非接触式张力线桥梁挠度测量系统

短期和长期挠度的测量是了解和评估土木工程结构行为的必要途径.为精确测量桥梁挠度,提出了一种非接触式张力线桥梁挠度测量系统(NWSWS),该系统具有高精度、低成本、适合于不间断在线监测等优点.阐述了NWSWS的组成与测量原理,分析了系统的测量精度和测量速度,根据系统的结构特点研究了系统可能产生误差的一些原因,对误差的大小进行了估算,提出了降低误差的应对方案.实验结果对该系统的性能进行了验证.目前该系统已运用于一座桥梁的在线挠度监测.     

一种新型SF6泄漏检测仪的设计

设计了一种新型的SF6泄漏检测仪.该检测仪以ARM和FPGA作为系统的主要硬件平台,结合激光红外的信息采集方法,移植了Linux操作系统作为控制与处理核心,实现SF6气体的在线监测.该检测仪系统,可对检测所得到的视频图像实时播放、回放、存储,同时该系统可应用于高压设备SF6泄漏监测.实践证明该系统运行可靠,工作稳定,有效提高了测量精度.     

回转体零件装配同轴度误差的激光在线测量研究

给出了回转体零件同轴度误差的激光在线测量方案,应用激光位移传感技术实现了非接触、高精度的测点采集.同时,提出了传感器的空间布置和测试方案,基于该方案提出了同轴度误差的测量算法.实测结果表明,系统测量精度可达0.02 mm.     

激光投射式位移计在线校准方法与系统设计

激光投射式位移计(LDM)是桥梁形变监测的常用传感器,为解决其现场工作状态下的在线校准问题,提出了一种在线比较校准方法。首先,以经过溯源的位移传感器作为参考传感器,在共源随机激励条件下,同步采集RS及待校准激光位移计的现场测量数据;然后,利用基于特征点的分段匹配算法对2传感器数据序列进行匹配,解决因激励源变化和传感器响应特性差异所导致的错位问题,从而获取2传感器对同一输入量的对应测量结果;最后,对匹配后的数据序列进行统计学分析,输出校准结果。依据现场环境,设计并搭建了在线校准模拟系统,并在系统中引入激光干涉仪作为参考数据源,以验证所提方法的有效性。实验结果表明,所提出的在线校准方法与采用激光干涉仪进行同步比较校准的结果高度吻合,且具有在桥梁结构监测现场进行在线校准的可行性。     

一种远距离大目标微位移测量系统设计

测量系统包括了接收、发射和反射3个部分.发射系统发出单频无线电波信号,通过反射器反射后,接收系统接收该无线电波信号.在接收端,利用信号反射波相对于发射信号的相位变化,可以对室外远距离大型监测目标的微小位移进行测量,这种微位移测量系统可以用于山体滑坡和桥梁变形等监测,从而预防自然灾害发生.本文介绍了微位移测量的基本原理,同时给出了反射系统和收发系统设计方法.具体系统可以分为模拟和数字2种不同体制.     

铁路无缝钢轨直线度测量装置

介绍了一种基于激光位移传感器作为测量元件的铁路无缝钢轨直线度误差在线测量方法.重点阐述了激光位移传感器在这一测量系统中的应用.     

锅炉煤粉气力输送状态在线监测系统研究

煤粉气力输送状态在线监测对磨煤机工作状态以及锅炉炉膛燃烧安全、均衡和稳定性的评估具有重要意义.在理论研究的基础上,研制了一种基于激光脉动法和互相关法测试原理的锅炉煤粉气力输送过程参数在线监测系统,以实现煤粉气力输送过程状态的在线监测.该系统通过煤粉流经系统探头测量区时的激光脉动信号,经过光电信号转换元件、信号滤波以及数据分析处理后得到煤粉浓度、细度以及速度特征参数,进而评估磨煤机和煤粉管道运行状态.现场安装和测试结果表明,该系统具有测量精度高、成本低以及安装简便等特点.     

基于连通管原理的光电液位挠度监测仪

桥梁的挠度是表征桥梁安全状况的最重要指标.设计了光电液位式挠度传感器,利用连通器的原理,把安装在桥梁上连通管内的液位变化,通过光学成像的方法进行识别,以此来获得桥梁挠度的变化.采用RS-485总线转以太网的方法进行数据的远程传输,上位机可以自动控制任意一个传感器单元的数据采集,获得可靠稳定的数据,进行分析处理,得到桥梁的健康状况.系统能够实现长期、在线、高精度、非接触监测.     

分体式激光扩束系统平行度测量装置的设计

为精确测量强激光发射系统中高功率激光经分体式扩束系统后光束的传输方向,设计了一种新型分体式扩束系统输出光平行度测量装置.根据高功率激光分体式扩束系统及红外激光的特点,该装置采用高分辨率红外CCD作为监测成像设备.采用轻质高刚度的优质铝合金对装置的机械结构进行了设计,切换部件搭载在高精度线性位移平台上.基于高分辨率CCD和精密线性位移平台,该装置可较好地完成动态和静态测量.测试结果表明,该平行度测量装置工作稳定、可靠,测量精度优于2.0″;装置设计合理,实用,可为扩束系统的装调及应用提供可靠依据.     

主梁挠度在线监测

介绍一种基于桥梁挠度测量的监测系统，采用了多参数测量以适应桥梁安全监测的需要，同时采用近距离无线通信和GSM模块的远程通信方式。文章对这个监测系统的构成原理和工作情况进行论述。     

基于嵌入式系统的激光粒度仪电路设计

激光粒度仪是一种应用广泛的颗粒测量仪器.文中提出采用DSP和ARM嵌入式系统的设计方案,取代传统激光粒度仪所采用的数据采集卡,PC机,意在实现激光粒度仪的小型化,低成本.阐述了粒度仪数据采集系统的硬件组成,工作原理,电路的设计.设计提高了粒度仪的抗干扰能力和测量精度.     

