大位移电涡流传感器测量电路的设计

电涡流传感器由于具有对介质不敏感、非接触的特点,广泛应用于对金属的位移检测中.为扩大电涡流传感器的测量范围,采用恒频调幅式测量电路,引用指数运算电路作为非线性补偿环节.利用Matlab计算软件辅助设计了直径为60 mm电涡流传感器探头,并结合测量电路进行实验.实验结果表明最大测量范围接近90 mm,验证了该系统工作的稳定性,证明设计达到了预期效果.     

一种实用温度测量电路的设计

介绍采用铂热电阻、集成化铂热电阻信号调理器、A/D转换器、LED显示器以及其它器件设计的一种实用温度测量电路。详细阐述电路的组成、工作原理、各部分电路分析、选择参数等。该电路具有测量范围宽、精度高、结构简单、价格低廉等特点。     

小型红外CO2气体分析仪

研制了一种小型红外CO2气体分析仪.为了有效消除测量数据的漂移,提出了一种高性能的空间双光路光学探头结构,该探头结构包括一个带有反光镜无窗封装的红外光源,一个开放式气室以及一个红外接收器件.设计了旋转抛物面接收光锥,从而大大提高了分析仪的信噪比.该分析仪未采用采样气泵,而改用扩散方式进行采样,同时光源采用了周期性开关的工作方式,以消除背景杂光的干扰.该分析仪测量范围:0～3%,精度:0.028 0%,响应时间:2.5 s,体积:80 mm(L)×78 mm(W)×35 mm(H),重量:200 g,功耗:1.5 W.     

热轧圆钢截面轮廓及直径结构光在线检测系统

基于激光视觉三维测量原理,采用四个结构光传感器设计了一套热轧圆钢截面轮廓及直径结构光在线检测系统.提出了一种现场快速统一标定方法,并设计了相应的新型立体标定靶标.提出了一种对截面轮廓三维数据进行筛选和融合的数据处理方法,得到圆钢截面较理想三维坐标,从不同方位采用平行线相夹法测量圆钢截面直径.进行了系统标定实验和测量实验,实验结果证明系统在一定测量范围内能实时获取圆钢截面轮廓,直径测量精度在0.2mm以上.     

磁感应供电多路温度变送器的设计

介绍了一种针对旋转物体的多点温度测量方案.测温电路由旋转部分和静止部分构成,旋转部分采用无线磁感应供电,温度脉宽调制光脉冲发射送至静止部分光电接收器件,由单片机完成PWM脉宽至温度的转化,并通过串行通信实现与外界的通信.     

基于CPLD器件的示波器硬件测频系统

阐述了电子计数测量法原理,采用CPLD器件设计测量电路的硬件测频系统,该系统利用现有示波器的强大信号处理能力以及常规频率计的高精度,其测量范围可达0.1     

基于PSD的孔径测量系统设计

为了适应现代化生产和在线检测,提出了应用位置敏感探测器及激光三角法原理实现非接触内径测量的测量系统设计方案。分析了位置敏感探测器工作原理,系统测量原理,及电路原理和电路元件参数,实现了微弱电流的提取、放大、转换。整个测量系统的测量范围为1mm,采用加工精度为1μm、直径为90mm的内径标准件对测量系统进行精度校验,实验表明,在1mm测量范围内系统测量精度高于5%。     

手持式油位计

手持式油位计以超声波换能器作为传感器件，实现了油位的非接触测量；以单片机为主控器件，用光电耦合器将超声波发射电路与系统隔离，提高了系统的稳定性；接收部分采用集成锁相环LM567检测接收到的信号，降低了成本；使用单总线数字温度传感器DSl8820对声速进行补偿，对产生读出DSl8820数据错误的原因进行了分析并解决了这一问题；电源电路采用高效率芯片1CL7663，实现了单节干电池供电；显示采用液晶显示模块，减少了能耗；整个系统达到了设计的要求。     

基于超声波传感器的风速风向测量研究

针对传统风速仪测量过程中存在精度差、稳定性低等一些问题,设计了一种基于超声波传感器的风向风速测量系统。硬件部分主要设计了超声波发射的DDS驱动电路、信号接收调理放大电路、滤波电路以及ARM控制电路等。系统采用CPLD和AD9754产生高精度的驱动信号,同时采用32位的ARM STM32实现对数据的处理以及外围通信的功能。实验结果表明,该系统在数据处理方面速度快,具有较高的稳定性和精确度,可以满足工程应用要求。     

大量程光纤测距技术的研究

研究了一种基于光纤准白光干涉技术的大量程绝对测距系统.该系统利用200mm的短扫描导轨,可以实现10m以上的测量范围,测量精度为1μm,重复性优于10-5.系统首次引入光开关器件用于量程倍增.论述了系统的基本原理和量程倍增系统,并给出了相应的实验结论.     

