纳米时栅传感器数字信号处理系统设计

针对大量程纳米级精度测量难的问题,结合时栅传感器的基本原理,提出一种基于交变电场耦合的纳米时栅传感器。利用Nutt内插法对影响时栅精度的关键因素—时间量进行精密测量,降低了系统对插补脉冲频率的要求,提高了测量分辨率。采用SOPC技术设计纳米时栅信号处理系统,保证了系统高性能实时测量。实验结果表明,该系统能稳定正常工作,在行程200mm测量范围内,纳米时栅精度可达到±300nm。     

基于Qsys的时栅信号处理系统设计与实现

为提高时栅传感器位移测量精度和测量分辨力,研究采用FPGA嵌入式锁相环倍频产生4路同频且相位差为45°的高频时钟脉冲作为测量基准,利用多路并行双边沿计数方法对时栅参考信号和时栅感应信号进行相位测量,通过相位差转换得到具有高分辨力的时栅位移信号, 采用Qsys开发平台设计Nios－II软核进行数据处理,利用傅立叶级数谐波修正技术对测量结果进行误差修正,提高时栅传感器的测量精度,在72对极磁场式时栅角位移传感器上进行精度测试,实验结果表明:经过误差修正后,该系统测量的整周误差从－57.2″~ 92.5″下降到－2.0″~2.5″,作为角位移传感器满足高端装备高精度定位需求,具有重要的工程应用价值。     

基于TDC-GP2的高速时栅位移传感器信号处理系统的研究

随着时栅位移传感器的产业化发展,高速测量需求的趋势日益凸显,提出了一种基于TDC-GP2的时栅位移传感器信号处理系统。该系统采用STM32F4和AD9958产生时栅位移传感器所需的高稳定、高精度励磁信号,采用高分辨率TDC-GP2数字时钟转换器来测量传感器动、定测头的感应信号相位时间差,将测量结果送入微处理器中处理,以此到达以时间测量空间的目的。经实验表明:48对极时栅传感器整周(0~360°)的误差达到±2.3″,该方案优化了电路结构,提高了时栅位移传感器的测量精度。     

基于预测测量方法的时栅位置反馈接口设计

旋转变压器在航空航天、船舶与兵器等领域大量应用,时栅是一种新型的位移传感器,利用时间测量空间;为了提高时栅对传统位移传感器的兼容性,提出了一种回转位置预测测量新方法,利用时间序列理论对时栅测量值进行建模,设计了兼容旋转变压器的典型位置反馈接口,解决了时栅在动态测量过程中的数据更新速率问题;在数控转台上的实验结果表明;在-0.00023"/ms<'2>～0.00019"/ms<'2>的角加速度变化范围内,角位移预测误差为±2".     

磁导调制型时栅位移传感器测量方法研究

时栅位移传感器采用时空坐标转换理论,可在低加工精度条件下实现角位移的高精度测量,现已应用于高精度数控转台控制系统中。原有的场式时栅位移传感器借鉴电机结构,通过转子线圈感应旋转磁场产生电行波,再通过滑环引出。为了消除滑环结构,进一步降低成本、提高传感器抗干扰能力,通过磁导调制方法产生两路驻波并合成电行波,采用两路驻波磁路分离式结构,设计去除转子绕线的磁导调制型时栅位移传感器。利用电磁仿真软件对传感器的各项参数进行仿真优化,传感器仿真电行波幅值变化6.1%;采用光栅进行精度标定实验,测量精度达到-2.7″~+2.2″。     

电阻测量方法的研究

详细分析了1kΩ～500GΩ电阻各量程的分辨率和测量电路输出信号范围，并以此为依据设计了实用的电路系统。同时给出具体的测量方法如下：首先判断电阻的范围，将放大器切换到合适的量程；放大后的电压信号经A／D转换送给单片机计算电阻值；根据各自量程的标准电阻值及其测量值之差进行动态校正。该方法消除了噪声对测量精度的影响。测试结果表明：在全量程范围内，最小测量误差为0.03％，最大测量误差为0.8％。     

