基于MATLAB GUI 的钻井工具姿态采集处理系统

本文主要涉及MATLAB在钻井工具空间姿态测量方面的应用,采用MATLAB环境下的GUI图形用户界面编程方法编制了上位机软件.该上位机软件通过对串口的操作和对Activex控件的调用,在室内模拟钻井实验中,实现了PC与片上系统C8051F060在115 200波特率下的串行通信、多路数据采集的控制及数据传输、处理,最终实现了对钻井工具空间姿态的测量.     

钻柱振动信号采集系统的研究与设计

为了实时获取反映井下工况信息的钻柱振动信号,文中设计了钻柱振动信号采集系统。采用压电式加速度传感器实现三维振动信号的测量变送,针对井场复杂布线情况,选用nRF905射频模块进行无线信号传输,利用时钟电路和看门狗电路提高了系统的稳定性和安全性。系统可完成对三维振动信号的采集存储,具有稳定性强,存储容量大的特点,为后续钻柱振动信号的处理提供了高质量的基础数据。     

基才滑模PI控制交流变频钻机旋转系统

钻井过程中钻头粘滑振动会导致钻头失速,钻杆组合故障,增加钻井成本。为此,提出了滑模PI控制策略用于电动钻机交流变频旋转系统。在建立钻机旋转系统模型基础上,将滑模控制与PI控制相结合,用于提高系统的鲁棒性．抑制钻头的粘滑振动。仿真结果表明：基于滑模PI控制的钻机交流变频旋转系统,可有效地控制钻头失速,减少钻柱疲劳损坏．改善旋转系统的动态和静态响应特性。     

用于声子晶体检测的外差测量信号处理研究

为了满足声子晶体谐振频率测量要求,即测量出其振动形式且可连续测量,该文运用光外差测量技术测得光电信号,声子晶体激励采用压电激励方式.由于光电信号很微弱,故用自动增益控制电路对光电信号放大,然后运用锁相混频技术,解调出振动信息.本系统中自动增益控制电路,使系统对实验台倾斜等原因造成的连续测量时光电信号大幅变化带来的困难得以解决.该系统实现了对微弱振动的实时、灵敏度及信噪比均高的精确连续测量,对于声子晶体在线、连续检测具有重要意义.     

新型零差激光干涉仪振动测量系统

针对传统零差激光测振光路调试困难,提出一种简单的零差测振光学系统.采用二象限(或四象限)探测器作为该系统的探测器,由于两个象元处于干涉条纹的不同部分,探测器输出两路非正交多普勒信号,利用最小二乘法把两路非正交多普勒信号校正成正交信号,利用微分相除积分操作处理正交信号,最终解调出振动信号.实验表明:该振动测量系统调试简单...     

基于Labview的振动信号测试系统设计

本文基于Labview8.5软件的设计,采用NI公司的PCI-6024采集卡,将虚拟仪器技术应用于振动测试系统设计.设计的功能主要包括采集数据实时显示、信号参数检测、存储及系统分析等功能,该系统可以还可以对振动信号进行在线监测和故障报警.通过设计,能够对数据进行时域显示和频域分析处理.该振动测试系统降低了企业成本,缩短了分析的时间,界面直观,能够广泛应用于振动信号监测.     

基于Welch算法的SAW传感器测量系统

声表面波(SAW)传感器性能卓越,能满足恶劣环境的测量需求。针对测量过程中干扰源淹没回波信号的问题,研究了Welch算法在复杂环境下对提升回波信号检测精度的估计方法,设计了基于SAW温度传感器的温度测量系统,验证了算法在功率谱估计中的性能。测量系统包括发射及接收链路,实现了激励源的发射、回波信号的接收与处理及温度解算等功能。搭建温升实验平台,在20℃~110℃的温度范围通过该系统对高精度数显加热台进行温度测试。测试结果表明,相较于加热台设定温度,实际温度测量误差控制在2.4%以下,系统可靠性高且具有较好的测量效果。     

振动环境下建筑工程抗震性检测系统的设计与实现

针对建筑工程抗震性检测系统输出误差较大,功耗高的问题,设计了一种振动环境下的建筑工程抗震性检测系统。该检测系统包括振动信号传感器模块、基线恢复模块、振动数据的时钟采样模块、A/D模块和程序加载模块,对各功能模块进行电路设计,实现振动检测系统的集成设计和软件开发,并应用到工程实践中。分析结果表明,该检测系统对建筑工程的振动数据采样与检测的实时性较好,具有较高的精度,有效指导了建筑工程的抗震设计。     

