基于DSP的高精度计量设备运行状态监测系统设计

为避免因设备运行异常导致计量失误,设计基于DSP的高精度计量设备运行状态监测系统。系统利用采集层中温湿度传感器实时采集高精度计量设备工作环境温湿度信息,并通过电流、电压传感器采集设备工作时的电流与电压信号,将所采集信号由该层信号调理电路转换为数字信号后,再利用通信层网络通信模块传输至处理层;处理层采用数据集中器对所接收信号进行整合处理,并通过DSP处理器处理整合信号获取设备监测数据,利用状态分析模块最小二乘法分析预测设备运行状态后传输至监测层;监测层通过监测数据显示模块实时展示设备运行状态监测数据,并在设备运行状态出现异常时,利用报警模块做出提示,同时将所接收数据存储至数据存储模块,实现对高精度计量设备运行状态的实时监测。实验结果表明,所设计系统可以实时监测高精度计量设备运行状态,判断电能计量设备产生异常的原因。     

基于无线传感网络的温度监测节点设计

介绍了基于无线传感网络的高压电气设备温度实时监测系统中温度监测节点的软、硬件设计。该节点由微处理器MSP430F2012、温度传感器DS18B20和无线收发控制器nRF24L01构成。在温度监测过程中,温度传感器定时采集温度,温度信号经微处理器处理后,节点通过无线收发控制器将得到的实际温度值发送给基站。该节点实现了对高压电气设备温度的实时监测功能,满足了测温节点低功耗的设计要求,提高了高压电气设备运行的稳定性和监测系统的可靠性。     

无线通讯自动档测温系统的设计

为了实现远距离高精度多路测温,设计了以C8051F340单片机为核心,基于AD595芯片,并搭建信号处理电路,利用HC-06无线蓝牙模块实现远距离传输的测温系统.提出了利用加法电路将测温范围内最低电压信号调整至零伏,针对零下温度信号,使负电压信号变为正电压信号,避免AD转换所需分配的符号位,把原有的符号位变成了数字位,使数模转换后的数字量化位数增加,量化精度提高,实现高精度的温度采集,并结合多路选择分压电路将系统的测温范围分为三个档位,进一步提高了测温系统的采集精度和实现温度测试范围的可调控性.提出了对AD595温度-电压分度表进行分段多方法拟合,得出标准差最小的拟合公式,实现准确的电压-温度转换.实验表明无线传输数据较为稳定,温度测试结果精度高,系统可靠性好,满足设计要求.     

一种执行机构等效装置设计

为了满足航天器桌面散态匹配试验测试需求,研制一种基于PC104总线的执行机构等效装置,详细阐述了等效装置的功能、工作原理、硬件电路设计、软件设计思想,该系统采用模块化、可配置软件架构设计,实现了正常、应急多测试工况一体化设计;应用严格的窗口比较器硬件电路设计技术,实现信号电压幅值的高精度采集,确保输入信号的可靠判定;利用FPGA技术突破信号脉宽高精度采集和信号延时高精度可控等关键技术,该系统实现了输入信号幅值、脉宽的实时采集、存储与显示,并按照事先设定的工作模式及配置参数,完成不同测试工况下输出信号的模拟反馈。试验结果表明,系统稳定可靠,人机界面友好,满足航天器多测试工况控制时序和功能检查需求。     

基于nRF401芯片的无线传输远程测温系统

介绍一种远程自动测温系统。在测量端使用24位高精度的模数转换器实现温度参数的模数转换,精度可达到0.5℃。将数字温度参数以无线的方式发射出去,在接收端应用远程可视化编程系统接收采集数据,并实时完成温度信号处理。系统对温度信号的采集及时准确,无线技术使温度信号传输方便;远端可视化控制系统使温度参数采集、过程监控更加直观。     

某型复杂装备车载状态监测系统设计

某型复杂装备现有设备监测数据达不到对全车的故障诊断与健康状态评估所需数据的要求,通过分析其整车电气信号,为满足复杂装备对整车数据的监测需求,设计了车载状态监测系统;给出了车载监测系统的总体架构,对综合控制处理电路、实时数据采集处理电路、总线数据监控电路和车载显示系统硬件进行了设计,设计了车载采集与报警系统和显示系统软件,最后对系统进行了车载测试,表明系统能够对复杂装备的实时运行状态进行监测,完成基本的故障诊断功能,为早期发现故障缺陷,提出处置措施,开展系统健康管理提供了条件.     

