基于加权数据融合和相关性的微型电子测压器改进的动态校准方法

为确保微型电子测压器在高温、高压、高冲击的实测环境中的测试精度,缩短校准周期,设计了模拟火炮膛内压力环境下的微型电子测压器动态校准系统,并从"虚拟"标准测试系统的建立和测压器动态灵敏度的计算两方面介绍了原始和改进的动态校准方法.对比分析其结果可知,改进的动态校准方法不仅能提高微型电子测压器的测试精度,而且能有效缩短校准周期,从而验证了改进的动态校准方法的可行性和合理性.     

微型电子测压器准动态校准的合理性

准动态校准已应用于微型电子测压器的校准中,为了证明其合理性,从膛压发生器模拟实测火炮膛压的可行性、标准系统的动态响应特性、前沿抽样的合理性、测压器输入输出为线性关系的合理性4方面内容进行了论证。另外,实测试验结果表明,准动态校准后的微型电子测压器的可靠性和测试精度均能满足测试要求,从而进一步验证了准动态校准的可行性和合理性。     

基于多传感器数据融合的准静态校准数据处理方法

静态标定后的电子测压器靶场实测时存在测不准和测试精度不高的问题,为了提高系统的可靠性和测试精度,提出了基于模拟膛压发生器的模拟应用环境的准静态校准方法.为了提高校准工作效率,提出了基于多传感器数据融合的准静态校准数据处理方法.文中详细论述了多传感器数据融合理论以及标准压力曲线上升沿校准法的合理性.用上述方法校准后的电子测压器进行靶场实测,测试数据精度高,可靠性强.     

电容式测压器壳体电容可行性的验证

针对放入式电子测压器所遇到的问题设计了一种基于电容式传感器的压力测试系统,采用壳体本身作为压力敏感元件,实现压力传感器与壳体一体化,通过测量壳体本身的应变就可以实现压力的测试,既减小体积又降低成本;文中详细介绍了该测试系统的工作原理,而且考虑到机械加工及安装精度的影响,主要对壳体电容的结构进行计算分析,对测压器进行了动态校准,验证了该设计方案是可行的。     

放入式电子测压器的校准技术研究

电子测压器是理想的火炮膛压测试仪器,用经过静态标定的测压器测得的火炮膛压峰值与铜柱测压器测得的峰值相比散布很大.究其原因可能是选用的压力传感器的带宽无法完全覆盖膛压信号的带宽,也可能是火炮发射时的恶劣环境改变了传感器的动态特性.针对上述问题,通过准δ函数校准法得出压力传感器的频响特性完全满足测量膛压的要求.设计了模拟膛压校准装置,能模拟火炮膛内高温高压环境,产生幅值在80 MPa~800 MPa,脉宽在10 ms~20 ms的压力信号.实弹测试数据表明,经过模拟应用环境校准后的测压器所测压力峰值分布稳定性好、置信度高.     

基于模拟油井的井下测试仪温度修正校准方法

针对石油井下射孔压力测试中,在射孔完井过程中会释放大量的热量,压阻式压力传感器的温度效应成为影响测试精度的主要因素。为准确测取井下压力,用现有模拟油井试验装置模拟井内高温高压环境建立了校准系统。在多个温度环境下进行校准试验,通过与溯源性校准的标准测试系统的对比计算,利用最小二乘法得出压阻传感器在不同温度条件下的灵敏度,根据测试仪采集的实时温度数据值修正了压力数据,计算表明压力曲线峰值比修正前小1.4 MPa,为压力峰值的2.08%,表明该压阻传感器温度效应产生的影响不可忽略,基于模拟油井的温度修正校准方法能有效减小温度效应的影响,提高了测试精度。     

应变式火炮膛压测试仪的设计

针对现有放入压电式电子测压器所遇到的问题设计了一种基于电阻应变式的火炮膛压测试仪,介绍应变式测试仪的系统工作原理,设计出信号转换电路。该测试仪体积小、电池供电、功耗1氏、能承受0～600MPa的压力,无需外部引线,适合火炮膛压测试,为解决现有测压器价格昂贵,体积偏大的问题提供了可行的方案。     

机载翼面压力分布测试系统校准技术研究

基于压力分布测试的飞行载荷试飞对飞机的气动设计验证及结构强度考核具有重要意义,某型机采用以压力扫描阀为核心的飞行测压模块开展压力分布测量,其测试的准确程度直接影响到科目试飞结果。针对载荷试飞科目精度需求,开展基于飞行测压模块原理的系统校准技术研究,提出了一种多通道的校准方法。经过地面校准实验表明,飞行测压模块的测试精度优于0.05%,不确定度为0.00039 psi(k=1.96)。经飞行试验验证,校准后的飞行测压模块工作稳定,为某型机结构部件表面压力分布测试,提供了准确的测试数据。     

