基于激发荧光的农药残留检测仪设计

针对残留农药快速实时检测的要求，设计了一型基于激发荧光光谱原理的检测仪，该仪器由激光器、滤光片分光系 统、光电倍增管等构成高性能光路系统，采用相关检测方法提取微弱荧光信号，并通过与标准仪器校准、最小二乘法等，得到了残留农药浓度工作曲线，最大测量误差不超过3.6％，测量结果表明:该检测仪通过构建高性能光路系统和高信噪比微弱信号提取电路，提高了仪器工作稳定性，测量误差满足仪器设计和使用要求。     

简易瞬态工况排放检测系统标准装置上位机软件的设计

本文以确定汽油车简易瞬态工况排放检测系统(VMAS)的测量误差为研究背景,利用VB语言设计了一套基于VMAS标准装置的上位机软件,详细介绍了上位机软件的系统构架、功能设计。实际测试结果表明该上位机软件能很好地完成预定的设计要求,能对标准装置进行实时控制和信号采集,并能进行最后的结果运算,实现对汽油车简易瞬态工况排放检测系统的计量工作。     

基于数字锁相放大器的甲烷气体检测仪设计

针对甲烷气体浓度实时检测的要求,设计了一型基于谐波检测原理的检测仪器。该仪器由DFB激光器、准直器、角反射器构成高信噪比光路系统,由数字锁相放大器提取甲烷气体吸收后的一次和二次谐波,并采用标准仪器校准、最小二乘拟合等方法,得到了甲烷气体浓度计算公式,最大测量误差不超过1.1%。测试表明：该仪器通过高性能光路系统和数字电路提取微弱信号,提高了仪器工作稳定性和检测信噪比,测量误差满足使用要求。     

微型近红外光谱仪在苹果糖度测量中的应用研究

为了评估微型近红外光谱仪应用于现场水果糖度检测的可行性, 采用粒子群算法结合反向传播(BP)神经网络建立了苹果糖度的无损高精度快速检测方法, 研究了微型近红外光谱仪NIRscan以单波长和阿达玛变换两种测量模式获得的光谱数据, 应用多种不同的数据预处理方法和多元线性回归、偏最小二乘法、粒子群算法(PSO)、BP神经网络等算法建立分析模型。结果表明, 以阿达玛变换工作模式测得的光谱数据更好, 以1阶导数结合Savizky-Golay平滑算法作数据预处理, 应用PSO结合BP神经网络建立的苹果糖度预测模型具有更高的预测精度, 预测相关系数和均方根误差分别为0.9911和0.1502。该微型近红外光谱仪NIRscan用于苹果糖度的现场快速和高精度无损检测具有可行性。     

电磁无损检测中信号发生器的设计与实现

在电磁无损检测系统中，信号频率及其稳定性对检测效果影响很大，为了解决该难题，文中给出了一种应用DDS技术设计的新型信号发生器解决方案。该信号发生器具有频率精度高、稳定性好、分辨率高的特点，有利于提高电磁无损检测的效果。     

基于近红外光谱的小麦水分检测仪设计

针对小麦水分快速连续测量的要求，设计了一型基于近红外光谱原理的小麦水分检测仪，该仪器采用半导体激光器和高灵敏度光电接收管构建稳定的光路系统，采用相关检测、软件滤波等方法提取微弱小麦水分信号，并与标准水分含量小麦对比，得到了小麦水分的工作函数，实际测量误差最大为2.76％， 试验表明:该仪器通过高稳定光路系统和高信噪比弱信号提取电路，提高了仪器稳定器和测量精度，测试误差满足设计要求。     

太赫兹无损检测可视化系统的设计

为了改进太赫兹无损检测过程的有效性和可靠性,搭建了一套可以快速进行太赫兹无损检测的可视化系统。系统采用设计的太赫兹调频连续波成像装置来采集检测数据,利用MATLAB的图形用户界面开发一套集成图像处理和3维重构等功能的可视化软件平台来分析数据,并用该系统来检测一个内部含金属的高分子隔热瓦样件。结果表明,搭建的太赫兹无损检测可视化系统能对高分子隔热瓦的内部结构进行有效观察检测,并运用其软件平台的内部图像处理算法进行合理分析,将内部预埋金属缺陷的大小以及轮廓直接显示在计算机上,提高了无损检测结果的准确性,大大降低太赫兹无损检测的难度与数据分析周期。该系统的设计在实际工业应用中具有高效、简洁、实时的特点。     

