基于高速解调电路的新型手持式工频电场检测系统

基于高性能的微机电系统(MEMS)电场敏感芯片进行工频电场检测,设计了前置放大电路对芯片输出的微弱信号进行二级放大;基于相敏检测原理,设计了一种可抑制背景干扰噪声的模拟解调电路,提高了系统的响应速度;基于ARM微控制器实现了信号的处理,最终成功研制了一种新型手持式工频电场检测系统.输电线路下电场检测实验表明:系统具有良好的检测性能,检测结果与德国Narda电场测量仪具有较好的一致性.     

基于MEMS电场传感器的直流验电器系统设计

为了对高压直流输电(HVDC)的传输线进行可靠的带电状态检验,提出并设计了一种基于微机电系统(MEMS)电场传感器的非接触式直流验电器系统。MEMS电场传感器用于测量DC电场。为了实现对电场信号的采集和处理,设计了以32位嵌入式微处理器为核心的非接触式直流验电器系统。通过声光预警模块实现有电提醒,简化验电作业的操作复杂性。该系统的应用可以准确检测直流输电线路的带电状态信息,并在检测到输电线路带电时及时报警,具有操作简单,抗干扰能力强,电池寿命长达23 h的特点。     

基于GA-BP神经网络的产品质量安全风险预警研究

为了解决大数据环境下产品质量风险预警的人工智能化,论文设计了一种基于遗传算法改进BP神经网络算法的产品质量安全风险预警方法.根据产品质量检测项目的风险权重不同,论文建立了基于GA-BP神经网络的质量安全风险预警模型.以智能门锁产品的检测数据进行风险预警实验,实验结果表明该预警方法提高了风险预警的精度和学习效率.     

基于边缘电场传感器的大范围位移测量方法

主要研究基于边缘电场传感器的位移测量方法,由于在测量位移时交叉指型传感器互导电容的变化具有周期性,因而可以实现大范围的位移测量.运用Ansoft Maxwell有限元仿真软件对边缘电场传感器的二维半波长模型进行了仿真分析,仿真结果表明当传感器工作区间内有物体移动时,会改变传感器的电场分布,使传感器互导电容发生周期变化.设计了一个简单的、低成本的调理电路,可以将电容变化转化为电压输出信号,得到边缘电场传感器输出电压与电容的关系.对电极尺寸为35 mm×30 mm×0.02 mm的边缘电场传感器进行了测量实验,实验结果与仿真结果吻合较好.     

基于FPGA的多通道超声波测距系统设计

超声波测距是一种非接触式连续测量方法,具有电路简单、测量精度高等优点;传统的测距系统多采用单片机实现,无法满足现代测距实时性、立体化、多向性的要求;因此设计了一种基于FPGA的多通道超声波测距系统,所有通道同时进行检测与处理,系统具有较高的扩展性;硬件部分采用US_100超声波传感器实现了超声信号的发射与接收,采用京微雅格C192芯片对回波信号进行检测和处理,实现了从2厘米到4米的距离的精确测量,测量结果送入LCD12864进行显示;软件设计采用Verilog HDL语言在Primace编辑环境下进行开发,在Modelsim软件下进行仿真,并通过HR3开发板验证了全部设计功能;测试结果表明:该测距系统运行稳定可靠,测量精度高。     

基于FPGA的矿用环境采集传输系统设计

随着煤炭产业开采从浅层往深层推进,温度、压力和振动等环境条件都时刻需要检测,防止威胁矿下人员安全和财产安全的现象发生,因此一个实时性,稳定性良好的采集传输系统极为重要;针对这一问题,设计了一种基于FPGA多通道、数模混合的采集与实时发送系统;在系统总体设计的基础上,对系统的硬件电路和软件程序设计进行了相关介绍,通过对程序的仿真,验证了采集传输系统设计的可行性;经实物试验验证,采集传输系统可以正确有效地采集和传输5种传感器输出的信号,各信号精度都满足要求,具有一定的工程实用价值.     

