适合于土压力测试的新型光纤光栅传感器性能研究

土压力测量是土力学研究要点,传统土压力传感器因不具备长期稳定、耐久性和抗电磁干扰等功能无法满足结构监测要求.光纤光栅,因有精度高、体积小、耐腐蚀等优点,被作为传感元件,设计了一种新型光纤光栅土压力传感器,理论分析其测压原理及可行性,并以实验方式对该传感器性能进行校核.研究表明:此光纤光栅土压力传感器的温度自补偿功能、线性度和重复性、总精度等都较好,满足工程需求,能用于岩土工程结构的长期健康监测.     

油液监测黏度传感器标定方法优化研究

针对黏度传感器存在的测试准确性不足的问题,基于黏度测量原理提出数据处理算法模型对黏度传感器进行标定,设计并搭建实验测试平台,在较大温度范围内进行流体的黏度测量,并对提出的标定算法进行了验证。结果表明：采用改进的标定算法模型对黏度传感器进行标定,提升了传感器的测量精度和稳定性,能够将黏度测量平均绝对误差控制在5%以内。设计的黏度传感器对油液黏度变化具有较好的响应和较高的灵敏度,较好地满足了流体黏度的工程在线实时测量需求。     

泄漏声发射传感器性能检测技术研究

提出了利用压电晶体逆压电效应作为标准声源的声发射传感器的性能检测方法。在此基础上,设计实现了基于比较检测法的泄漏声发射传感器性能检测系统,并应用到泄漏声发射传感器辐照后的性能检测中。检测结果和传感器使用效果表明,该方法用于声发射传感器性能检测是可行的。     

流水线模拟数字转换器的权重误差校准

为校准流水线模拟数字转换器(ADC)中电容失配和由运算放大器的有限开环增益引起的级间增益误差,提出了一种新的基于权重的后台校准技术。该技术将流水线ADC中存在的上述误差统一归结为各级权重的偏差,建立了一个基于权重的ADC误差模型,并利用后级的数字输出来校准前级的误差。该技术在ADC末尾增加了额外的两个子级,这两个子级仅在校准过程中使用,从而使得ADC正常的模数转换过程不被中断,校准进程在后台执行。由于在校准期间和正常工作期间所有可能出现的信号路径的前7级均被校准,故进一步减小了误差,提高了精度。应用该技术实现了一个14bit,80 MS/s的流水线ADC,该芯片采用Chartered 0.18μm,1p6mCMOS工艺设计,总功耗为260mW,芯片面积为7.161mm2。实验结果显示:本文提出的校准技术可以提高ADC的精度,改善ADC的动态和静态性能。     

一种卫星双向时频传递设备时延差的标定方法

利用卫星双向时间频率传递方法可以实现精度优于1 ns的远程时间同步。卫星双向设备时延差是影响双向比对结果的一项主要误差。目前,国际上通用的方法是利用一套可移动的双向校准设备实现对两套卫星双向设备时延差的校准。该方法存在设备成本高、占用通信卫星资源且对天气条件要求较高等问题。随着i GMAS站和其他监测站点的建设,越来越多站点的接收机监测数据资源可用。提出一种利用各站点监测数据实现对卫星双向设备时延差的校准方法。当卫星双向比对两地同时具有监测数据可用时,可以通过事后数据处理的方式校准两地卫星双向设备的时延差。校准的主要思路是利用精密星历、钟差和电离层产品,从每颗星的伪距测量值中扣除传播路径中的各项延迟,得到本地与导航系统时间的时差。通过对所有可见星的时差结果进行加权、滤波,并扣除接收机间的相对时延,得到比对两地的全视站间钟差。最后,通过与同时段的卫星双向结果进行比较,得到两地卫星双向设备的时延差,校准精度优于1 ns。虽然该方法无法实现亚纳秒量级的校准,但是可以较为简单地标定出两地卫星双向设备的时延差,可以满足纳秒级的时间同步应用需求。     

新型五指仿人型机器人灵巧手触觉传感器设计及其静态标定

介绍一种应用于HIT/DLR II五指仿人型机器人灵巧手的新型触觉传感器,并对该传感器的工作原理进行阐述.该触觉传感器基于压阻原理,具有高度集成和微型化的特点.该传感器采用了柔性结构设计,表面嵌入多个电极,传感器数据通过电极列阵进行扫描采集.最后,进行了传感器的静态标定实验,验证了传感器性能.     