基于虚拟仪器技术的纳米时栅传感器实验研究

为了实现制造成本低、抗干扰性强、性能稳定的大量程、纳米精度位移测量,研究了一种基于交变电场耦合的纳米时栅位移传感器。利用虚拟仪器开发平台LabVIEW软件和PXI-5422任意波形发生器硬件设备相结合,实现标准波形的频率、幅值、相位的设置等功能。实验得出：通过调节激励信号的幅值可以避免安装位置的不同对纳米时栅精度的影响,调节相位可以提高其精度。虚拟仪器技术在纳米时栅实验中的应用为激励信号性能的改进与提高提供了技术支持,在纳米时栅特性的研究中提供方便。     

时栅位移传感器网络功能模型研究

在时栅位移传感器传统通信模式的基础上,提出了一种基于uIP协议结合嵌入式系统的具有网络化功能的时栅位移传感器模型.针对网络功能模型的在线故障诊断功能,分析了时栅位移传感器的故障来源和检测方法.同时给出了远程初始校验和大数据采集等方面的设计方案,时栅位移传感器的网络化设计方案将全面提升时栅产品的信息化、智能化和网络化功能,同时也将促进时栅位移传感器产业化发展.     

时栅位移传感器网络功能模型研究

在时栅位移传感器传统通信模式的基础上,提出了一种基于uIP协议结合嵌入式系统的具有网络化功能的时栅位移传感器模型.针对网络功能模型的在线故障诊断功能,分析了时栅位移传感器的故障来源和检测方法.同时给出了远程初始校验和大数据采集等方面的设计方案,时栅位移传感器的网络化设计方案将全面提升时栅产品的信息化、智能化和网络化功能,同时也将促进时栅位移传感器产业化发展.     

基于纳米时栅传感器安装偏差的测量精度分析研究

为了解析安装参数与测量精度的关系,根据纳米时栅的基本测量原理,构建出与动、定尺间距d0和正对面积变化量ΔS相关的数学模型.通过理论推导,分析了动尺在yz平面倾斜、xy平面偏转时会导致两路驻波幅值不等、相位偏移,从而给测量结果带来二次误差.实验结果表明通过调整动尺在yz平面与xy平面上的安装,对极内原始误差由4.86μm降低至0.84μm,证明动尺在yz平面倾斜、xy平面偏转为产生二次误差的主要原因.在行程200mm测量范围内,传感器误差峰峰值为400nm.实验结果验证了理论分析的正确性,该分析为传感器结构参数优化和实验方法的改进提供了有力的支撑,为进一步提升传感器精度提供了可靠的理论依据.     

多面棱体的时栅转台自动标定系统设计

针对传感器安装偏心、使用环境变化等因素造成时栅转台精度降低的问题,提出了由多面棱体和自准直仪对误差进行标定,并利用谐波修正技术进行误差修正的时栅转台自动标定系统.系统以多面棱体和自准直仪高精度测量仪器作为测量基准,以ARM处理器为核心对步进电机进行闭环控制,实现转台的精确定位,且能够进行数据采集和误差处理.经实验证明:与手动标定方式相比,该标定系统不仅效率高而且标定后的时栅转台测量系统分度精度可达±1.3”.     

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.     