基于FPGA的高精度失真度测量仪

为了实现失真度测量仪器的高精度运算并降低系统成本,以FPGA控制器和STM32F429微处理器为控制和检测核心,利用快速傅里叶变换,设计了一款基于FPGA的高精度失真度测量仪,对信号谐波、频率、电压峰值进行高精度测量,实现对信号的失真度测量。实验测量结果表明,该失真度测量仪的信号谐波失真度测量误差为±0.05%,频率测量误差为±0.03Hz,峰值测量误差为±10m V。该测量仪具有精度高、性能稳定,可应用于谐波的高精度测量。     

基于光电传感器RPR-220转速计的设计

光电式测速系统具有低噪音、低惯性、稳定性好、高分辨率和高精度等优点。文中在分析光电转速测量基本原理、方法的基础上,采用单片机AT89C51为控制模块,RPR-220为光电检测模块设计了一种光电测速装置,硬件系统包括脉冲信号产生、脉冲信号处理、显示模块及系统电源模块,软件采用C语言编程。经测试表明,设计的转速计测量误差小于0.5%。     

基于混合抽运喇曼放大的准无损传输系统研究

为了实现信号光在光纤链路上的准无损传输,采用在光纤两端对称注入1阶和2阶喇曼抽运的高阶喇曼放大方法,对该结构下的光纤准无损传输系统建立了理论仿真模型,并对该系统进行了仿真优化,研究了在不同的1阶和2阶抽运功率组合方案下,系统总功率消耗和信号沿光纤功率平坦度的变化,以及信号光功率和光纤长度对系统性能指标的影响。结果表明,采用过高功率（大于1mW）的入射信号光,会恶化系统整体性能;当光纤的长度过长时（大于60km）,系统的平坦度指标恶化明显。采用该方案能实现60km的准无损传输,并且可以通过系统所需能耗和信号平坦度的实际需求,设计出不同的抽运功率组合方案。     

基于近红外光谱的梨果糖浓度无损检测系统

应用近红外光谱漫发射技术设计了梨果的糖浓度无损便携式检测系统,建立了近红外光谱和梨的糖浓度值之间的关系。以850nm激光二极管作为背景光源,905nm作为特征光源,设计了用于梨的糖浓度无损检测的便携式仪器。将校正集样本结合偏最小二乘法进行建模,并对预测集进行预测。同时使用标准仪器测得梨果糖度标准值,得到了标准糖度值和预测值之间的相关图。其中校正集相关系数为0．99186,RMSEC为0．00175,由此模型进行预测时所得到的预测集相关系数为0．8262,RMSEP=0．00808。实验初步证明,文中所设计仪器可对同一种类的梨的糖浓度进行无损测量。     

Nondestructive Measurement of Sugar Content in Apples by Millimeter-Wave Reflectometry

A millimeter-wave reflectometer has been developed for the nondestructive measurement of the sugar content in apples. The intensity of the reflected wave from fruit was confirmed to depend on the sugar content and temperature by performing reflectometry with a vector network analyzer of aqueous sucrose solutions. Moreover, the developed reflectometer was applied to the sugar content measurement of apples. We obtained a strong, almost linear relationship between the intensity of the reflected wave and the sugar content in apples.     