基于ASAP架构的发动机ECU标定系统开发

基于ASAP架构,设计开发了A2L数据交互描述、CCP协议、KWP2000协议,以及HEX标准存储格式等重要组件模块,实现了兼容多物理层和多协议层的发动机ECU标定系统。该系统在高压共轨柴油机及单体泵柴油机的开发过程中得到了成功应用,应用实践表明,该系统能够作为发动机标定开发中的重要工具。     

10号航空液压油综合性能模糊评价研究

高速线材生产线冷却水污染润滑系统是目前国内各高线机组最常见的问题。采用电化学阻抗谱(EIS) 传感器对高线轧机润滑油的含水率进行实时监测,介绍传感器安装位置的设计。在线测试结果表明：该传感器能够在线准确地检测出轧机润滑系统是否漏水,并能实时监测润滑油中含水量的变化趋势并发出预警,防止轧机摩擦副发生异常磨损、损坏或者烧损。     

Kinematic Calibration and Forecast Error Compensation of a 2-DOF Planar Parallel Manipulator

Due to large workspace,heavy-duty and over-constrained mechanism,a small deformation is caused and the precision of the 2-DOF planar parallel manipulator is affected.The kinematic calibration cannot compensate the end-effector errors caused by the small deformation.This paper presents a method combined step kinematic calibration and linear forecast real-time error compensation in order to enhance the precision of a two degree-of-freedom(DOF) planar parallel manipulator of a hybrid machine tool.In the step k...     

基于甲烷监测的无线传感器网络节点的硬件设计

设计一种用于甲烷气体监测的无线传感器网络节点硬件电路,可对煤矿瓦斯、家用天然气管道泄漏进行探测。以超低功耗的MSP430F149单片机为控制核心,以射频nRF905芯片为无线传输模块,以TP-1.1A甲烷传感器及其外围电路为传感器模块,重点分析了功耗,实现了网络节点的硬件电路设计,并测试了不同条件下传感器的感知精度、节点的功耗与收发信息次数的关系。结果表明该节点具有良好的甲烷监测的能力。     

椭圆石英弯晶的积分衍射效率标定

椭圆弯晶谱仪具有测谱宽度大,能谱分辨力高等特点,并在"神光II"激光惯性约束聚变实验研究中得到了很好的应用。利用X射线衍射仪铜(Cu)靶X射线管作为X射线线光源,选取合适厚度滤片,抑制Cu-Kβ线及韧致辐射,测量了Cu-Kα能点处二氧化硅石英椭圆弯晶的积分衍射效率和摆动曲线半高全宽,并开展了针对上述两个重要参数随晶体弯曲曲率半径改变的测试验证,预估了能谱分辨力。结果表明,椭圆弯晶的积分衍射效率和摆动曲线半高全宽对晶体弯曲半径改变敏感,通过提高晶体弯曲度可增强晶体"镶嵌"效果。该结果可为下一步优化设计多用途性椭圆弯晶谱仪,以及完善X射线光谱定量化测量提供了数据支撑。     

Simultaneous distributed measurement of the strain and temperature for a four-point bending test using polarization-maintaining fiber Bragg grating interrogated by optical frequency domain reflectometry

We demonstrate a simultaneous distributed strain and temperature measurement technique with the spatial resolution of 1 mm using fiber Bragg gratings inscribed in a polarization-maintaining and absorption-reducing fiber (PANDA-FBGs) and optical frequency domain reflectometry (OFDR). We conduct four-point bending tests in an environmental chamber. Using high birefringent PANDA-FBGs that are manufactured specifically for the simultaneous measurements, the uniform temperature distributions and the typical strain distribution profiles of the four-point bending tests were successfully obtained. The measurement errors of strain were from −31 με to 19 με, and of temperature were from −0.9 °C to 1.3 °C. The spatial standard deviation was 7.5 με and 0.9 °C. We also discussed the effect of the residual strain of the sensor-bonding procedures and the data averaging.     