基于红外热成像的机车变流柜温度监测系统

为了防止机车变流柜内电气端子因电流过大造成电气火灾等问题,采用了无线通信技术、红外热成像技术和图像处理技术,设计并实现了机车变流柜温度实时监测系统;通过将系统采集模块放置于变流柜内部,在司机室通过PC机监测变流柜内部电气端子温度实时变化,试验表明：实时温度监测系统能够有效地反馈变流柜内部真实情况,监测温度误差不超过2℃,满足温度监测系统温度精度和实时性要求。     

无线传感器网络在步进电机运行状态监测中的应用

针对步进电机内部运行温度超过大约130℃将出现退磁,从而导致输出力矩下降乃至失步这一问题,结合无线传感器网络,采用了性能可靠、经过改进算法的定向扩散路由协议,设计了新型的步进电机运行状态无线网络监测系统,采用Atmega128L和CC2420设计了无线传感器网络监测节点,并利用该监测节点为终端对步进电机的运行温度进行实时监测,当步进电机的表面温度超过90℃后将发出警报并采取相应措施,保证了现场设备安全稳定运行.试验结果表明:该无线网络监测系统能够对温度信号进行实时有效的采集,满足生产现场实际监测的需要.     

水下移动平台数据采集和传输系统设计

为实现水下环境的实时监测和数据采集,设计并实现了一套应用于水下传感网络的AUV(Autonomous Underwater Vehicle)移动平台数据采集和传输系统。系统采用双MCU机制对采集数据进行分布式处理,利用合理的存储和通信帧格式及ARQ(Automatic Repeat Quest)协议保证数据的有效传输和可靠存储,可对水下环境和AUV内部传感器设备工作状态进行长时间的实时记录和监测。湖上组网试验证明:系统运行稳定,实时性好,满足水下传感网络数据采集和传输及环境监测的要求,对水下传感网络组网技术中的移动节点设计具有较高的参考价值。     

真空热试验数字温度测量系统设计与实现

温度测量是航天器真空热试验中一项非常重要的测量项目,一般采用热电偶进行温度测量。为了在真空热试验过程中减少测量线路的引线数量、提高测量系统的抗干扰程度以及测量准确度高,设计了一种可用于真空热试验的数字温度测量系统,实现了对航天器及地面工装设备温度的数字化测量。该系统由数字温度传感器DS18B20以及采集设备组成,可通过LAN网络与远程监视计算机连接实现温度远程监视。文章给出了数字温度测量系统的硬件结构、通信协议以及软件设计。通过在真空热环境中的测试以及与铂电阻测温系统的比对,结果表明该系统的稳定性好,其测量值与铂电阻测量值的差值在0.5℃以内,满足真空热试验的需求。     

适用于野外环境的无线测发控系统设计与实现

针对飞行器在野外发射时,对测发控系统提出设备部署时间短、发控距离远、待命时间长和具备安控指令上行功能的需求,设计了一种适用于野外环境的无线测发控系统,通过将常规测发控系统的地面前端设备与器载设备进行一体化设计,简化了器地间电气接口,提高了地面设备的部署速度和可靠性;通过扩频无线上行链路和调频无线下行链路使测发控系统具备1km以上无线测发控距离和最长100km安控指令上行距离且上行链路与常规安控链路兼容;通过对器载数据链和飞控计算机的改进设计,使飞行器具备在发射场长时间低功耗休眠和唤醒后快速发射的能力;通过对地面数据链的改进设计,使其在满足无线指令发送和遥测数据接收需求的同时,兼具对于野外环境的适应能力;设计了多级器载火工品和发动机点火回路的安全管制机制,保证了飞行器在存储、运输和测试过程中的安全性;经过飞行试验,验证了无线测发控系统满足飞行器在野外环境的测发控需求。     

支持交会对接任务精密时间基准方法研究与实现

在交会对接载人飞行器综合测试过程中,为了实现多飞行器协同工作,需要对多航天器同步实时模拟航天器在轨交会对接过程中的飞行状态及时序,这就对航天器和测试系统间的协调匹配性提出了很高的要求,系统时间基准精度要求尤为突出。地面测试设备需要有一个统一、高精度的时间标准,作为测试数据、测试指令的参考,是准确测量船载频率标准的关键所在,在整船综合测试过程中,对时间基准和时间基本修正方法进行了研究,采用了时间精度同步算法关键技术和方法,以保证时间的准确性和一致性。经实际应用高精度时间精准方法及系统设计,满足交会对接载人航天器工程上的应用,保证精密时间基准系统功能、精度能满足测试要求,为载人航天器可靠性验证提供极为重要的辅助手段。     

微加速度测量系统设计

为实现高精度微小加速度测量,提出了一种基于石英挠性加速度计的高精度微加速度测量系统。通过磁屏蔽结构和多级精密温控有效地提高了加速度计的测量精度,并针对加速度计信号采集设计了高精度电流测量电路。实验结果表明:该系统具有测量精度高、量程宽、实时性好等优点,满足高精度微小加速度测量要求。     

