,该电路测量精度高,具有较好的稳定性,且结构简单易实现,可以在光谱仪应用中验证其正确性和可行性。     

便携式机车信号发码器设计与实现

机车信号发码器主要用来检测机车信号设备是否能够正常工作,针对目前便携式机车信号发码器存在的结构复杂、使用繁琐等缺点,设计并实现了一种成本低廉、使用方便的便携式机车信号发码器.采用高性能单片机产生高精度移频信号,通过二阶低通滤波器滤波和音频功率放大芯片放大后,由集成线圈发射信号.实践证明,该发码器性能稳定、设计合理、使用效果良好,满足机车和轨道车的使用要求,达到预期的目的.     

宽动态范围实时数据采集系统

介绍了一种新颖的数控增益自适应放大器,提高了Ａ／Ｄ转移器对小信号的分辨率和采集速度,克服了常规程控放大数据采集系统实时性和系统精度难以同时兼顾的缺陷。实现了宽动态范围输入信号的实时高精度数据采集,在工程测试计算机测控技术等领域均有较好的实用价值     

放大器的低噪声设计

在放大电路中,信噪比是衡量放大器特性的重要参数,噪声抑制的方法和思路贯穿放大电路设计始终.在音频使用场合,放大器的噪声参数影响输出音质,在射频放大电路中,放大器的噪声参数直接影响无线通讯距离,特别是当输入信号幅度小到一定程度时,有用信号几乎被噪声信号覆盖.噪声特性是表征放大器性能优劣的重要参数,研究放大器噪声特性是设计放大器电路和器件的前提基础.