CPS系统网络攻击重构和检测技术研究

针对CPS系统网络攻击检测精度问题，提出了一种基于自适应滑模观测器与鲁棒微分器的信号重构方法与基于流量限制的攻击检测方法，并根据网络攻击规则，对攻击主要集中的对象执行器进行了攻击信号的重构和检测。仿真实验结果表明，基于自适应滑模观测器与鲁棒微分器的改进方法重构的信号，较传统自适应方法重构的信号，收敛速度快，精度更高，与发出的攻击信号曲线基本重合；基于输入信号限制设计的攻击检测方法，使所有输入的攻击信号都成功触发了预警机制，检测方法确实有效，适用于CPS系统对未知网络攻击的检测。     

基于杜芬振子的微弱正弦信号频率测量

近几年在计量学中出现了一种新的基于杜芬振子的信号检测方法,它能提高检测能力和精度;杜芬振子是一种混沌系统,系统参数在其阈值附近的微变会引起系统状态的突变,此特性使得它对相似频率的信号敏感,而对噪声和干扰具有"免疫力",因此可利用阵发混沌原理测量正弦信号的频率;为提高频率测量精度,创造了过零点间隔法和伪区域去除法等新算法,分析了噪声对测量结果的影响,分析误差产生原因,优化算法参数取值,这都能减小测量误差;仿真实验证明精度高于经典频率测量方法.     

改进自适应滤波算法的电磁辐射检测仪设计

为了克服现有电磁辐射检测仪测量精度低的难题,基于改进的自适应滤波算法,设计了一种高精度电磁辐射检测仪.根据电磁辐射信号的特点,对自适应滤波算法进行改进;利用改进的滤波器对放大后的电磁信号进行自适应滤波处理,有效滤除电磁信号中的电磁噪声干扰,提高电磁辐射测量的精度;最后经过运算处理,通过液晶显示器显示信号强度.试验结果验证了该检测仪具有较高的精度,在工程应用方面具有重要价值.     

基于DSP的相位差测量系统设计

设计一个采用DSP技术和数字相关法测量两路正弦信号相位差的检测系统.讨论了相关法测量正弦信号相位差的原理.分析了检测精度和影响精度的因素.仿真计算和试验结果验证了其可行性和有效性.     

基于钴基非晶丝的数字弱磁场检测仪

介绍了一种数字式新型弱磁场检测仪。其传感器是利用对磁场具有高灵敏度的钴基非晶态合金丝作为敏感材料,并采用单磁芯双绕组结构、多谐振荡桥励磁,它是一种体积小、性能高的新型磁场传感器。设计了传感器信号调理电路及测量仪的硬件电路,并给出了实验结果。结果表明:该仪器能够检测-200~+200 A/m范围内的静态微弱磁场,在室温环境下,测试精度优于0.5%。     

基于光场耦合的时栅位移传感器设计

为了实现制造成本低、易加工、高精度的位移测量,设计了一种光场耦合式的时栅位移传感器.介绍了利用基于交变光场的两路驻波合成电行波信号,并通过鉴相的方式实现空间位移转换的测量原理;完成了传感器的结构设计,给出了传感器的系统框图,具体分析了信号处理电路的功能.实验结果表明:光场耦合式的时栅位移传感器在108 mm范围内误差为±0. 5μm.     

基于FPGA的数字式大气电场仪的设计与实现

针对传统大气电场仪的信号处理电路结构复杂、数字化程度低等缺点,提出了一种基于FPGA的数字式大气电场仪的设计方案,其前级感应探头采用差分式的测量结构,有效地减少了前级感应片之间的共模干扰,提高了测量精度;以FPGA为核心的数字信号处理电路完成了电场幅值的精确测量和电场信号极性的判断,简化了电路结构.详细给出了该传感器的工作原理以及实现方法,并制作了实验原理样机.实验测试结果表明,该传感器的性能良好,具有重要的应用价值和意义.     

