基于线列阵传感器的射流冲击试验含气率分布研究

射流冲击是一种气-液两相流现象,既可作为一种除盐水混合硼酸的有效方法,也可用于研究压水堆（PWR）的承压热冲击（PTS）事故现象。当液体射流撞击水面时,发生气体夹带现象,并产生气泡,气泡夹带对混合过程起到关键的影响作用。研究了不同射流高度和流速下的含气率分布,设计了一种新型三层可移动线列阵传感器（WMS）测量瞬时二维局部空隙率,具有较高的空间分辨率（3 mm）和极高的时间分辨率（2500 Hz）,基于线列阵传感器测量的原始数据,获得了射流冲击中气体夹带的含气率分布,对比分析了不同射流高度和流速下的平均含气率分布。     

基于弧状电极传感器的气/水两相流参数测量系统设计

气/水两相流流动参数的检测对工业过程的控制和优化有重要意义,相含率作为一个重要参数直接影响到两相流建模的精度。为测量两相流相含率参数设计了弧状电极电导传感器测量系统,通过对气/水两相流典型流型的物理模拟研究了相含率与测量电压之间的关系。实验结果表明:弧状电极电导传感器的液相相含率与测量电压存在很好的线性关系,为两相流动态实验参数测量提供了依据。     

SMT封装电路板三维在线检测技术

为了检测回流焊接之后SMT( Surface Mount Technology)封装电路板是否存在缺陷,设计并搭建了基于线结构光传感器的SMT封装电路板三维在线检测系统,通过线结构光扫描测量,获取SMT封装电路板表面三维数据。采用双传感器测量技术,有效减少数据丢失;研究了双传感器统一标定技术,可同时实现两个传感器的参数标定和坐标系统一。提出了自适应光条中心提取算法,对反射或散射影响而形成的光条图像噪声具有很好的抑制效果,能够提取准确的光条中心。实验表明系统测量精度可达到0.02 mm。系统测量得到的三维数据,可以为在线检测SMT封装电路板缺陷提供可靠的三维信息。     

３Ｄ 打印光纤光栅环向应变传感器

本研究基于3D打印即熔融沉积造型技术（Fused deposition modelling, FDM）制造了光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating, FBG）环向应变传感器,通过室内单轴压缩试验验证传感器的测量性能。基于FBG设计的传感器的具有体积小,灵活,成本低,抗干扰性强,抗电磁干扰的特点。通过拉伸标定试验表明,FBG应变传感器的波长与伸长率成线性关系, FBG传感器的灵敏度和最小分辨率分别为0.022 nm/mm和0.114 mm,最大相对误差为1.6％。单轴压缩试验验证了FBG环向应变传感器可用于钢筋、管道等圆柱体结构的环向变形监测。     

一种新的矢量传感器线列阵波束形成算法

为了提高基于矢量线列阵的目标方位估计能力,将基于时域解析信号实现最小方差无畸变响应（ MVDR）的方法——TAMVDR算法引入到了矢量线列阵信号处理中,提出了实现矢量线列阵波束形成的VTAMVDR算法。理论分析了矢量线列阵VTAMVDR算法的原理,该算法通过Hilbert变换对时域宽带信号引入复权向量,不需要进行子带分割,且不需要对数据进行分块处理,获得稳定优化权向量估计所需要的数据长度远小于频域MVDR方法,数据长度合适时,单次快拍即可实现波束形成,大大降低了运算量。仿真和海上试验数据分析结果表明：VTMVDR算法相比于频域MVDR算法具有较好的性能,具有更高的分辨率和更窄的波束角,有更好的探测性能。     

基于RS485的高精度倾角传感器的设计与实现

根据MEMS加速度计倾角测量原理,设计了一种基于RS485串口通信的高精度倾角传感器。分别对该系统的硬件设计和软件设计进行阐述。倾角传感器的硬件设计主要分为MCU模块设计、传感器模块设计、电源模块设计、A/D转换模块设计和RS485数据输出模块设计;软件部分主要是下位机的程序设计。在系统中,采用手动标定的方法对数据进行标定,并利用分段线性插值法对角度进行补偿,经过多重滤波以达到良好的精度和线性。测量数据表明,该倾角传感器达到测量范围±90°、分辨率0.1mil、测量误差控制在0.1mil以内的高精度性能要求。     

基于线结构光传感器的公路平整度测量系统

研制了基于线结构光传感器的公路平整度测量系统,用于测量铺设完成但未凝固之前的水泥路面平整度。该系统利用四套线结构光传感器来测量路面特定点的三维数据,通过激光测距仪获得距离信息,提出了一种测量系统运动颠簸误差修正方法,设计并研制了颠簸误差传感器。设计了一种新型全局平面靶标,可一步同时完成多个传感器摄像机内、外部参数和光平面位置参数的快速标定与坐标系统一。对系统进行了标定实验、精度验证实验及实际测量实验,实验结果证明该系统测量精度可达到0.2mm以上。     

气液两相流含气率图像检测方法

开发了一套基于机器视觉技术的气液两相流在线检测系统,用于测量气液两相流的含气率等参数。根据最小二乘拟合法得到二值化图像的毛细管及气泡的左右边界的线性表达式;根据一阶导数原理确定气泡的上下边界;测量气液两相流的含气率等参数。实验结果表明,系统有较好的重复性,准确率高。     

微波透射法测量含水率的研究

基于微波透射法,设计了一套液液两相流(其中一相为水)的中高含水率测量系统,该系统与现有方法不同之处在于系统中设计的传感器减小了干扰效应,适于测量中高含水率液液两相流.根据测量介质合理选择测量频率,对实验数据曲线拟合,获得测量经验公式.实验结果表明:设计的装置可对含水率为30%～75%的液液两相流进行有效测量;采用测量经验公式,其测量精度高于5%.     