Ka频段飞行器测控与通信系统设计

传统基于S频段的统一载波测控通信系统受工作频率低、占用频带窄的特点限制,无法满足现代及未来飞行器测控与通信系统对于高速数传、通信带宽、安装空间、克服“黑障”及抗干扰性等方面日益增长的需求,提出一种Ka频段直接序列扩频体制的飞行器测控与通信系统以解决上述问题;利用Ka频段频带宽、空间选择性好、减小“黑障”影响等特点,同时采用直接序列扩频通信体制实现遥测、外测和遥控等不同功能点频统一和信道统一,简化系统结构、减小设备体积;介绍了系统架构及主要设备组成,阐述了基带数据综合设备、Ka频段一体化终端设备等单机的详细设计及天线的选择,并给出了地面测试系统方案;该系统具备体积小、频带宽、扩展性好等特点,可满足未来飞行器测控与通信系统的设计与应用需求。     

一种高可靠的运载火箭测发控设备

为满足运载火箭对测发控设备的通用化及高可靠的要求,对运载火箭测发控设备的设计方案进行了研究;整体设备采用通用机箱加标准化模块的设计思路,背板采用自定义的机内接口,基于业务信息和管理信息异构的设计思想,通过背板上冗余的CAN总线及RS485总线实现业务和管理信息的分离,以及管理总线对业务总线的异构备份,机箱及标准化模块通过读取背板信息确认当前插槽及模块类型,实现模块的灵活布置,采用模块热备和总线热备两级热备方案,以及自定义的内部通信协议,经过测试实现了测发控设备在各类故障模式下的正常工作,冗余切换延时小于500 ms,该设备已于某新型低温液体运载火箭上成功应用,经过实际应用满足运载火箭测发控系统的要求,后续可应用于其他运载火箭的相关领域。     

用于温湿度信号采集的∑-Δ型ADC的设计与实现

为实现室内育种多通道温湿度的信号采集,采用基于过采样原理的∑-△模数转换器(ADC)及FPGA的方案更为方便简单.针对温湿度采集的低成本、低精度要求,选择了由FPGA的低压差分输入端(LVDS)及其内部的抽取型级联积分梳状(CIC)滤波器实现的一阶ADC.该ADC分辨率达到12位,转换时间约为350 μs,温湿度测量精度完全满足同类型系统指标要求,可作慢信号采集的通用ADC.通过ChipScope在线调试和改进调理电路,使得测量误差进一步减小.还可采用高阶ADC满足高精度多种类模拟信号测量,具有适用性强、成本低、功耗低,且集成度高等特点.     

基于虚拟仪器的卫星磁测试系统设计

根据卫星剩磁测试及磁矩计算的需求,开发了一种基于虚拟仪器的磁测试系统。该系统利用NI PXI硬件平台,通过数字万用表和开关模块的配合,完成对磁通门传感器信号的采集,相对于并行采集可极大减少实际的通道数,降低硬件成本。在LabVIEW平台下开发了测控软件,实现测试过程控制、磁矩计算及数据分析。该测试系统可用于对卫星、单机等航天器进行剩磁测试,为航天器的轨道控制设计提供重要依据,具有可靠性高、使用方便灵活、开发周期短等优点。     

基于ZigBee技术高压开关柜温度在线监测系统研究

为了解决高压开关柜触头温度在线监测的实时通信、远程测控、低功耗和低成本等问题,以荧光式光纤测温传感器为基础,结合ZigBee短距离无线通信及RS485总线网络,设计一种高压开关柜温度在线监测系统。通过温度传感器分节点、ZigBee协调器节点和远程监控主站的软硬件设计,实现了温度数据的实时采集、无线传输和集中控制等功能。实测数据对比分析表明,在线监测系统实测数据的误差和温升变化率均满足高压电气设备温度监测应用需求,系统集成封装功能完备,应用效果好。     

遥感接收站电磁环境自动测试系统设计

设计电磁环境自动测试系统,通过计算机控制完成位置控制和信号采集,实现了遥感接收站址全天候、全空域的电磁环境测试.分析系统完成一次测试的周期,根据覆盖范围计算了喇叭天线的最小波束宽度,为天线的选型提供依据.对设备的增益、噪温进行设计,保证系统测试灵敏度满足遥感接收的指标要求.依据实验样本利用最小二乘估计进行A类不确定度评定,对设备的驻波比严格控制,减少测试设备之间失配引起的B类不确定度,降低系统测量不确定度.利用设计的测试系统对地面站进行测试,结果表明电磁环境自动测试系统减少测试过程人工干预,提高了测试灵敏度,降低了测量不确定度,对于提高测试效率和测试覆盖性具有重要意义.     

高精度无线通信温度检测系统设计

针对传统温度检测系统向用户终端传输数据时,存在布线复杂、传输距离有限的问题,设计了合适的高精度无线通信温度检测系统.利用铂电阻敏感温度变化,通过测温电桥和高质量运放保证温度数据采集的精确度,使用K60单片机完成数据转换和滤波,WiFi模块通过TCP/IP协议将温度数据发送给计算机终端,在WiFi模块信号无法覆盖的地方,可以使用短信查询的方式通过GSM模块随时传输温度数据.实验结果表明:系统测温精度能够达到0.015℃,同时能够有效实现温度数据的无线传输.