基于HMM校正与神经网络延拓的EMD端点效应抑制方法

针对神经网络延拓方法在抑制经验模态分解的端点效应时存在的延拓数据与真实数据往往存在误差的问题,提出了一种基于HMM校正的方法来减小预测延拓数据误差。首先利用径向基函数(RBF)神经网络预测估计方法对部分原始数据进行估计,同时对端点外数据进行预测。然后计算该方法估计的数据与真实数据的误差序列,再用HMM方法建立估计误差序列模型,用以预测延拓后数据的误差。最后用RBF神经网络延拓数据减去HMM预测的误差数据得到新的校正后延拓数据。仿真与实验证明了将HMM预测方法与RBF神经网络数据延拓结合应用到解决端点效应的过程中所得到的延拓数据更接近真实数据,能够更好地解决端点效应问题,提高了经验模态分解精度。     

气相色谱-质谱法分析水和土壤中化学毒剂模拟剂

为了快速处理化学毒剂的突发性事故,建立了水和土壤中4种化学毒剂模拟剂的气相色谱 质谱（GC/MS）快速分析检测方法。水样用二氯甲烷和乙腈分两步进行萃取,土壤样品用二氯甲烷萃取,萃取液经HP 5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)分离,利用GC/MS的选择离子(SIM)模式进行定性和定量检测。结果表明：本方法可对水和土壤样品中的化学毒剂模拟剂进行分析,在0.1～10 mg/L质量浓度范围内,线性关系良好,相关系数为0.998 4～0.999 9。4种化合物在水中的检出限为0.3～2.1 μg/L,定量限为1.1～7.1 μg/L;在土壤中的检出限为1.0～2.7 μg/kg,定量限为3.4～8.8 μg/kg;4种化学毒剂模拟剂在水和土壤中的相对标准偏差(RSD)分别小于11.5%、11.8%;水和土壤中高、中、低3个加标水平的回收率分别为70.5%～101.9%、70.8%～112.9%。该方法快速准确、背景干扰少、分析灵敏度较高,适用于水和土壤样品中化学毒剂的快速分析。     

Generalization of the polar representation in time domain fluorescence lifetime imaging microscopy for biological applications: practical implementation

The polar representation or phasor, which provides a fast and visual indication on the number of exponentials present in the intensity decay of the fluorescence lifetime images is increasingly used in time domain fluorescence lifetime imaging microscopy experiments. The calculations of the polar coordinates in time domain fluorescence lifetime imaging microscopy experiments involve several experimental parameters (e.g. instrumental response function, background, angular frequency, number of temporal channels) whose role has not been exhaustively investigated. Here, we study theoretically, computationally and experimentally the influence of each parameter on the polar calculations and suggest parameter optimization for minimizing errors. We identify several sources of mistakes that may occur in the calculations of the polar coordinates and propose adapted corrections to compensate for them. For instance, we demonstrate that the numerical integration method employed for integrals calculations may induce errors when the number of temporal channels is low. We report theoretical generalized expressions to compensate for these deviations and conserve the semicircle integrity, facilitating the comparison between fluorescence lifetime imaging microscopy images acquired with distinct channels number. These theoretical generalized expressions were finally corroborated with both Monte Carlo simulations and experiments.     