基于MSVR的六维腕力传感器静态解耦算法

针对维间耦合会影响六维腕力传感器测量精度的问题,提出了基于多输出支持向量回归机（Multi-output support vector regression,MSVR）的解耦算法。以实验室研制的六维腕力传感器为例进行静态标定实验,使用基于MSVR的解耦算法以及传统的基于最小二乘求解标定矩阵的解耦算法对标定数据进行处理分析。实验结果表明,本文提出的解耦算法稳定可靠,能有效抑制维间耦合的干扰,具有较高的解耦精度。     

基于环形管差压波动信号测量气液两相流气相含率的研究

设计了一种新型多圈环形管用于气液两相流参数的测量,对环形管上升段水平方向内外侧差压波动信号进行了分析,采用无因次分析方法获得与差压波动信号均方根相关的特征量,建立了此特征量与容积含气率的关系模型,并在此基础上进行了实验.实验结果表明与差压波动信号均方根有关的特征量和容积含气率存在一定的关系,在考虑到气体密度的影响之后,引入气体密度对关系模型进行修正,建立了差压波动信号均方根和容积含气率量纲1的线性关系模型.在容积含气率小于0.65时,气液两相流的容积含气率测量误差小于5%,为气液两相流的容积含气率测量提供了一种方法.     

气液两相流空隙率测量方法微重力环境应用研究

微重力环境下气液两相流空隙率测量是载人航天器需解决的关键技术之一。通过对当前常重力环境下气液两相流空隙率测量方法的特点和微重力环境对气液两相流空隙率测量的影响分析,提出了满足微重力环境气液两相流空隙率测量方法的基本要求,对当前空隙率测量方法在微重力环境应用的可行性进行了分析,并给出了相应建议。     

基于丝网传感器的气水两相流流型转换测量

两相流流型有助于两相流体结构与运动规律的研究,是开展气水两相流研究的基础。为了探究各种流型之间转换过程中的流体动力学现象,利用丝网传感器(Wire Mesh Sensor,WMS)通过对50 mm内径的垂直管道不同流动条件下各种流动形态的空隙率、气泡分布及其变化过程成像测量表明在水相表观流速不变,气相表观流速增加的条件下,从泡状流到弹状流过渡过程中,均匀分布的离散小气泡密度逐渐增加,管道中心气泡浓度逐渐高于管壁,管道中心小气泡开始碰撞聚合形成大气泡;随着水相表观流速减小,进一步增加气相表观流速,弹状大气泡破裂成若干不规则气泡,向下一个流型过渡。     

基于截面含气率的气／液两相流相关速度测量

基于双截面电阻层析成像技术进行气／液两相流的相关速度测试研究,分析了相关速度测量原理,提出了基于截面含气率的相关测速方法。通过插值增加上游、下游双截面含气率的采样数据,利用独立开发的软件系统具有的数据存储与回放功能对基于截面含气率的相关测速方法进行评定实验。实验结果表明：该方法测速精度较高,且稳定可靠。     

一种新型网丝传感器优化设计

基于COMSOL仿真软件,对新型的网丝传感器进行了仿真研究,并针对原油高含水情况下油分相含率检测,优化设计网丝式传感器结构。根据油滴尺寸、网格细分以及重建图像等问题提出了分块多阈值算法。仿真实验表明,基于分块多阈值算法进行图像重建,明显改善图像质量,提高了油分相含量检测精度。     

一种基于单传感器的热式气体流量测量方法

基于热传递的原理,提出了基于单一铂电阻的热式气体流量测量方法.首先研究了在不同温度和电流下铂电阻的温度特性.然后设计了流量测量系统的电路,分析了流量测量原理及温度补偿.最后通过恒温控制算法使铂电阻工作在2个不同的设定温度.由铂电阻的输出电压计算出气体的流量.实验结果表明该测量方法的测量精度优于1%.流量量程比近100:1.     

一种新型的气敏传感器测量装置

介绍了一种新型、高精度的智能气体体积分数测量设备。该设备将ARM7应用到电路中,利用其强大的数据计算处理能力及控制能力,设计出了显示气体体积分数值的测试电路。传感器输出的电信号采用归十法与多项式拟合相结合的方法进行转换,有效地校正传感器的非线性,提高测量的精度。通过C语言编程实现该算法,经测试,该装置的精度误差保持在±1．5％,能够准确地对环境中的气体进行监控,并具有到限报警功能。