基于可触发环形振荡器的高精度时间间隔测量

提出了一种新的高精度时间间隔测量方法,该方法利用代表事件的短脉冲去触发一个高速环形振荡电路,产生一个与该事件同步的时钟信号,该时钟信号随后被用作模-数转换器(ADC)的采样时钟去采样一个正弦参考信号。因此,两个事件之间的时间间隔被映射成正弦参考信号上的两个点之间的初始相位差,随后对有限数量的样本进行全相位快速傅里叶变换(ap FFT)运算,准确地计算出这个初始相位差,进而可以准确获得两个事件之间的时间间隔。该测量方法降低了工程实现的难度,当正弦参考信号的频率为10 MHz,ADC的采样频率为133 MHz、分辨率为12 bits,ap FFT运算点数为4 096时,可以获得约2. 8 ps rms的单次测量精度和约1ps的时间分辨率,误差分布接近正态,实验结果与基于理论分析的误差范围一致。     

基于回线型结构的大电流精确测量装置

本文设计了一种适用于测量航空电磁发射机发射电流的大电流采样电阻装置,在测量航空电磁发射机发射电流时,为了减小PWM控制策略及外部环境造成的干扰影响,需要一种零电抗的采样分流电阻。对奥地利国家计量院BEV和加拿大NRC联合研制的套筒型大电流分流器进行了改进研究。用有限元分析法计算了回线型结构电阻的电感与结构的关系,并且实际制作了该结构的4种样品,进行了实际测量;证明了有限元方法得出结论的正确性,并最终确定了一种采样电阻的尺寸。测试结果表明,与过去采用的直板型采样电阻结构相比,失真度提高了一个数量级。同时此测量结构还适用于其他快速变化大电流的测量场合。     

基于多条耦合器的双声路声表面波气体传感器

针对目前声表面波气体传感器在消除外界因素干扰及抑制体声波中存在的问题,提出一种基于多条耦合器的双声路声表面波气体传感器结构.由于该传感器中的双声路结构关于输入小波换能器左右对称,且具有相同的设计参数,所以该传感器可以消除由于外界测量条件改变而引起的扰动量.同时,由于将具有体声波抑制功能的多条耦合器应用到传感器中,所以能够对造成假响应信号的体声波进行有效地抑制.此外,该传感器中的输入换能器采用了小波函数包络进行加权,所以与传统等指长、等周期的均匀换能器相比提高了对频率响应曲线中旁瓣的抑制效果.中心频率为101.764 MHz SO2气体传感器的实现和测量结果表明,该气体传感器在测量范围内,对各种浓度的SO2气体具有好的响应特性:传感器在0.5×10-6到20×10-6浓度范围内,SO2气体浓度与输出频率参量信号之间具有比较理想的线性特性,测量的灵敏度约为6.5 kHz/10-6.     

基于矢量补偿技术精密测量三维空间曲面及逆向工程

为使测量机完成空间旋转曲面及3D轮廓面的测量,提出等分度测量法及等距测量法。关闭测针半径补偿按技术要求测量空间曲面上4个测量点,利用其中3个测量点在空间曲面上建立投影面为"正三角形"的"微型三角形",另一个测量点的投影在该正三角形中为重心点,以该测针中心坐标为其测量目标点,即方法1;也可以计算出该"微型三角形"的重心坐标为测量目标点,即方法2。应用向量计算该"微型三角形"法矢量,启动测针半径补偿做该空间轮廓的精密测量;用标准球作3D实验探讨"正三角形高"的取值;应用DEAPPL语言设计程序,一次性快速完成空间曲面上4条曲线的测量及其8个数据文件的生成,该文件组可应用于逆向工程、计量检定及曲面的分析研究和改进。按上述方法设计的程序经标准球实验,测量精度可达平均偏差0.001 mm以内,对应标准偏差在0.002 mm以内,能广泛用于高速烟机设计中对空间旋转曲面或3D轮廓面的测量及制造;在我国制造行业,能完成对叶片、叶轮的测试和反求,并为三维空间曲线面的测量提出一种新方法。     

基于二维延时叠加的激光诱导声表面波成像研究

激光诱导声表面波损伤成像是激光超声无损检测的难点之一,存在成像分辨率低、成像效果差、设备要求高等问题.针对这些问题,提出采用二维延时叠加成像算法提高成像质量.首先通过实验和仿真手段对激光超声扫描过程中产生的多种信号进行系统的分析,以此为基础改进激光诱导声表面波的成像算法.本文设置具有深度梯度的矩形裂纹缺陷和圆形缺陷,通...     

