影响周期信号测频精度的因素及对策

从频率测量原理出发，分析了影响周期信号频率测量精度的因素，提出了采用双计数器相关计数和模拟内插计数来消除被测信号频率大小和“±１误差”对测量精度影响的测频方法。     

自适应等精度频率测量方法与实现

提出了一种自适应等精度频率测量方法.与传统测量方法相比,很好的解决了因存在±1计数误差而造成测量精度不高的问题.采用自适应分段设置最优时限闸门,消除了预设闸门的延时带来的不足,简化了电路结构,实现了宽范围、高精度测量.采用单片机设计了该频率测量方法的软硬件系统,实际测量结果表明被测频率在0.01 Hz-500 kHz范围内,测量精度达到0.001 Hz以上.     

用选通门匹配方法提高计数式频率计的测量精度

计数式频率计的选通门一般与被测信号是不相关的。被测信号频率由选通门中出现的信号脉冲数确定 ,误差为± 1个脉冲。当被测信号频率较低时 ,需要很宽的选通门才能得到较高的测量精度。文中提出使用匹配选通门提高低频信号频率测量精度。匹配选通门是微移动标准选通门的前沿和后沿使之与被测信号脉冲对齐的控制信号。用频率计内部高频时钟测量匹配选通门宽度 ,计算被测信号频率。当信号频率大于 5Hz,频率计内部时钟频率为 2 0 MHz,选通门宽度为 1s时 ,相对误差小于 5× 10 -6。     

基于信息融合的移动机器人侧向定位的研究

超声波传感器的入射角对输出有很大的影响,通过实验分析了入射角对输出的影响。采用引入误差补偿因子的方法,标定了传感器的测量模型,使得测量精度大大提高。在此基础上,基于多源信息融合设计了3种移动机器人侧向定位模型。经实验比较证实,引入误差补偿因子的融合模型定位精度高,可以使得距离误差控制在±2.4mm,姿态角误差控制在±0.32°以内。最后,将该融合模型应用于移动机器人的实际控制中,距离误差为±3.7mm、姿态角误差为±0.58°,满足移动机器人定位精度的要求。     

基于ＴＣＮ－ＳＥ神经网络模型的智能连续血压估计方法

血压是反映人体心血管系统状况重要信息的四个生命体征之一,随着科技的进步,智能化血压测量逐渐融入人类的日常生活当中。针对当下血压测量方法复杂,测量精度不高等问题,提出了一种基于时域卷积网络中嵌入SE注意力机制（TCN-SE）的神经网络模型。该网络有效解决了现有方法中模型过拟合的问题,且进一步加强了模型对于不同通道信息的关注度。在保证信息完整的前提下,该模型可有效增大感受野。在重症监护中的多参数智能监测（MIMIC-II）数据集进行实验测试,通过计算均方误差和平均绝对误差等指标,得出收缩压的误差为5.09±7.04mmHg,舒张压的误差为2.96±4.23mmHg,表明所提出的方法相比于现有方法误差损失更低,在血压测量领域具有广阔的应用前景。     

基于LabView的机械密封端面摩擦扭矩的测量方法

机械密封的端面摩擦扭矩是反映机械密封工作性能的重要参数,传统的接触式测量方法的测量结果具有很高的不确定度;为了提高测量精度,采用了扭矩信号的非接触式测量方法,介绍了非接触测量扭矩的原理和扭矩信号频率跟踪滤波的实现方法;对调理后扭矩信号分别采用了频率计数法和波形恢复测频法进行采集,并阐述了频率计数和波形恢复测频的原理与它们基于LabView的实现;对两种采集方法的部分实测数据进行了误差分析比较,结果表明,波形恢复测频法的测量精度较高。     

一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法

针对目前常规弹药弹体研究领域角位移参数大动态和高精度的测量需求,提出了一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法,并设计了相应的角位移传感器.采用感应线圈获取弹体大转速动态范围内切割地磁场的信息,通过边沿检测和脉冲计数相结合的自适应闭环频率跟踪测量算法测量弹体旋转过程中的实时角位移参数信息,并采用周期清零的方式,消除累积误差.半实物和实物仿真试验结果表明:该角位移传感器不仅能够测量大动态范围内的角位移,拓宽测量范围从600°/s~36000°/s,而且完全消除了测量过程中的累积误差.测量误差小于0.220%,累加误差最大只有0.2°/s,实现了对弹药弹体角位移参数的实时、高精度测量,在姿态测量和地磁导航等应用领域具有一定的工程应用价值.     

