非接触式水位计校准装置的研制与应用

为解决我国水利行业大量使用的超声波、雷达式等非接触式水位计的测量准确度问题,研制开发出一种非接触式水位计实验室校准装置。通过分析非接触式水位计的测量误差源,介绍非接触式水位计校准装置数据采集与控制、数据测量、升降、人机界面等子系统的设计,并对装置的计量误差进行测试分析,对实现的功能进行阐述。经过应用测试,验证该装置校准精度在1 mm以内,适应波束角15°,能很好地满足非接触式水位计的实验室校准工作,为行业内大量应用的非接触式水位计的校准提供新的手段,为水位测量仪器的数据准确性提供技术保障。     

非接触式静电电压表校准装置研究

在静电测量中,非接触式静电电压表是一种广泛使用的仪器。目前,由于国内还没有标准的校准装置,因此,有必要设计建立一套非接触式静电电压表校准装置。本文给出了设计方案,经验证完全满足使用要求,并得到实际应用。     

非接触式心率检测方法的颜色空间选择

采用非接触式方法进行人体心率检测,较传统接触式的测量方法更加便捷舒适。基于图像光学容积(iPPG)的非接触式心率测量方法,简要分析该方法的实现流程及颜色空间产生测量误差的机理,设计实验来对比不同颜色空间的测量误差,一方面证明了在非接触式心率测量过程中进行颜色空间选取的必要性,另一方面获得了可用以提高心率测量精度的最优颜色空间。实验结果表明,与同一时刻采用心电测量仪(ECG)得到的心率相比,采用RGB颜色空间进行心率测量的误差最小,实验的平均误差达到1.68 bpm。因此,在非接触式心率测量中选择RGB颜色空间可以达到更高的精度。     

专用测试设备综合校准系统的设计

专用测试设备综合校准系统是为保证生产线专用测试设备测量数据准确可靠而研制的。基于校准参数的分类特征设计接口测控单元，外加集成通用标准设备、计算机组成硬件系统，系统在专用程序的控制下，实现对专用测试设备的自动校准。系统经验证人机界面友好，使用方便，适合于现场校准。     

全数字高频雷达应答器

为了对雷达接收机进行通道校准并进一步检验雷达系统设备的可靠性与算法的准确性,提出了全数字高频雷达应答器。分析了现有高频雷达应答器的问题,解决了雷达接收机通道的相位校准和模拟目标运动速度的难题,介绍了全数字高频雷达应答器的硬件结构与程序设计。采用全数字处理与控制模式,体积小,易便携,很好地实现了接收机通道校准和雷达系统设备与算法的检验。     

基于DDS的高频雷达应答器的设计

为了对高频雷达接收机进行通道校准和解决雷达接收机通道校准中相位校准的难题,也为了进一步检验雷达系统设备的可靠性与算法的准确性和解决模拟目标运动速度的难题,分析了现有高频雷达应答器的问题,提出了基于DDS的高频雷达应答器,并进行了现场实验,结果表明基于DDS的高频雷达应答器能够有效地实现通道校准,得出了基于DDS的高频雷达应答器能够很好地解决接收机通道的相位校准和模拟目标运动速度的难题;基于DDS的高频雷达应答器采用全数字处理与控制模式,体积小,易便携,很好地实现了接收机通道校准和雷达系统设备与算法的检验,是高频雷达系统的关键部件之一。     

一种MEMS加速度计误差分析与校准方法

MEMS传感器测量中一般存在确定性偏差和随机噪声两类误差,为提高其测量精度和稳定性,以MEMS加速度计为例,在建立其测量误差模型的基础上,提出一个综合的校准方案,同时对这两类误差进行补偿。其中使用Allan方差对随机噪声项进行量化分析,并综合采用了最小二乘法计算确定性校准系数,扩展卡尔曼滤波降低随机噪声等方法。通过实验验证,表明该方案可以有效校准加速度计测量的确定性偏差并降低随机噪声干扰,最终经过误差补偿后的测量数据在精度和稳定性方面都有明显提升。     

基于线性化参数模型的三轴磁场传感器校准方法

针对三轴磁场传感器零偏误差、刻度因子不一致性误差和非正交误差等,建立了磁场传感器的三个敏感轴与参考正交坐标系的转换矩阵;基于标量校准思想,推导了传感器三轴测量值与磁场标量值之间的线性化参数模型;根据最小二乘原理,进行传感器模型参数辨识。选取两款三轴磁通门磁力仪进行了误差校准实验研究,校准后,传感器的测量误差可以降低一个数量级。在实验过程中,不需要高精度的实验设备,在稳定地磁场环境下即可进行。实验研究表明,此方法是一种方便易行、精度较高的传感器校准方法。     

基于GPS的在线车速检测校准系统设计

为解决现有车速检测校准系统由于安装位置差异所产生测量误差,检测装置数量多,拆装调试不便的问题,在了解了在线车速检测的基础上,分析基于多普勒频移算法的GPS测速特点,提出基于GPS的在线车速检测校准,并设计车速校准系统。实验结果表明,在线车速检测系统的测速精度可达0.01 m/s以上,置信度高,满足车速检测校准标准的要求。     

一种新型国产雷达水位计的设计

雷达水位计是一种非接触式的水位测量仪器,目前国内市场主要使用的是进口产品,国产雷达水位计已在研制中。从测量方式的选择、测量原理、设计需求、整机结构、信号流程等方面介绍一种新型国产雷达水位计(WLH-1型)的设计,分析样机的测试情况。研制的国产雷达水位计在性能上已基本达到进口仪器水平,后续做好产业化的基础,能取代进口仪器,有着广泛的应用前景。     