一种具有优良分辨力、线性及温度稳定性的量化时延的产生方法

目前的很多仪器设备中需要分辨率优于ns量级的时间量化仪和延迟单元.研究了利用信号在传输时的延迟来进行时间量化的可行性及其特点.实验结果表明基于传输延迟的时间量化技术较国外报道的基于CMOS门延迟的时间量化技术有线性度好、温度稳定性好、结构简单、实现容易等特点.采用导线延迟技术实现了一个分辨率优于300 ps,量化范围优于2 ns的时间量化仪.它的特点是延迟线后级检测电路参数的差异对这种设计有影响,必须经过标定,经过标定之后对某些特殊点的时间量化精度可达12 ps.同时指出了当提高分辨率时面临的问题以及基于ASIC技术的解决方法.     

基于红外锁相法的热波检测技术及缺陷深度测量-1

红外锁相法热波检测技术（Lock-in Thermography）是一种基于热波处理的主动式红外热成像检测技术,适用于复合材料及复杂结构构件的无损检测,已广泛应用于航天航空、汽车、机械、电力等领域。本文着重介绍了阐述了红外锁相法热波检测技术的原理、缺陷深度测量及在蜂窝夹层结构及焊接构件检测中的应用。采用有限差分法计算了强度按正弦规律变化热流引起试件表面温度变化历程,并采用锁相法提取了有缺陷与无缺陷处的稳态温度变化和计算二者相位差,与试验结果接近。建立了热波在试件中传导的热—电等效模型,利用该模型对红外锁相法热波检测技术进行了仿真研究,得到了缺陷深度和反射热波与入射热波相位差之间的关系,该模型计算结果与试验结果基本一致。采用红外锁相法热波检测技术对模拟缺陷的蜂窝夹层结构试件和实际的焊接构件进行了无损检测试验研究,结果表明,采用红外锁相法热波检测技术能够快速、准确的获得缺陷大小、位置等,该技术对具有复杂曲面结构的构件也十分优越。     

机载SAR探测海面风场、海浪和海洋内波方法的分析与研究

从海洋环境探测的意义出发,通过分析星载SAR探测的局限性,引出了采用机载SAR探测海洋环境的必要性。分析认为机载SAR探测技术的迅速发展以及海面风场、海浪和海洋内波反演算法的日趋成熟,为机载SAR探测海面风场、海浪和海洋内波提供了可靠的装备、技术和算法支持。针对载机平台相对卫星平台高度低、速度慢和稳定性差的特点,提出了获取满足机载SAR对海探测技术指标和校正探测误差两种方法,以确保探测数据的适用性和准确性,并给出了实现这两种方法的理论依据和总体思路,最后提出了机载SAR探测海面风场、海浪和海洋内波方法的流程。     

基于激光对刀仪的高精度在位测量及补偿方法

球型砂轮在位修整前后的直径变化将导致理想与实际的磨削轨迹之间出现位置偏差,造成加工误差,因此在超精密磨削加工前获取该变化信息是十分有必要的.针对于此,提出了一种球型砂轮在位测量方案,包括搭建基于激光对刀仪的在位测量系统以及设计在位测量步骤,并针对该方案存在的系统误差进行分析,抽象出了激光对刀仪安装误差模型,结合齐次坐标...     