基于像差修正的同轴度测量方法

为了实现在同轴度测量中平行偏差(平偏)和倾斜偏差(角偏)两个量的同时测量,建立了基于激光准直性的光斑接收系统。该系统由接收物镜、分光棱镜和CCD构成。以物镜光轴、准直光束几何中心线和两个CCD接收面构成的三角关系进行两个偏差量的计算;并通过对系统像差的分析,提出了显著降低物镜像差对测量结果影响的算法。理论和实验数据表明,对于平偏测量范围为±10 mm、角偏测量范围为±2°、接收物镜焦距为50 mm、CCD尺寸为1.6 cm的系统,平偏测量精度可达0.02 mm,角偏测量精度可达9.5″。因此,该系统可以满足较大范围内的旋转机械同轴度测量的需要。     

面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位

提出了面向特大型齿轮的激光跟踪多站位定位测量方法以提高特大型齿轮激光跟踪在位测量系统的齿轮定位精度并精确确定测量仪器与被测齿轮位置与姿态的关系。根据激光跟踪仪多站位测量提供的冗余数据优化求解空间两点间共线方程,建立了特大型齿轮激光跟踪多站位测量模型。然后,提出了利用奇异值分解修正多站位测量模型解析矩阵条件数的方法。 实验结果表明,使用多站位测量模型求得的不同站位待测点间距离的标准差的均值为0.008 mm,明显小于直接在不同站位下测量的标准差均值0.024 mm,表明多站位测量模型具有良好精度控制效果。本文的研究提高了齿轮定位时所需测量点的三维测量精度,为特大型齿轮激光跟踪多站位测量系统建立齿轮坐标模型提供了可靠的数据来源。     

小型化弹丸速度测试系统

提出了一种基于光幕测速和单片机数据处理的小型化的弹丸速度测试系统。采用半导体激光器、光电探测器、原向反射屏形成大面积光幕测试区,当弹丸穿越光幕时,光通量的变化被光电探测器转变为电信号,经过比较电路后送入单片机进行数据处理,并由LED进行速度显示。文中对测试原理和测试系统的光学设计单元、信号处理单元及数据采集、显示单元进行了介绍,并对该系统进行了壬7．62mm弹丸速度测试,给出了测试数据。试验表明,该测速系统具有灵敏度高、体积小、成本低、使用方便、灵活、工作可靠等优点。     

A laser-based machine vision measurement system for laser forming

Laser forming continues to be a promising technology in manufacturing due to its fast speed, flexibility, and low-cost. Measurement of deformation after laser forming is widely needed to verify its convergence to the intended shape in academic research. With the development of laser forming, high requirements on the measurement of the deformed work-piece have been sought such as a 3D profile of the deformed surface, a large measuring range, and measuring convenience. In this paper, a laser-based machine vision measurement system was developed to measure the 3D profile of deformed surface by a one-off scanning process. Based on the 3D profile data, the vertical displacement of the deformed plate was calculated for bending analysis. In addition, as one of the important feature parameters, transverse shrinkage was automatically determined through a novel image-based method during the scanning process. A measuring accuracy of 0.03 mm for vertical displacement measurement and 0.0125 mm for transverse shrinkage were achieved in the developed measurement system. This measurement performance is acceptable in most of the laser forming processes currently studied.     

脉冲激光测距中信号处理系统嵌入式设计与实现

脉冲激光测距是一种技术先进、应用广泛的测距技术。介绍采用嵌入式设计实现基于脉冲激光测距原理的测量系统,着重论述了以可调节增益放大器和高速模数转换器为基础的电路设计,给出了硬件和软件的设计方法,实现了高精度时间间隔测量,并研制了专用的嵌入式检测仪器,具有良好的测距效果。该电路成本低、测量精度高,特别适合于大批量生产、低成本要求的应用。     

铁电材料测试系统用电压自动衰减电路

针对铁电材料测试系统中不同测试信号电压的差别，设计了电压自动衰减电路。重点介绍了自动量程转换电路、峰值AC／DC转换电路、继电器驱动电路和衰减电路的设计。利用配有电压自动衰减电路的铁电材料测试系统测量了PZT铁电体材料样品的电滞回线。测量结果表明，该设计解决了测试电压与采集卡量程的匹配问题，实现了铁电材料测试的自动化。     

Absolute angle-measurement with a dihedral mirror of the multi-longitudinal mode laser self-mixing sensor

In this paper, a static multi-longitudinal mode laser self-mixing absolute angle measurement system is developed to accurately monitor the deflection angle. The experimental results show that this multi-longitudinal mode laser angle sensor is capable of effectively measuring the deflection angle of the vertical dihedral mirror. The angle-measurement range and resolution of the self-mixing experimental sensing system can be obtained as ±22.0° and 0.008°, respectively. Furthermore, in-depth analysis of the angle-measurement error and related error sources are performed, of which the absolute error is less than 0.37° that demonstrates the good reliability and practicality of the self-mixing angle sensor.     

基于生物组织体内温度测量的微型点温仪设计

生物组织体内部温度测量是研究组织热损伤的关键技术,本文介绍一种基于微型热电偶的联机测温系统,该系统采用集成温度传感器AD590和数值计算进行热电偶冷端温度补偿,同时进行软件非线性校正,实现温度的采集、处理、显示和存储,便于温度实时监测、数据回放和分析。温度传感器采用K型铠装热电偶(ф0.5mm),测温范围为0-600℃,响应时间<0.3s,AD590灵敏度为1μA/K。采样频率可调,实验时采用10Hz的采样频率,实验结果显示在26-98℃范围内误差绝对值<0.7℃。该电路无需精确的线性和增益调节、结构简单、调节方便,适合于瞬间和长期温度跟踪,具有较高的稳定性和测量精度,是一种实用的温度跟踪、分析和联机系统。     

基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和AD采集电路,采用三片PSD正交布局方案,通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统,用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明,PSD测量系统的测量范围优于位移±10mm、角度±2.5°,标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1mm、角度0.02°,测量系统的绝对位移误差小于0.5mm、角度误差小于0.14°,满足系统0.5mm和0.5°的指标要求。此外,对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点,成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。