热式风速计恒温差控制的软件实现及其性能测试

介绍了一种利用软件实现热式风速风向传感器恒温差模式（CTD）控制的方案。传感器系统采用单片机作为主控单元,对芯片温度和环境温度进行采样,并以此为依据调节输出功率,从而实现恒温差状态的控制。实验表明,采用这种软件控制方案,在无风状态下,在-20℃到40℃的环境温度变化范围内,热式风速风向传感器能够基本维持输出信号恒定不变。除此之外,该风速风向传感器系统还可以实现对0~20 m/s风速范围内的风速测量,最大测量误差不超过8%,并且具有低于15 s的响应速度。     

叶轮风速表示值误差测试方法研究

以皮托管和微压计测量的空气流速作为参考风速,研究叶轮式风速表的风洞实验室示值误差测试方法;介绍了叶轮式风速表的工作原理,分析了测试所用到仪器设备技术指标,进行了叶轮式风速表实例测试,对测试实例进行了不确定度评定与分析并作了示值误差的符合性判定;结果表明,5 m/s及以下时不确定度的最主要来源为风洞流场总压和静压差的测量,5 m/s以上时不确定度的最主要来源为风洞流场的不均匀性、皮托管与气流夹角等影响量,可通过提高微压计精度、减小风洞流场不均匀性和减小皮托管与气流夹角等方式进一步减小测量不确定度。     

矿用光纤热线式风速传感器设计

实时、准确地获取风速数据,有助于精准控制矿井风流。现有的热线式、叶轮式、超声波涡街式、差压式等矿用风速传感器或易受干扰,或无法检测微风速,或量程小,且均通过电信号获取风速,存在安全隐患。基于掺杂光纤光热转换特性和光纤Bragg光栅(FBG)测温原理,设计了一种矿用光纤热线式风速传感器,通过掺杂光纤将光能转换为热能,通过解调热交换下FBG中心波长漂移量推算传感探头温度变化,进一步计算出风速。在FBG解调过程中采用光栅复用技术,实现了多台传感器共用同一光源和解调仪,降低了成本。实验室测试结果表明:FBG中心波长漂移量与风速呈非线性关系;在较低的风速范围内,泵浦光源功率越高,FBG中心波长漂移范围越大,风速检测灵敏度越高,风速为0～0.57 m/s时,传感器灵敏度为1 370pm/(m·s~(-1)),最高分辨率达0.7mm/s;传感器响应时间随风速增大而减小,波长动态范围随之增大。现场测试结果表明:该传感器可实现煤矿井下微风速、低风速检测,稳定性较好,监测值能准确反映现场风速变化。     

矿用对射式风速风向传感器设计

针对目前风速传感器启动风速高、设计方案复杂、无法准确测量巷道整个断面平均风速的问题,基于超声波对射式测风原理,设计了以STM32为核心的矿用对射式风速风向传感器,介绍了传感器总体结构、收发电路设计、滤波算法及软件流程。该传感器改变了以点带面的测风方式,通过大距离（5～12 m）超声测风技术测量巷道中线风速,以该风速代表整个巷道的平均风速,提高了巷道风速测量的准确性和实时性。依据设计方案研发了测试样机,在环形风洞中的测试结果表明,该传感器测量值与风速标准值在0.1～15 m/s内具有较好的一致性,测量误差小于0.1 m/s,能够满足智能化矿井对巷道风速测量精度的要求。     

风速检定装置不确定度评定及分析

不确定度是测量结果质量的重要指标,指对被测值不能肯定的程度,同时也表明结果的可信程度。以《测量不确定度评定与表示》(JJF 1059.1—2012)为依据,针对用于气象计量的风速检定装置,确定不确定度来源、建立测量模型。结合实际业务流程,分析各误差来源及可能引入的不确定度分量。定量评定整个风速检定装置的不确定度,为自动气象站风速传感器不确定度的研究提供理论依据。研究结果表明,不同风速区间内的风速检定装置具有不同不确定度,应根据实际风速评定。该检定装置在风速为0.2～1 m/s时,不确定度为1.3 m/s;在风速为1～40 m/s时,不确定度为0.3 m/s。该研究可为其他具有相同或相近计量特性的风速检定装置的不确定度评定以及风速传感器检定结果的不确定度分析提供参考。     

类S型皮托管及其测量特性研究

S型皮托管是工业过程中测量含尘气体最为常用的流速测量装置之一,但由于取压孔开口较大,对其测量会有一定的影响。为了减小取压孔引起的误差,并保持S型皮托管的优点,研究了一种新型的皮托管——类S型皮托管的测量特性。首先,根据对置有皮托管的流场数值模拟的结果,确定了较优管型的开口斜度;其次,在流速范围为15~50m/s的DN100风管中对类S型皮托管进行了实流标定实验。结果表明:在实验范围内,类S型皮托管的校准系数都比较稳定,并非常接近1,其相对误差为±4%,能够满足大多数工业现场介质流速测量的要求。     

环形低速风洞自动控制系统设计及其测量不确定度评定

为了满足矿用风速传感器的快速、准确、自动化检测和矿用气体传感器风速影响测试的需求,设计了一种环形低速风洞自动控制系统。该系统采用PLC为主控单元,根据风速与静压差的关系,通过对大气压力、空气温度、静压差的自动采集与计算,利用PID控制模块对变频器进行快速控制,最终通过控制电动机转速的变化,实现风速的自动输出。以检测GFY15矿用风速传感器为例,对测量过程中的皮托管、自动控制系统、风洞风速的不均匀性、不稳定性和流场紊流度等的不确定度进行了分析评定,结果表明,该自动控制系统能够满足矿用风速传感器自动化检测的需求。     