红外锁相法热波检测技术及缺陷深度测量

研究了红外锁相法热波检测技术的原理、缺陷深度测量及在蜂窝夹层结构及焊接构件检测中的应用。建立了二维热传导有限差分模型,采用该模型计算了强度按正弦规律变化的热流引起试件表面温度变化的历程,基于锁相法提取了有缺陷与无缺陷处的准稳态温度变化,并计算了二者的相位差。然后,建立了热波在试件中传导的热-电等效模型,利用该模型对红外锁相法热波检测技术进行了仿真研究,得到了缺陷深度和反射热波与入射热波相位差之间的关系。最后,采用红外锁相法热波检测技术对模拟缺陷的蜂窝夹层结构试件和实际焊接构件进行了无损检测试验。结果显示,有限差分模型和热-电等效模型计算有缺陷与无缺陷处的相位差与试验结果基本一致,偏差5%,表明采用红外锁相法热波检测技术能够快速、准确地获得缺陷大小、位置等,该技术也适用于有复杂曲面结构的构件。     

USB总线的腐蚀测量装置设计与实现

本文简要回顾了恒电量腐蚀测量仪器的发展进程.为了满足仪器现场测量的要求,硬件上设计了采用通用串行总线型的数据采集卡来控制恒电量,测量并改进了直流供电模块.软件上设计实现了腐蚀测量自动化,增强了信号降噪功能.实验结果表明,基于USB的Coul-1腐蚀测量系统具有良好的测试精度和可靠性.     

基于太赫兹波的高分辨率空间电荷测试方法及系统

空间电荷的特性及分布状态直接改变介质内部电场的强弱,严重影响器件的电学性能。近年来,纳米材料和微纳电子器件飞速发展,在纳米量级乃至更小尺度上探测和掌握空间电荷的特征信息成为亟待解决的问题。为此基于脉冲电声法基本原理,设计并实现了一种基于太赫兹波和弹光取样技术的空间电荷分布测试新方法。基于应力双折射效应原理,设计制作了弹光取样传感器,并测试了性能。搭建了空间电荷测试系统,对定制硅PN结试样进行了测试,空间电荷区宽度随偏置电压的变化规律与PN结基本电学特性吻合。该方法采用全光学技术手段,克服了传统电子测试技术对系统带宽的限制,实验结果表明,该测试方法可以有效且可靠地将空间电荷测试分辨率提升至纳米量级。     

声学法炉内温度场与速度场协同测量方法研究

实时监测炉内燃烧温度场和烟气速度场是保证锅炉安全、经济运行的重要手段,声学法测物理场被认为是一种非侵入性和有效的测量方法。本文提出了一种基于声波法的炉内温度场和烟气速度场的协同测量新方法,建立了基于径向基函数的多物理场重建模型,采用Tikhonov正则化算法求解不适定问题,同时考虑了声波的折射效应对物理场的重建影响。采用典型的炉内物理场模型进行了数值模拟,模拟结果表明,本文方法能够很好的协同重建温度场和速度场。当考虑声线弯曲时能够显著提高各物理场的重建质量。算法具有较好的适应性和良好的抗噪性能,重建精度较高,标准均方根误差在10%以下。模拟实验平均计算时间为31.4 s,可保证炉内声学测量的实时性。声学法协同测量多物理场可为优化炉膛燃烧过程提供依据。     

基于时-空关系的时间间隔与频率测量方法研究

利用信号的时-空关系通过对被测时间信号与其在长度上传输延迟的重合检测来测量短时间间隔,以此为基础可完成各种时间间隔与频率测量仪器.可比较容易地获得ns至10ps量级的分辨率.这种利用信号传递速度的稳定、准确这一自然现象所保证的高精度比国内外传统的基于频率处理的方法精度更高,价格也更有优势,而且还能够解决特高频率的测量问题.     

一种基于机器人的曲面测量、建模和加工方法

提出了一种基于机器人的卷曲类自由曲面的测最、建模和加T路径生成方法.本文采用结构光测量方法设计了一种基于机器人的自动测量系统,实现了自由曲面零件的表面测量.根据测量数据和零件的形状特点提出了一种新的建模方法,该方法首先采用提出的截面法直接提取点云的边界,然后利用射线与局部拟合曲面的交点获得有序的精整数据点,实现了NURBS曲面的精确拟合.最后,对重构的自由曲面采用等参数线法生成了加工路径.实际的算例和应用验证了本文方法的有效性和精确性.     