便携无损式超声波流量测试系统设计与验证

针对传统液体流量计传感器会对管路造成损坏或阻碍液体流动、操作安装较为复杂的问题,设计了一种基于时差法的便携无损式超声波流量测试系统,采用外夹式超声波探头形式,无需破坏管路系统即可实现液体流量的精确测量;该系统采用粗时间与细时间测量相结合的测量算法设计了一种基于延迟线内插法的FPGA高速率、高精度时间测量算法电路,最高可实现1050 Hz的测量速率;设计了信号调理校准电路,具备较强的正负增益可调性以及高信噪比输出能力,增益可调范围达到-23.5～+116.5 dB;还设计了多种传感器专用安装导轨以确保其安装精度;最后,在计量实验室进行了验证测试,结果表明所设计的测试系统符合JJG1030-2007规范准确度0.5级的技术要求,准确度低于±0.5％,重复性低于0.1％.     

大型施工机械带电作业安全报警系统

为了杜绝因吊车等大型施工机械触碰高压带电设备而引发人员伤亡和大面积停电事故,设计了大型施工机械带电作业安全报警系统。该系统包括基于最小安全距离保护的声光报警模块、基于电磁环境推断的安全保护声光报警模块、电场测量模块、距离测量模块、自平衡模块、供电电源模块、输入输出模块。考虑大型施工机械设备施工现场高压输电线路电压等级、高压输电线路导体分布方式、设备周围电磁环境、最小安全距离等因素,对500 kV单回三相输电线路下方电场强度分布情况进行了仿真计算,并选取某地VVV水平排列500 kV单回三相输电线路开展现场实验。仿真和实验结果表明,基于最小安全距离保护和电磁环境推断的双重保护大型施工带电作业安全报警系统可以有效保障带电作业人员人身安全,减少安全事故和经济损失。     

基于FPGA的光栅地震检波器信号处理研究

光栅地震检波器是基于光栅检测技术设计的一种新型数字传感器,基于单片机的光栅地震检波器信号处理速度较慢,现场可编程门阵列FPGA时钟频率高,内部延时小,硬件资源丰富,在控制数据采集、转换等方面有着单片机和DSP所无法比拟的优势。为了提高光栅地震检波器的测量精度和分辨力,该文进行了基于FPGA的光栅地震检波器信号处理研究,并将软件细分原则应用于信号处理系统中。该系统基于硬件描述语言Verilog和PicoBlaze软核进行设计,在有效地减小电路板面积的同时,可实现数据的快速采集和高精度测量。     

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。     

某型导发架三相电源测试系统设计

针对传统导发架三相电信号检测方法过于依赖硬件电路,测试精度不高的问题,提出了一种基于STM32的三相电信号测试的最小系统.首先,将三相电信号经调理电路分压、滤波;然后利用STM32内置的ADC对调理后的三相电信号进行扫描采样,并运用改进的三点算法对采样信号进行运算处理,求得各相信号的幅值、频率和相位;最后通过RS232串行通信向上位机传输指令与数据,并进行结果显示.该最小系统充分利用了内部资源,减少了硬件电子干扰,以软件算法实现了对导发架三相电信号的较高精度检测,极大地降低了成本.     

一种磁流体陀螺的设计研究

新型磁流体陀螺兼具带宽大、体积小、重量轻、寿命长、抗冲击等优良特性,是用于卫星微角振动测量的理想传感器,同时在寻北及小型无人机导航等领域也具有广阔的应用前景。提出了一种磁流体陀螺的设计思路,通过对磁流体陀螺工作原理的分析,设计了一种机械结构,该结构既形成了闭合磁路又构成了上下壁绝缘、内外壁导电的密闭磁流体通道,满足传感原理需求;采用低噪放大器组成信号处理电路并对噪声进行分析,该电路可以将本底噪声对传感器输出信号的影响降低至可接受范围内;对基于该思路设计的样机进行了初步试验,试验结果表明该磁流体陀螺能够敏感角振动,非线性误差小于0.6%,重复性误差小于0.5%,稳定性误差小于0.8%,具有很好的发展前景。