直接煮沸和水浴浸提-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的对比研究

以玻璃器皿水直接煮沸 5 m in与塑料杯水浴 ( 1 0 0℃ )加热 65 min两种方法浸提土壤中的有效硼 ,采用电感耦合等离子体质谱法 ( ICP-MS)测定。两种浸提方法比较试验结果表明 :与常规的热水浸提法相比 ,塑料杯水浴法具有空白低 ,可以避免样品处理过程中的硼污染 ,条件易于控制 ,成本低的特点。由于水浴法温度低于常规的电热板煮沸法 ,其有效硼测定结果略低于采用煮沸法确定的标准值。两种方法经国家一级标准物质验证 ,测定值均在误差允许范围内 ,其测定值呈显著正相关 ( r=0 .988)。方法检出限为 0 .68ng/g(水浴法 )、8.2 2 ng/g(煮沸法 )。采用该方法测定了某硼矿区土壤样品中的有效硼     

混沌野草扩展Kalman滤波器辨识六维力传感器下E膜模型参数

为解决动载环境下噪声污染导致六维力传感器测量精度急剧下降,以及扩展卡尔曼滤波器难以获得最优系统干扰矩阵的问题,提出了一种基于混沌野草算法优化的扩展卡尔曼滤波（CIWO-EKF）算法。根据挠度与应变之间的关系,构建了六维力传感器下E膜非线性模型。基于野草繁殖算法,以前6阶主振型信息构成的系统干扰阵为均值进行高斯采样,产生初始化的可行解。将混沌搜索技术与野草算法相融合,利用野草算法进行全局搜索,通过混沌序列对群体中适应度高于平均值的个体执行给定步数的局部搜索,指导种群向最优解方向逼近,避免搜索过程陷入局部最优。采用改进的野草算法对扩展Kalman滤波中的系统干扰矩阵进行优化处理。仿真实例表明,改进扩展卡尔曼滤波器在提高六维力传感器测量精度的同时,可以保持较好的稳定性和鲁棒性。     

土壤铵态氮中氮稳定同位素丰度测定的两种前处理方法比较

为了建立一种更准确、更快速的土壤铵态氮中氮稳定同位素丰度测定的前处理方法,分别采用扩散法和N₂O产生法进行前处理,通过稳定同位素质谱仪（Flash HT-IRMS）和气体预浓缩-稳定同位素质谱仪（PreCon-IRMS）分析了硫酸铵参比溶液和不同类型稻田土壤浸提液铵态氮中氮稳定同位素丰度。结果表明,采用扩散法和N₂O产生法测定硫酸铵参比溶液,均能获得较好的氮同位素分析精度,精密度分别小于0.5%和0.2%。但扩散法前处理过程中存在氮同位素分馏现象,需要通过标准曲线对测试结果进行校正。而对于不同类型稻田土壤浸提液铵态氮中氮稳定同位素丰度的测定,采用N₂O产生法结合PreCon-IRMS的分析方法所获得分析结果的准确度和精密度均优于扩散法结合Flash HT-IRMS的分析方法。另外,改进后的N₂O产生法结合辅助的全自动微量氮转化N₂O发生装置可以实现对土壤浸提液铵态氮的在线批量前处理,分析时间短、样品消耗量少,仅需10 μg的氮量。因此,针对土壤中微量铵态氮中氮稳定同位素丰度测定,采用N₂O产生法结合Precon-IRMS的分析方法比扩散法结合Flash HT-IRMS的分析方法更具有优势。     

材料自蔓延合成磁场环境的产生方法及强磁体研制

为了研究磁场环境对自蔓延高温合成的影响,从而利用磁场环境合成出所需材料,本文设计和制作了用于开展磁场环境下自蔓延高温合成(SHS)材料试验的强磁体。通过永磁铁磁场和通电线圈产生磁场的叠加,在实验区域产生特斯拉级强度。其中的关键技术有:同时改变永磁铁磁场方向或通电线圈中电流大小,实现连续改变实验区磁场强度(0~1 T),采用蓄电池供给短时间大电流。与同等强度的传统磁体比较,该磁体重量和成本降低1/10。