基于直驱电机的旋转轴精度检测系统的研究与实现

传统的数控机床旋转轴运动精度检验方法存在精度低、检验重复性差等缺点,而先进的激光干涉仪也存在调整困难、成本偏高的不足.因此对数控机床旋转轴精度的检测进行研究,采用一种可实现高精度位置控制的直接驱动电机和PMAC运动控制卡为关键部件,组成对数控机床旋转轴定位精度检测的测量系统,实现了对混联车铣复合机床旋转轴运动精度的检测,分析了该测量系统的结构和测量原理以及测量误差源的产生,并提出了进一步改进的措施.     

Neural,fuzzy and neuro-fuzzy approach for concentration estimation of volatile organic compounds by surface acoustic wave sensor array

Present study evaluates application of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) for concentration estimation of volatile organic compounds (VOCs) by analyzing response matrix of polymer-functionalized surface acoustic wave (SAW) sensor array. The performance of ANFIS is compared with that of subtractive clustering based fuzzy inference system (SC-FIS) and backpropagation artificial neural network (BP-ANN). For analysis, the raw SAW sensor array data is preprocessed by logarithmic scaling followed by dimensional autoscaling and the feature extraction by principal component analysis (PCA). For concentration prediction, the extracted feature vectors were fed as input to the three methods (ANFIS, SC-FIS and BP-ANN) independently. The performance of the three methods were evaluated on the basis of root mean square error (RMSE) and correlation value involving actual and estimated values of concentration. Five sets of SAW sensor array responses are analyzed. The analysis includes both experimental and synthetic (sensor model generated) data sets. It is found that the ANFIS has the least value of RMSE and highest value of correlation compared to SC-FIS and BP-ANN. This signifies the relative superiority of ANFIS method.     

基于光电红外传感器的电机转速检测控制装置设计

随着电机在现代工业和农业中应用的日益广泛,工农业生产机械化和自动化程度发展迅速。电机转速的测量和控制引起了广泛的关注,但是测量精度、实用性等问题一直没有得到很好的解决。为了实现电机转速的精确测量和控制,该文采用C8051F020单片机作为主控制器,设计了一个基于光电红外传感器的电机转速检测控制系统。为此,介绍了系统的功能、结构框图,并阐述了其硬件和软件的设计与实现。     

基于CAD模型引导测量的自由曲面定位及轮廓度误差评定

提出将粒子群优化算法与拟随机序列法相结合对基于CAD模型引导测量的自由曲面进行高精度检测和轮廓度误差评定的方法。为解决用三坐标测量仪检测自由曲面时存在的设计坐标系与测量坐标系不重合问题,提出用拟粒子群优化算法来实现被测曲面与设计曲面精确定位;针对自由曲面特点,采用轮廓峰谷误差和轮廓均方根误差综合评定自由曲面的形状误差。最后,阐述了用拟粒子群优化算法实现曲面匹配时目标函数值的计算方法,确立了用拟粒子群优化算法优化求解参数向量的具体步骤。对仿真实例和大量实测零件自由曲面轮廓度误差的计算表明:采用本文方法能够实现自由曲面精确定位,其轮廓度误差评定精度比由三坐标测量仪内置软件计算的结果高8%～15%,适用于对高精度自由曲面零件形状误差的评定。     

基于分形和高斯滤波的维修件粗糙表面重构与基准提取

通过维修件粗糙表面轮廓的功率谱探讨了维修件粗糙表面的分形特征,利用W_M函数建立二维和三维粗糙表面分形模型,对维修件粗糙表面轮廓进行了二维和三维重构。并采用高斯函数,对利用分形模型所重构的粗糙表面进行滤波,分别提取了维修件粗糙表面分形模型的评定基准线和评定基准面。论文把分形理论和高斯滤波相结合,应用于维修件的粗糙表面的重构和评定,最后编写MATLAB程序,进行了实验仿真,为研究维修件表面微观几何形貌对结合面摩擦、密封等装配后的连接性能提供了基础。