基于DSP的矿用提升设备速度非接触测量系统

针对矿山在用提升设备检测检验过程中存在的问题,介绍了一种基于光电技术和DSP的非接触速度测量系统,系统采用BURG谱估计法对信号数据进行实时分析,得出信号的功率谱图,进而求出实时速度,与标定装置的比对表明系统的测量稳定,实时性好,偏差小于±0.1m/s;系统可实时显示速度曲线,自动计算加速度和减速度,并可现场实时打印出测量数据和结果,为矿山在用提升设备的现场检测提供了新的一种检测检验方法和手段。     

空间圆几何参数视觉测量方法研究

对空间圆几何参数的非接触在线测量方法进行了研究。通过在区域划分中引入模糊化思想,基于模糊隶属度构建一种神经网络的拓扑结构,采用立体标靶进行摄像机标定。面向局部检测区域小的空间尺寸测量问题,利用图像的梯度相关作为匹配特性,开发一种高效的基于梯度图像的立体匹配算法。在实验研究中,对某车身翼子板安装孔进行了检测,结果显示当空间圆所在平面与图像平面约50°角时,测量空间圆的相对误差优于±0.6%。研究结果表明,提出的方法测量精度高,并适用于在线测量。     

雷达波在线测流系统在群库勒水文站的应用分析

雷达波在线测流系统是一种便于快速抢测洪水数据的非接触式测验系统。本文用常规流速仪与雷达波实测水面流速及流量同时实测比测数据为依据,对二者间的测验误差和设备稳定性等方面进行分析,研究该设备在新疆山区河流所采集数据是否能满足水文规范要求。     

基于传统图像处理算法和YOLOv4的水位识别方法研究

水位监测是水利建设的重点问题,为及时掌握水情、预防洪涝灾害,提出了一种智能图像水位识别系统解决方案。对多种情况下的水尺图片利用传统图像算法进行图像预处理后,使用基于YOLOv4的深度学习水位识别算法,对采集的图像进行训练,实现水位自动识别。实验结果表明,基于YOLOv4的深度学习水位识别算法能够有效的通过水尺图像读取当前的水位,算法误差仅在1~2cm左右,符合工程水位监测误差要求。     

机器人准确度的相机交会式测量系统

机器人的准确度是适应离线编程等应用要求而提出的.ISO 9283规定应对机器人进行准确度的检测;为了用误差补偿方法提高机器人的准确度,也必须测定机器人在其整个工作空间的绝对误差分布.但任何测试系统,如不以机器人的基座坐标定位,就无法实施准确度测量.本文首先提出了在相机交会式测量系统中,将测量坐标系与被测机器人机座坐标系精确对准的方法和装置,从而实现了 lSO 标准所要求的机器人绝对准确度的测量.     

基于IMU阵列的标定方法

微电子机械系统(MEMS)技术的发展使惯性传感器行业发生了革命性的变化,这使得生产惯性传感器阵列成为可能。然而,低成本的惯性测量系统会受到比例因子和轴失准误差的影响,从而造成位置和姿态估计的精度降低。在单个IMU校正的基础上,设计了一套基于IMU阵列的标定方法,该标定方法为了解决传统六面法在标定IMU阵列过程中方向激励不足的问题,设计了正20面的校正装置,该标定方法不仅能够估计出IMU阵列中单个IMU的比例因子、轴失准误差和偏置,还能估计出阵列中不同IMU之间的坐标轴对齐误差。通过把标定结果和官方所给的校正参数进行对比,可以得到经过本文所提的IMU阵列标定方法得到的标定结果能够达到工厂标定结果的百分之五十到百分之九十。     

三轴磁传感器分量误差两步校正方法

在三轴磁传感器测量误差校正方面,传统的椭球拟合算法只能实现磁场总量的校正,没有给出明确的测量误差模型参数求解方法,无法保证磁场分量校正效果。针对此种情况,提出三轴磁传感器分量误差的两步校正方法。第一步,建立三轴磁传感器测量误差模型,利用椭球拟合算法求解中间参数;第二步,对中间参数进行解耦,得到实际三轴磁传感器测量误差模型参数,从而实现三轴磁传感器的磁场总量和分量校正。仿真结果表明该方法能够精确求解出三轴磁传感器测量误差模型参数,从而有效实现三轴磁传感器分量误差校正。实验结果验证了该方法的有效性。     

国产智能气压测量仪实验室校准方法研究

以国产智能气压测量仪为研究对象，选取国产DYG4和国外PTB系列气压传感器为实验样本，对国产智能气压测量仪的实验室校准方法展开研究；校准方法对校准所用仪器设备、校准项目、校准数据处理原则展开分析，在校准方法研究基础上设计了DYG4自动化校准系统；校准案例中对样本仪器示值误差、回程误差、测量结果重复性进行了测试，并评定了示值误差测量结果的不确定度，DYG4在各校准点不确定度为0.14 hPa，PTB系列为0.12 hPa；实验室比对结果表明，各校准点归一化偏差绝对值均未超过1，证明校准方法合理。     

非接触CPU卡在环保排污上的应用

为确保环保排污重要数据交互、存储的安全性以及后台系统与前端总量计量设备数据传输的安全性,本文结合现有的排污许可证制度,提出了将国密SM1加密算法非接触CPU卡作为信息载体在环保排污上的应用模式,并对目前在浙江省环保领域应用的具体案例进行了剖析.