基于FPGA的振动信号采集处理系统设计

在振动信号采集和处理系统设计中,信号的处理时间与可靠性决定着系统应用的可行性。本文设计了一种基于FPGA的振动信号采集处理系统,该系统通过振动信号采集电路、抗混叠滤波电路、AD采样电路将电荷信号转化为数字信号送入FPGA,在FPGA处理设计中利用数据流控制方法并行实现了信号的采样和处理,并在数据存储和访问过程中采用时钟时标方法判断信号采样过程中的数据丢失情况,有效提高了振动信号处理的实时性及可靠性。本设计在真实环境中进行了验证,系统运行稳定可靠,满足各项技术应用要求。     

无源声表面波温度遥感系统响应信号的研究

提出一种单端口声表面无波无源温度遥感系统，并分析该系统对脉冲冲击和间歇正弦脉冲串激励信号的响应特性。遥感系统采用间歇正弦脉冲串信号作为无线激励信号，反射的响应信号是一衰减的调幅信号，该调幅信号的包络频率为激励信号频率与声表面波器件固有频率的差。系统采用间歇正弦脉冲串激励，可提高遥感的距离并且减小了对环境对固有频率测量的影响。经实验验证了理论分析。     

瞬态信号集中式测量系统接口的PC机驱动设计

为了实现瞬态信号集中式测量系统数据的实时传输,设计了基于PCIe总线接口的瞬态信号集中式测量系统。瞬态信号集中式测量系统PCIe总线接口的设计包括PCIe从设备设计和PC机驱动设计,本文仅对该系统PCIe接口的PC机驱动进行研究。PCIe总线的PC机驱动程序采用NI公司的NI-VISA和LabWindows开发环境设计,首先采用NIVISA Driver Wizard软件配置PCIe设备相关信息和中断检测寄存器,生成INF驱动配置文件,接着使用LabWindows软件通过NI-VISA相关库函数对PCIe设备进行初始化和DMA数据传输设计,最后完成对PCIe总线的PC机驱动验证。实验结果表明:采用NI-VISA和LabWindows开发环境设计的PCIe总线驱动传输速率可以达到300 MB/s。NI公司的NI-VISA和LabWindows开发环境设计的PCIe总线驱动,不仅满足瞬态信号集中式测量系统的数据传输要求,而且降低了PCIe总线的开发难度,缩短了开发周期。     

基于GaAs晶体的微小振动非线性干涉测量

研究了一种基于GaAs晶体非稳态光感生电动势效应的非线性激光干涉振动测量系统,以固体激光器为光源,以零差干涉光路进行测量。信号光被一定频率微小振幅振动调制后与参考光在GaAs晶体表面发生干涉,根据光感生电动势效应,高于一定的截止频率,GaAs晶体将产生正比于振动幅值的交变电流信号,从而进行振动测量。对影响输出光感生电流的主要因素进行了实验研究,包括干涉条纹空间频率及GaAs电极间距,确定了最佳工作条件。将该系统的测量结果与商用测振仪的测量结果进行了比较,结果一致。     

冲击振动信号的微机测试系统

冲击、振动的环境试验在日常生产中常是一项必不可少的工作内容,特别在汽车、精密机械、精密仪器和航天、航空工业部门更为重要。随着生产中对测试要求的不断提高,国标 GB2423《冲击碰撞试验方法》中已明确规定,以脉冲的幅值、脉冲宽度及其速度变化量和波形容差限等几项特征指标作为描述标准冲击试验信号的依据。可是目前测量冲击脉冲信号的系统,常以电荷放大器配峰值保持表所构成,它只能测出脉冲幅值(峰值加速度),有的仪器虽能测出脉冲宽度(脉冲持续时间),但其误差很大,即使利用国外进口仪器,有时仍达不到测量速度变化量的目的。在测量振动方面,虽用丹麦 B+K 公司1047仪     