炮管直线度测量仪的研制

为了实现炮管直线度的高精度测量,提出基于激光准直技术和光电探测技术的测量方法,解决了光学系统设计及传感器的精密定位问题,给出了软硬件解决方案,实现了水平和竖直方向直线度的同时测量,同时显示,经直线度误差评定,得出炮管直线度的误差值;经实测,该设备的分辨率可达0．005mm,测量误差为σ＜±0．012mm,两组测量数据的重复性误差小于0．005mm,说明该测量方法是可行的。     

采用数字相移网络进行无功功率测量的研究

为了能在畸变波形下按照无功频域定义准确测量无功功率,需要实现电压或电流信号的90°相移。该文设计了一种新型宽频高准确度的90°数字相移网络。该相移网络具有结构简单,实现方便,且相移精确的特点,在45~3000Hz频率范围内,相移误差可达到0.01°,幅度误差可达1×10-8,并可根据不同情况调整网络参数,以适应实际要求。这种基于数字相移网络的无功测量方法直接从无功定义出发,避免了通过测量电压电流有效值和有功功率来计算无功功率所引起的误差。经仿真测试表明,采用该数字相移网络进行无功功率测量的相对误差小于0.02%。     

基于频谱特征提取的轨道移频信号检测的兼容性设计与实现

提出了一种基于频谱特征提取的轨道移频信号检测的兼容性算法,并在单芯片的微控制器STM32F405RGT6上利用该算法实现了对国产18信息移频信号和ZPW-2000移频信号的兼容性检测。通过综合分析两类移频信号的时频域特征,将过采样、ZFFT频谱细化、频率校正及频谱特征提取结合起来,通过两类不同的数字滤波器适应不同的算法设计需要,通过频谱特征提取实现不同频谱状态下的频率计算方式,有效地提高了频率的检测精度,拓展了调制频率的测量范围。实验结果证明,对国产18信息移频信号和ZPW-2000移频信号的中心频率、上下边频的检测误差不超过±0.1Hz,调制频率的检测误差小于±0.01Hz,在采样数据小于1S情况下,调制频率的测量范围可达到6~30Hz。     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

一种高精度测量频率的方法

本文分析了频率测量中产生误差的原因;介绍了一种使计数计时在测量过程的起始和终 止点上实现完全同步的测频方法.该法能大幅度减小测量误差,其精度高于0.01%.     

基于蚁群算法的超声波水体悬移质浓度测量研究

水体悬移质浓度测量是水文观测的重要内容之一,对于我国水资源的保护和管理具有重大意义。现有的测量方法不能同时满足实时、高精度、大量程等测量需求,针对悬移质浓度测量中颗粒粒径分布与浓度相互耦合的问题,提出了基于蚁群算法的超声波水体悬移质浓度测量方法, 搭建了超声波水体悬移质参数测量系统,对不同粒径、不同浓度的悬移质水样进行了超声衰减实验,并采用蚁群算法对水体悬移质浓度进行了反演。研究表明:当蚂蚁数量为20、蚂蚁最大移动次数为90、转 移概率为 0.6、信息素挥发系数为0.4 时,蚁群算法的性能达到最佳,三种粒径下各组水样的测量浓度相对误差分布分别为±10％、±13％、±15％.实验结果与参考值较为一致,该方法可为悬移质浓度测量提供一定的借鉴。     

基于杜芬振子的微弱正弦信号频率测量

近几年在计量学中出现了一种新的基于杜芬振子的信号检测方法,它能提高检测能力和精度;杜芬振子是一种混沌系统,系统参数在其阈值附近的微变会引起系统状态的突变,此特性使得它对相似频率的信号敏感,而对噪声和干扰具有"免疫力",因此可利用阵发混沌原理测量正弦信号的频率;为提高频率测量精度,创造了过零点间隔法和伪区域去除法等新算法,分析了噪声对测量结果的影响,分析误差产生原因,优化算法参数取值,这都能减小测量误差;仿真实验证明精度高于经典频率测量方法.     