基于FPGA的数字式血氧饱和度测量仪设计

针对人体血氧饱和度连续无创测量的要求,设计了一套基于FPGA的数字式血氧饱和度测量仪。该仪器采用双波长光源透射吸收式测量、光电管宽带接收、基于FPGA的数字信号处理等技术,以及在上位机采用校准对比、工作函数计算等数据处理方法,得到了血氧饱和度计算公式,实际测量误差在1%以内。试验表明：该仪器通过数字化设计解决了模拟电路易受干扰、体积较大等缺点,提高了仪器稳定性,测量误差满足设计要求。     

水果内部品质近红外光谱无损检测研究进展

近红外(NIR)光谱分级技术正越来越广泛地应用于水果的产后加工和质量评判中.介绍了水果内部品质光学特性检测原理;分析了规则反射、透射和漫反射3种光特性测量方法在水果内部品质不同需求检测中的适用性;化学计量学方法是近红外光谱分析技术的一个重要部分,对一些新的预处理方法和回归算法作了介绍;探讨了水果状态对光谱影响及修正方法,如温度补偿、大小修正等;并阐述了水果的糖度、酸度、硬度等定量检测和褐变、黑心、水心、损伤等定性判别的国内外最新研究进展;分析了近红外技术在水果品质检测和控制方面的应用前景.     

基于STM32的氧含量测量模块设计

采用氧化锆传感器作为氧含量感应器件,设计了一种基于STM32F030C8T6的氧含量测量模块。分析了传感器基本原理,结合传感器原理设计了传感器工作必须的加热电路和恒流源电路。因为传感器输出信号为毫伏级能斯特电压信号,所以设计了信号调节电路简化氧化锆传感器测量难度。试验证明,模块经过标准气体校准后,测量氧含量精度可以达到1%。通过Modbus接口,可以多模块与主机通讯,在工业控制测量中可方便应用。     

双向反射分布函数测量装置设计及指向精度分析

为实现对样品的双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF）的测量,设计了一种少光线遮拦、大回转半径和高定位精度的测量装置。根据测量空间和角度需要,设计了大回转半径（1.3 m）的方位圆环轨道和天顶弧形轨道。轨道外侧安装同步齿形带,采用伺服电机驱动带轮分别实现两个方向的运动。安装在天顶弧形轨道的探测器对位于装置中心的样品在方位角180,天顶角75范围内进行探测。为避免在大尺寸结构下的运动卡滞,设计了基于弹簧预紧的防卡死机构,并对机构引入的指向精度进行误差分析,最后对测量装置的指向精度进行了测量。实验结果表明:BRDF测量装置方位轨道指向精度优于0.147,天顶轨道指向精度优于0.358,测量结果与分析结果相符,验证了所设计的BRDF测量装置能够满足指标要求。     

正弦波信号参数分析仪

为了满足低端场合的信号参数分析仪性价比高的要求,设计出低成本正弦波信号参数分析仪。系统由频率测量、幅度测量和信号发生器三大部分组成。频率测量部分由单片机89S52采用测频和测周的方法对信号进行频率测量,测量误差远优于1%。幅度测量部分采用峰值保持电路,测量误差能保证在2%左右。信号发生器采用文氏电桥实现了幅度从0～10 V连续可调、频率从66 Hz~75 kHz连续可调的正弦波。     

Development of a Millimeter Wave Compact Equipment for NDT of Materials

We developed a compact equipment working at 94 GHz to replace the commonly used network analyzer for nondestructive testing of materials. The compact equipment was designed to measure the variations in the amplitude and phase of the reflected signal from the material relative to a reference signal. A good accuracy of the amplitude and phase measurement of the equipment was obtained in the confirmative experiments. The distribution of a drop of water in a wood plate is clearly visible in the millimeter wave images obtained by the amplitude and phase measurement.     

电缆激光多普勒在线计米系统研究

为了满足电缆生产过程中长度在线测量的需要,设计了基于激光多普勒测速原理的电缆长度在线计米系统。阐述了激光多普勒测速基本原理,设计了一种结构紧凑的双光束双散射型光路。提出了基于有限长单位冲激响应（Finite Impulse Response,FIR）滤波器的滤波带自适应选择算法,有效地滤掉基底信号和部分噪声,减小了多普勒信号噪声的影响,改善了信噪比;利用能量重心校正技术进行频谱校正,减小了系统的测量误差。搭建了实验装置,进行了对比测量实验,实验结果表明:该系统能实时、准确的进行长度在线测量,相对误差小于0.1%。