激光调阻机高精度可编程电压源的复频域分析

论述了激光调阻机中用有源单臂电桥进行刻蚀电阻的原理 ,提出了在电阻测量时消除线电阻及其接触电阻的方法。在复频域对激光调阻机高精度可编程电压源电路进行了分析 ,得到消除线电阻及其接触电阻的结论 ,该方法对提高电阻测量精度 ,特别是提高低阻的测量精度有一定的参考价值。     

有源单臂电桥在激光调阻中的测量原理及实现

论述了在激光调阻中有源单臂电桥的测量原理,提出了高速刻蚀电阻的实现方法,利用两个高精密16位D/A转换器与检流计输出的电压进行比较,实现了数字化高速电阻测量.对影响测量精度的因素进行了分析,该方法对电阻高速测量及其控制方面有一定的参考价值.     

一种监测重型设备精确旋转的方法及其精度分析

研制了一种监测重型设备在垂直方向上做高精度旋转的测量系统,介绍了该系统的工作原理和结构特点,对影响系统精度的因素进行了详细分析,同时也建立了一种利用激光瞄准定位来标定系统旋转精度的有效方法,该方法在某重型设备的大角度、高精度的测量中得到实现和验证。     

激光跟踪视觉导引测量系统的全局校准方法

针对柔性装配中现有激光跟踪测量系统存在效率低、成本高、自动化程度低等问题,提出用单目视觉系统联合激光跟踪仪实现大尺寸组合式自主导引测量.为实现该系统的全局校准,提出了一种新的基于平面的全局校准方法,该方法通过获取靶标平面分别在视觉系统和激光跟踪仪坐标系中的平面方程,求解两坐标系间转换矩阵,完成系统全局校准.建立了数学模型,进行了算法仿真和全局校准实验.实验中测量30个不同位姿的平面靶标,并进行全局校准.结果表明,该方法操作简单,稳定性强,有实际应用价值,校准后平面法向量夹角、原点到平面距离的RMS误差分别为0.13°和1.50 mm.     

Experimental assessment of high-rate GPS receivers for deformation monitoring of bridge

The bridge engineer has long needed methods of accurate global displacement measurement for use in construction and more recently in the areas of bridge health monitoring. In this paper, the reliability and practicability of using high-rate carrier phase global positioning system (GPS) receivers are investigated to characterize dynamic oscillations of bridges. Initially, the short baseline trial is conducted to study the precision and characteristics of such kind of receivers as well as the potential applications of such a high-frequency data rate. After that, the performance of high-rate GPS receivers for dynamic response tracking is validated against accelerometers through controlled experimental tests and a novel kind of wavelet packet-based filtering method is also proposed. Finally, on-site dynamic experiments are carried out to measure the bridge deck oscillation induced by different external loads. Observed data are compared with predicted values derived from modeling undertaken with the finite element (FE) analysis software. The results of all the experiments proved to be very encouraging, and showed that high-rate GPS receiver is successful in quantifying both environmental induced bridge vibrations and high-frequency transient motion caused by vehicle loading, providing the ability for verification and/or improvement of structural design and modeling.     

基于直驱电机的旋转轴精度检测系统的研究与实现

传统的数控机床旋转轴运动精度检验方法存在精度低、检验重复性差等缺点,而先进的激光干涉仪也存在调整困难、成本偏高的不足.因此对数控机床旋转轴精度的检测进行研究,采用一种可实现高精度位置控制的直接驱动电机和PMAC运动控制卡为关键部件,组成对数控机床旋转轴定位精度检测的测量系统,实现了对混联车铣复合机床旋转轴运动精度的检测,分析了该测量系统的结构和测量原理以及测量误差源的产生,并提出了进一步改进的措施.     

高精度一维标定装置控制系统设计

为解决在科学测量中标定装置的精度、稳定性等问题,设计了基于At89s52单片机的高精度一维标定装置控制系统.该装置主要用于自动检测微距变化与位置标定.装置由单片机、步进电机、驱动器和滚珠丝杠组成,通过单片机来驱动步进电机,带动滚珠丝杠的运动而使平台移动.通过系统设置可以控制分辨率的大小.介绍了如何通过单片机实现控制的过程,以及对在控制系统设计的同时遇到的问题进行了解决.通过量块对于该装置的检定,精度达到10微米级.相比于一些大型高精度测量仪器,具有成本低,人机界面良好等优点.之后将进一步通过计算机通信技术来对数据的输入,实现更高的智能化.在沉降监测领域中,该装置可以用来模拟沉降量,进而对实验进行评估.     

基于序列图像提高光斑质心定位精度

针对激光模拟射击系统对激光光斑进行快速、高精度质心定位的要求,提出了一种基于视频序列图像的光斑检测与高精度质心定位方法。该方法首先利用帧间差分图像和噪声估计参数对射击突发事件进行检测;然后利用噪声估计方法确定光斑的分割阈值,结合形态学滤波对目标光斑和背景噪声进行有效分割,提取光斑区域,同时降低窗口内外噪声。最后,用4帧差分图像合成1帧高分辨率的图像来抑制图像噪声和计算误差的影响,实现光斑质心的高精度定位。实验结果表明,本文方法的光斑质心定位精度与稳定性均优于传统的方法;其中光斑质心定位精度达到了亚像素级别,稳定性度量平均值为0.000 49,优于传统方法的0.002 97。得到的结果显示,提出的方法有助于提升激光射击系统的性能。