基于相移的面部三维视觉传感技术研究

提出一种基于新的相位展开算法的人面部非接触式三维扫描系统,可用于活体人睁眼情况下的快速精确面部三维复制。该系统由DIP投影仪投射对人眼无伤害的正弦光栅条纹,使用提出的枝切截断相位展开算法,获取被测人面部的相对光编码信息,然后,投射一幅具有绝对相位的分割线图,通过Hilditch细化算法精确获取分割线图的单像素级绝对相位,从而完成用于三维测量的绝对相位精确获取,最后,在主动视觉测量原理下完成了人面部三维测量重建。为了验证本系统的性能,使用自制测量设备对人的面部进行了测量重建,结果表明：该系统能在1s内完成对人眼无伤害的编码条纹的投射与采集,能满足活体人的面部测量所需的条件。     

基于比例法的高准确度测温电路及非线性校正

介绍了一种高准确度铂电阻测温电路,采用四线制接法,克服了长引线电阻所带来的误差。测量方法采用比例法,不仅对电源要求低,还不必考虑零点、温度漂移等问题,测量准确度只与铂电阻的准确度有关。同时,采用牛顿迭代法进行非线性校正,并通过数值滤波处理,在0～140℃温度范围内的测量误差为±0.1℃。     

基于FPGA的嵌入式自动计量系统研究与设计

针对传统人工包装系统效率低、计量精度差的不足,对嵌入式计量系统进行了研究.采用基于FPGA的可编程片上系统技术,实现包装系统的自动化.通过控制算法和复杂的滤波算法设计成IP核,进行软件程序的固化,提高了计量系统的计算、运行能力.系统可自动完成称重、夹袋、卸包和包装的机电一体化过程.具有精确流量控制、减少物料损耗、降低工人劳动强度、改善工作条件的优点.     

基于铂电阻的温度高精度测量研究

针对采用铂电阻对温度进行高精度测量,从硬件电路和曲线拟合2个方面进行了研究。电路上采用同一个电压给传感器恒电流驱动电路和A／D转换电路作参考电压,保证了温度检测的精度,并用最小二乘法直接拟合了描述采样值一温度关系的曲线,弥补了Pt100测温时信号从铂电阻到A／D转换的过程中各个中间环节所产生的偏差。该方法可使测量偏差优于0．05℃,并已在研制的高精度温度温差控制系统中得到应用。     

基于机器视觉的钢轨轮廓测量方法研究

钢轨轮廓检测是轨道几何参数检测的重点和难点。采用二维平面靶标对激光摄像传感器进行标定,建立世界坐标系和图像坐标系的标定模型。通过棋盘格进行实验标定,获取300组数据,采用非线性最小二乘法来标定模型参数。结果表明:采用非线性最小二乘法能够将棋盘格水平和垂直的测量误差控制在0.3 mm左右,该方法能够很好地运用到钢轨轮廓测量中。     

DroidChain: A novel Android malware detection method based on behavior chains

The drastic increase of Android malware has led to strong interest in automating malware analysis. In this paper, to fight against malware variants and zero-day malware, we proposed DroidChain: a method combining static analysis and a behavior chain model. We transform the malware detection problem into more accessible matrix form. Using this method, we propose four kinds of malware models, including privacy leakage, SMS financial charges, malware installation, and privilege escalation. To reduce time complexity, we propose the WxShall-extend algorithm. We had moved the prototype to GitHub and evaluate using 1260 malware samples. Experimental malware detection results demonstrate accuracy, precision, and recall of 73%–93%, 71%–99%, and 42%–92%, respectively. Calculation time accounts for 6.58% of the well-known Warshall algorithm’s expense. Results demonstrate that our method, which can detect four kinds of malware simultaneously, is better than Androguard and Kirin.     

基于最小二乘法的高速列车位置估计

随着高铁列车运营速度的不断提高,列车运行控制系统对列车的定位精度要求也越来越高。每经过一个定位应答器,列车将进行一次位置校核,使定位误差变为0 m。但列车在相邻两应答器间的定位误差会随着列车不断的运行而逐渐增大。针对这一问题,建立了列车位置计算的数学模型,以及高速铁路列车位置估计的速度平均法模型和最小二乘法模型;利用武汉-广州高铁实测数据对模型进行验证。结果表明,与速度平均法模型相比,最小二乘法模型能减少一半的定位误差,能更好地估计列车的位置。