一种用于神经肌肉疾病评估系统的幅相测量电路的设计

神经肌肉疾病评估系统的关键是能同时准确提取幅值和相位信息。利用AD8302的高度集成特性设计了一种幅相测量电路。给出了电路原理图,详细论述了测量频率为50 kHz时,幅相测量电路设计的具体方法。性能分析结果表明,幅值和相位的测量性能与额定值比较接近。在±20 dB范围内,幅值测量精度在±0.5 dB以内;在±90°范围内,相位测量精度在±0.9°以内。     

一种基于 Kinect 相机的腹部肝穿刺介入导航系统

为验证 Kinect 相机用于腹部肝穿刺介入导航的可行性,开发了一套基于第二代 Kinect 相机 的被动光学定位导航系统。该系统实现了一种无标记术中注册方法,分别从术前腹部 X-射线计算机断层图像和 Kinect 相机获取的彩色及深度图像中提出腹部表面点云数据做匹配,实现术中数据与术前 数据融合。为验证系统的导航精度,分别在 1 个腹部体模和 6 只健康比格犬肝脏区域做了穿刺导航实验,穿刺结果分别统计了靶点配准误差、用户手动误差和靶点定位误差。体模实验显示,靶点配准误 差、用户手动误差和靶点定位误差分别为(4.26±1.94)mm、(2.92±1.67)mm、(5.23±2.29)mm。同 时比较了第一代和第二代 Kinect 相机应用于穿刺导航的性能,实验结果表明,第二代相机的导航精度明显高于第一代。动物实验中得到的靶点定位误差及其横向、径向误差分量为(6.40±2.72)mm、 (4.30±2.51)mm、(3.80±3.11)mm。由实验结果可知,该研究成功验证了 Kinect 相机用于腹部肝穿刺介入手术导航的可行性。     

一种可测量简谐振荡频率的振动频率传感器

以压电式加速度传感器和信号处理电路为核心,研究了一种可以测量简谐振荡频率的振动频率传感器,给出了该频率传感器核心控制电路的设计方法。仿真和实验表明该频率传感器能实时、准确地测量出以简谐规律振荡的振动频率,测量误差小于±2.3%。     

基于TMS320F2812的数字频率计的设计

频率测量技术在现代科学与技术领域扮演着非常重要的角色,因此高精度、宽范围的数字频率计成为重要的测量仪器。本设计采用多周期测量原理,即用标准频率信号填充整数周期的被测信号,消除了对被测信号计数时产生的±1 Hz的计数误差,其测量精度仅与门控时间和标准频率有关;同时选用TMS320F2812DSP作为核心处理单元,利用其内部的定时器和捕获单元并结合外部的D触发器实现了频率的测量。     

磁航向传感器在无人机飞行控制系统中的应用

磁航向传感器V2XG利用"磁感法"测量地磁航向,有成本低、易集成等特点。将V2XG应用于无人飞机的航向控制回路,设计了传感器的接口电路,给出了零位误差和灵敏度误差的消除方法。实测结果表明,航向测量准确度达到±2°,采样频率达到5Hz,设计方案有较高性价比,满足了无人机飞行控制对航向测量的要求。     

用单片机测量相位差的新方法

介绍了利用AT89C52单片机测量两正弦信号相位差的测量原理、电路组成 ,并分析了引起误差的原因。该方法测量准确、稳定 ,与被测信号频率、计数信号时钟频率无关。