微型云液水含量传感器设计与实验研究

针对传统云水含量传感器测量误差大、精度低、功耗大等问题,设计了一种探空仪搭载的云液水含量传感器。该新型传感器系统包括探头、嵌入式处理电路、高精度信号检测电路以及数据传输电路。通过采用计算流体动力学分析方法对云水含量传感器进行仿真与数值计算,验证了该云水含量传感器设计的可行性。采用模糊自适应(PID)算法对传感器表面探头进行温度控制,提高了系统的稳定性。设计了一种基于24 bit ADC的高精度测控电路,提高了系统的测量精度。实验结果显示,在云水含量值是1.0 g/m3时,传感器所消耗的平均功率为1.63 W。与传统热线仪传感器比较,这种新型云水含量传感器具有精度高、功耗低等优点。     

一种压力传感器单故障实时诊断方法研究

研究对象为容式变极距型液位压力传感器,分析了传感器测量电路的工作原理与特性;故障诊断首先用压力变化率判断测量电路故障存在性;再得到额定输入信号下电路电桥输出信号和运算放大器输出这两个检测信号的表达式,各表达式均以电路相关元件为自变量,因不同元件发生数值漂移故障时,对检测信号的影响趋势各不相同,使得精确到元件的故障定位得以实现;确定故障位置后将正常元件值代入检测信号表达式联立方程组求解,以实现精确到元件的故障定值;仿真显示该故障诊断方法所求得故障值非常接近真实故障值。     

一种轨道监测传感器电源自诊断装置的设计与实现

针对铁路传统轨道信号监测传感器功能单一,不能对监测传感器本身电源工作状态进行监测,监测传感器是否正常工作不得而知,导致监测传感器在出现异常状态时不能及时发现,增加监测传感器的风险系数以及维护成本等问题。设计并实现了一种用于轨道信号监测传感器电源工作状态的自诊断装置。该装置是嵌入在传统轨道信号监测传感器电源内部,电路体积小,监测精度高,实时的监测传感器电源工作状态,当监测传感器的工作电源出现过压、欠压、过流等异常状态时及时将报警信息传递到终端设备,并且在传递报警信号后依然触发极限条件时,自诊断电路会切断监测传感器供电电源,使得监测传感器停止工作等待维护。该装置的目的是保障了监测传感器只会在良好状态下运行,也保护因监测传感器故障后影响其他铁路监测设备,出现二次故障,同时也为电务人员进行维护提供了指导作用,因此,也大幅度提高了传统监测传感器的可靠性。目前该装置已经成功运用到稳定性、可靠性要求高的高速铁路、地铁、城市轨道交通等轨道信号监测传感器中,具有很强的实用价值并带来丰厚的经济效益。     

涡街流量传感器信号处理方法研究

设计一种基于变增益运算放大器和DSP数字信号处理单元的新型涡街流量计信号处理电路.利用DSP上集成的模拟数字转换电路(A/D)实时检测涡街流量计传感器输出信号的幅度和频率,采用数字模拟转换电路(D/A)对变增益运放进行控制,控制传感器输出信号幅度的相对稳定.针对涡街流量计输出信号的频率特性,设计基于DSP的FIR滤波算法,实现输出信号噪声的初步抑制,削弱原始信号中强噪声干扰.滤波后信号由DSP进行频率信息的精确计算以及流量的解算.实验结果表明,变增益运算放大电路有效解决了涡街流量计传感器输出信号幅度变化范围大而造成的放大电路复杂,分段放大信号幅度不连续等问题;采用DSP进行数字滤波及频率计算,实现了信号中噪声的抑制以及高精度流量解算.     

一种矿用火焰传感器研制

针对现有基于红外检测原理的火焰传感器存在探测距离短、反应时间长等问题,研制了一种基于紫外光检测原理的矿用火焰传感器。通过实验得到了紫外光电管信号调理电路的数学模型,根据该模型得出的电路参数提高了紫外光电管的响应速度;对火焰传感器的供电电源及信号传输电路进行了电磁兼容性设计,提高了火焰传感器的抗干扰能力。测试结果表明,该传感器反应速度快、抗干扰能力强、稳定可靠。     

新型故障监测传感器在机载云台电动舵机中的应用

设计并实现了一种基于光生伏打隔离器PVI—1050NS的新型故障监测传感器,该传感器能实时监测电动舵机驱动电路中的过流、过压、过温等故障信号。通过对该故障信号的处理,可以判断驱动电路的故障位置,迅速进行定位并进行故障处理,保障了电动舵机运行的可靠性与安全性。实验结果表明:该故障监测传感器具有较高的灵敏度,大大提高了系统的可靠性。     

基于贝叶斯数据融合的轨道车辆pt100温度检测系统设计

Pt100温度传感器是轨道车辆温度数据实时监测的常用传感器,其性能的好坏影响着人们对轨道车辆运行状态的判断.为了准确判断出存在故障的传感器,检测系统应包含精准的信号采集系统和有效的数据融合处理方法.首先对轨道车辆Pt100温度传感器信号采集系统的放大电路、A/D转换电路等进行设计,采集系统采用分段非线性多项式拟合算法,得到不同温度区间上的标度变换表达式;将一种基于贝叶斯估计算法的多传感器测量数据融合方法应用于采集信号的处理,判断轨道车辆Pt100温度传感器是否存在故障.研究结果表明,采用上述过程测量温度精准,融合误差小,能够有效筛选出发生故障的传感器.     

三线圈电感式油液金属磨粒检测系统

机械传动金属磨粒可以反馈机械设备故障的特性,针对机械传动系统故障在线检测需求,提出了一种三线圈电感式金属磨粒检测系统;通过建立传感器数学模型,对影响传感器金属探测灵敏度的参数进行仿真,结合传感器实际使用情况求出最优解;通过设计励磁信号源模块、调幅模块、信号调理模块等电路并结合上位机对油液中的金属磨粒进行检测;经孔径为8 mm的流道的实验测试,实现了500μm铁磨粒及1 000μm铜磨粒的检测精度;该系统为发动机中金属磨粒的检测提供了技术支持,对故障预防与诊断具有重要意义。     

机载位移传感器故障检测与信号重构

为了避免机载系统故障诊断与重构中单纯增加余度数目所带来的问题,针对电传飞控系统中应用较多的位移传感器,提出了一种基于特征的检测电路、检测方法以及信号重构方案;方案基于位移传感器工作时两次级线圈回路电压和值恒定的特征,实现了对初级、次级回路的一次断线检测,在检测到次级线圈一次断线时,又利用正常工作特征并根据另一次级线圈所获得的信息对断线信号进行重构;分析和测试表明,所提出的位移传感器故障检测以及重构算法仅需增加极少的硬件电路,且检测及重构方法实时性高,在不增加传感器余度数目的条件下,能大大提高系统的可靠性.     

三线圈电感式滑油磨屑传感器检测电路设计

在机械系统的润滑油路中,由磨损产生的金属颗粒能够实时反映设备的磨损情况,设备健康状况可由在线滑油磨屑检测传感器实时监测.基于电感式三线圈传感器模型设计了传感器检测电路,主要包括驱动电路、极性变换电路、滤波电路、压流转换电路、放大电路、解调电路、单片机系统电路和上位机通信电路等.试验结果表明该检测电路可以方便地调节驱动信号,同时能够快速、准确地采集传感器的输出信号.