煤矿用超声波式风速风向传感器设计

为了监测煤矿瓦斯突出事故导致的瓦斯逆流情况,应用超声波时差法原理设计了煤矿用超声波式风速风向传感器。该传感器利用超声波发射、接收的时差与风速、风向的关系,经过运算得到被测风向和风速。测试结果表明,该传感器稳定性强,测量精度高,风速测量范围为0.4~15m/s,误差不超过0.3m/s,风向测量范围为0~360°,误差不超过3°。     

微型飞行器空速计的设计与制作

微型空速计是为适应微型飞行器的体积小,质量轻,功耗低等特点而设计的微型装置。主要包括基于微型皮托管和微差压传感器的速度测量系统,数据预处理系统以及无线信号传输系统。并通过基于STM32的主控电路获取电压信号并计算、显示空速值。     

基于DDS技术的矿用风速传感器设计

针对现有煤矿井下用风速传感器工况条件差、性能易下降的问题,设计了一种基于DDS技术的矿用风速传感器。该传感器采用DDS技术设计了具有高稳定性谐振频率的超声波振荡电路,利用卡曼涡街原理实现了风速值实时、精准的测量。试验结果表明,该风速传感器可靠性高,测量误差较小,抗干扰性强。     

深海高流速传感器研制

阐述了深海高流速传感器的工作原理、结构设计、工艺研究及信号处理技术,该传感器中流速测量采用毕托管原理,利用差压传感器测量流体总压与静压差,流向测量采用水向标原理,角度变化由磁阻芯片检测,并采用单片机进行数据采集和后续处理,使得传感器具有测量范围宽、准确度高、耐高静压、分辨力高、抗振动冲击、耐腐蚀、适于深海中流场测量等特点。     

压阻式流速传感器研究

介绍了一种流速传感器的工作原理、结构设计和关键工艺。该传感器基于毕托管的工作原理来测量流速,采用压阻式差压传感器测量流体中的总压与静压之差。整个装置体积小、重量轻,可实现便携式检测。对流速传感器的标定测试方法进行了探讨和试验验证,实际测量和使用表明:流速测量结果准确可靠,准确度达0.5%FS。     

皮托管测量影响因素分析 II. 全压孔与静压孔的影响

为了讨论皮托管全压孔和静压孔几何参数对其测量特性的影响,采用试验和数值模拟相结合的方法,对不同型号的皮托管进行了研究.结果表明:对于皮托管全压,在流速较低时,由较小的全压孔测得的全压较接近参考值,而在流速较大时,大多数全压孔的测量值误差都比较大;对于皮托管静压,由较小外径的检测杆测得的静压值较接近参考值,静压孔不宜布置在太靠近测头或竖直检测杆的地方.这些结论为优化皮托管的测量提供了指导.     

皮托管测量影响因素分析 I. 检测杆与安装角的影响

在现场使用中,皮托管不可避免地会偏离其标准使用条件,从而引起附加误差.针对不同型号的皮托管进行了较系统的试验,旨在研究检测杆和安装角对皮托管测量的影响.结果表明,在被测流速较低时,皮托管检测杆直径的大小对全压的测量影响较小,且测量值误差也较小;在皮托管安装角不超过±10°的范围内,流速测量误差为±2%;较小管径检测杆的测量值存在非零安装角时,受流速的影响比较小.这些结论为优化皮托管的测量提供了指导.     

风速传感器测量结果的不确定度分析与评定

研究以自动气象站风速传感器为实例,采用性能稳定、状态良好的被测风速传感器、计量标准器皮托静压管、主要配套设备风洞、数字微压计、自校式铂电阻数字测温仪、数字式标准干湿表、数字气压表.以大量的重复性检定试验为数据基础,通过后期数据分析处理,评定其在风洞试验室检定影响检定结果的测量不确定度.针对风速传感器的测量不确定的评定方...     

Enhanced disturbance suppression in sampled-data systems and its application to high density data storage servos

Precise servo control systems require strong disturbance rejection capabilities for accurate positioning in the nanometer scale world today. In this paper, we propose an add-on DDO (disturbance decoupling observer) and DDOS (DO with extraneous sensor) for stronger disturbance suppression. Our proposed control methodology uses a nominal plant model and its inverse to reject input and output disturbances simultaneously in sampled-data systems. The plant inverse controller is approximated by tuning a single parameter ?. Experimental results on a PZT actuated servo system with air flow of mean speed of 50 m/s corresponding to 15,000 rpm in today’s high end hard disk drives show an improvement of 69.2% of 3σ PES (position error signal) during track-following.     

一种矿井通风中精确测定风速的方法

针对超声波传感器接收超声波脉冲信号时由于存在起振过程,导致脉冲到达接收传感器的时间难以精确测定的问题,提出一种矿井通风中精确测定风速的方法,即通过拟合接收传感器接收到的正弦信号曲线及其包络线,计算出超声波脉冲信号到达传感器的时刻。对模拟采样数据的计算及分析结果表明,该方法能够达到较高的测时精度,从而能够保证矿井巷道测风精度。     

带式压力传感器的大型风力机气动测试研究

介绍了一种新型带式压力传感器的设计方法及其在大型风力机的空气动力学基础研究中的应用。该传感器由电源模块、压力测试节点、数据采集与传输模块组成。压力测试节点中敏感头的输出信号通过调理芯片,确保每个节点输出的模拟信号准确可靠;数据采集与传输模块采用高速单片机,用12位高精度AD进行数据采集,并通过适配器将数据发送给上位机。该传感器经过试验取得比较满意的结果。