半导体制冷在测压铜柱高低温校准中的应用

测压铜柱在高低温环境下使用时会带来较大的测压误差,必须进行高低温校准。针对当前测压铜柱高低温静态校准系统中的高低温加载部分使用不便的问题,提出了基于半导体制冷技术对其进行改进。对高低温箱的结构及温度测控系统进行了设计及研制,并进行了温度控制实验,高低温箱可控制在-40~50℃范围内,温度控制精度优于±0.5℃,满足了测压铜柱高低温静态校准的要求。     

微型电子测压器的高采样频率设计

为了满足多种火炮和弹箭内弹道压力参数测试的需要,研制了高采样频率的微型化电子测压器。为了提高系统的采样频率,通过用两片单片机交叉采样的思路来实现,使采样频率提高了2倍,达到了125kHz。从器件选择上和多层电路板的制作上对测压器进行了微型化设计。同时,根据国军标及试验勤任务的要求,在进行膛压测试前可能需要对弹药在低温和高温两种状态下进行48h以上的保温,因此,在微型化设计上要兼顾低功耗,为测压器在常、高、低三种温度状态下的正常工作提供可靠保证。     

量块双频激光干涉坐标测量系统的设计

目前,对于尺寸小于300 mm的四等及以下的非标称尺寸量块可以采用高精度万能测长仪测量,而对于尺寸大于300 mm的三等及以下非标称尺寸量块,则没有很好的测量方法。为此,提出了基于坐标测量机的双频激光干涉量块检定系统,对700 mm三等量块进行测量并对校准系统进行不确定度分析。通过与量块附带检定证书和JJG 146-2003量块检定规程的比对,验证了量块检定系统的准确性与可靠性。     

基于Kalman滤波器的高精度电子称设计

针对传统电子称功能单一、数据稳定速度慢、精度低等问题,设计了一种基于Kalman滤波器的高精度电子称。系统以STM32为主控单元,详细介绍了各个模块的实现方法。首先设计了高精度的应变片式称重传感器,并在该硬件基础上设计了更加快速有效的数据滤波算法,然后从算法的时间复杂度和空间复杂度的角度,对电子称中数据的几种常用滤波方式进行了对比。最后在传统电子称的基础上增加了一些联网、标定等新颖功能。实际测试结果表明,该电子称性能稳定,数据稳定速度快,称重精度满足国家规定的三级称称重标准。     

电容式膛压测试仪的设计

针对现有放入式电子测压器所遇到的问题设计了一种基于电容式的火炮膛压测试仪,该测压器利用壳体本身作为压力敏感元件,将压力信号的改变通过瞬变小电容转换电路转换为电容值的变化,利用差动式直流充电法将电容信号转换为单片机可以采样存储的电压信号;该测试仪体积小、电池供电、功耗低、能承受0～600MPa的压力,无需外部引线;试验证明采样频率达到100kHz,适合火炮膛压测试,为解决现有测压器价格昂贵,体积偏大的问题提供了可行的方案。     

基于Hough变换的显微图像测量系统标定算法

针对显微图像测量系统的特点,提出了一种结合标准显微标尺的标定方法。该方法首先获取已知尺寸的显微标尺图像,接着通过预处理及边缘检测分离出图像中的标尺刻度线,然后基于Hough识别出长刻度线,并计算刻度线对应的像素距离,从而计算出标定系数。标定过程中采用了现有的显微刻度尺,使用方便。实验结果表明,该方法标定精度较高。     

摄像机标定系统的设计

为了解决摄像机在视觉测量中的应用这一问题,必须实现摄像机的高精度标定,设计了摄像机标定系统。首先,从摄像机标定技术的基础理论研究出发,对摄像机标定技术的原理和所采用的张正友标定法的基本原理进行了分析总结。然后,利用Matlab 标定工具箱和一张8x12,正方形边长为26mm的黑白棋盘格,对设计的摄像机系统进行标定。最后,分析了标定系统中的误差,对该系统的设计进行验证。实验结果表明：摄像机的主点坐标误差为：[-0.01186;0.03393];摄像机外部参数标定像素误差达到[0.22981; 0.16846]。基本满足视觉测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强、可移植性强等要求,为后续应用到视觉测量中奠定了基础。     

一体化壳体电容式电子测压器的低功耗设计

针对一体化壳体电容式电子测压器实验前要随弹保温48~72 h以及电池容量有限的矛盾,从以MSP430单片机为核心控件、高效的电源管理和合理可靠的时钟频率分配三个方面对一体化壳体电容式电子测压器进行低功耗设计。通过实验,测压器最大工作电流小于18 mA,休眠态电流仅为0.02 mA,工作状态基本满足火炮内弹道试验方法的要求,验证了该电子测压器低功耗设计的有效性。     

高精度存储式电子压力计系统的设计

介绍一种油田测井用高精度存储式电子压力计系统的设计与实现。详细描述了系统硬件电路的设计原理和软件编程的实现。