多望远镜信号接收的激光测距系统探测能力

地面激光测距站向空间目标发射激光信号后,其反射的回波信号达到地面站时将覆盖一定范围,通过设置多台望远镜接收信号,有利于提升对激光信号探测能力。根据激光雷达测距方程及信号探测概率,分析了多望远镜信号接收系统的探测概率、提升效果以及等效接收能力。利用中国科学院上海天文台相距约60 m、口径分别为1.56 m和60 cm双望远镜系统,通过双望远镜同时接收卫星的回波信号,研究了双望远镜信号接收系统探测能力。相比原60 cm口径望远镜系统,单位时间内激光回波数增加了四五倍。考虑到1.56 m口径望远镜激光测量性能,双望远镜可等效于一台口径约1.61 m望远镜系统接收能力,验证了多望远镜信号接收可行性和技术优势。分析了多望远镜系统对轨道高度1 000 km、直径10 cm非合作目标测量能力及所需望远镜台数,使该测量技术在微弱信号探测与大口径望远镜激光测量中将会发挥重要作用。     

基于全光纤自混合干涉技术的微振动测量研究

为了解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等不足,采用全光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光,设计了一套全光纤自混合干涉测量系统;建立了反射面为镜面时自聚焦透镜收集效率的理论模型,在理论上论证了全光纤自混合干涉测量系统的可行性;最后搭建了全光纤自混合干涉测量系统,并以铝膜作为反射面,进行了微振动实验研究.结果表明,该系统能获得较好的实验信号,可以解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等问题.     

一种小型舰船的航向姿态测量系统

设计了一种用于小型舰船的航向姿态测量系统。该系统对陀螺罗经的航向数据和姿态传感器的横滚、俯仰数据进行实时处理,能为小型舰船提供高精度的航姿信息,且系统体积小,易于安装。经过调试和试验,该测量系统已得到成功应用。     

一种地铁施工分频振动感应预警信号测量装置的研制

大型工程机械在施工过程中会不可避免地产生振动效应,影响周边的土体环境和建筑物,当施工中产生的振动波与地层土体的固有频率相互重合时,会引发土体共振。共振过程会导致施工过程中的机械不稳定,同时也会产生较大的振动波传递到地表建筑,影响地表建筑的稳定性,并造成建筑室内振动噪声指标超标。该文基于悬臂结构的共振原理,设计了一种分频振动信号测量装置,对于特定的频率信号进行早期预警。当工程机械施工过程中产生的振动信号与土体的固有频率一致时,分频振动感应预警信号测量装置的振动臂产生的响应就会变大,从而发出预警信息,减少施工过程振动效应产生的风险和隐患。     

附加直流的低信噪比雷达微振动信号提取

基于毫米波雷达的微振动测量是一种非接触式高精度测量手段,在桥梁健康监测领域发挥着重要作用。微振动信号提取通常对雷达回波信号进行差分干涉处理获取差分相位信息,然后对差分相位积分反演得到高精度的目标形变量。高背景噪声下,差分相位出现缠绕现象,造成反演的形变量产生跳变,破坏了振动信息,无法准确反映目标的形变量和振动频率等振动特征。为了解决这个问题,本文提出了基于附加直流的低信噪比雷达微振动信号提取方法,该方法利用附加直流约束相位缠绕,并推导了附加直流带来的形变量幅度值调制系数,在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。最后仿真数据与毫米波雷达实测数据验证了本方法的有效性。     

基于振动信号的干式变压器状态监测与故障诊断系统研究

研制了一套基于振动信号的干式变压器状态监测与故障诊断系统,详细介绍了装置的组成结构和工作原理,振动信号分析机理与方法,以及系统架构和主要功能。该系统能够有效预判干式变压器内部主要故障,对提升配电网的安全稳定运行具有实际意义。     

基于组合特征图案的单目视觉三维振动测量

针对结构三维振动同步测量问题,提出一种基于组合特征图案的单目视觉三维振动测量方法.组合特征图案由圆形图案和正弦条纹图案组成并喷涂或粘贴于待测结构表面,采用单目相机对该组合特征图案进行连续成像.运用图像重心算法提取圆形特征的重心坐标,求出结构平行于成像平面的二维振动信息,再运用能量重心频谱校正算法提取中心位置正弦条纹的密度信息,据此求出垂直于成像平面的振动信息,从而实现结构三维振动的同步测量.通过模拟仿真分析了图像噪声、成像分辨率、图案动态特征提取算法对测量性能的影响.对悬臂梁在脉冲激励下的空间自由振动进行实验测量,并与Hough变换圆检测算法的提取信号进行对比,结果表明该方法能够对结构三维振动位移信息进行高精度的同步测量.