排水流量测量用声学多普勒流速仪设计及实现

由于城市排水管网流量测量面临淤积、油污、漂浮物、沼气等恶劣环境的考验,因此对流速仪的要求比明渠流量测量高。基于超声波对水中运动悬浮颗粒的多普勒效应,通过对超声换能器的特殊结构和阻抗匹配网络设计,提高超声换能器在同等发射功率下的作用距离,保证不同浊度场合的超声波作用范围。信号处理算法采用改良的选频傅立叶变换,有效提高频率分辨率,再配合相应的自适应滤波算法,保证在不同流态下的流量测量精度和稳定度。流速仪在检测中心的流速测试中,全量程范围内的流速线性度可达99.99%,校正后流速测量误差2%,满足绝大多数流量测量场合对于精度的要求。     

单波束声学多普勒流速仪垂向在线测流应用研究

通过应用单波束垂向式声学多普勒流速仪(V-ADCP)进行在线流量测验,探索单波速V-ADCP的安装和流速数据处理计算方法。采用转子式流速仪对V-ADCP进行比测,分析V-ADCP采用相对水深某个区间范围内的单元流速计算垂线平均流速的方法,率定符合水文相关规范的V-ADCP测流的单断速关系,并确定单断速关系可生产应用的范围。通过对V-ADCP在线测流的应用,得到精度较高的单断关系,实现流量在线监测,可为进一步推广V-ADCP在线测流的应用进行探索。     

声学多普勒流速快速测量的设计

传统的多普勒流速剖面测量仪将混频正交与低通滤波在软件中实现,存在测量时间长、精度不高等问题。为解决上述问题,采用运算速度更快、内存容量更大的STM32H743单片机作为主控芯片,同时设计了将信号混频、正交与FIR低通滤波在硬件电路中实现的多普勒流速剖面仪,这样大大减少了CPU的运算时间,提高了测量精度。运用FFT算法进行信号质量分析,利用自相关算法计算出各层流速。通过试验,对测得的多普勒频偏以及流速进行分析,结果表明,系统的设计满足在实际小型河流中的精确测量,具有可行性。     

三次样条函数在声学多普勒流速剖面仪数据处理中的应用

在使用ADCP观测的海流资料时,需要知道两个观测值之间未经测定的一些数据,首先要将已测点资料点于方格纸上,再以一条光滑曲线将这些测点连接起来,然后从曲线上摘取需要的数据,其效率低,容易出错。阐述了在计算机上如何用三次样条函数绘制曲线,并计算待求层的数据。     

基于FPGA声学多普勒流速剖面仪的信号处理机设计

针对声学多普勒流速剖面仪的高速信号采集和处理对运算实时性与易升级的需求,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的软硬件协同设计方法。阐述声学多普勒剖面仪的测流原理,选择FPGA作为单一的信号处理器,使用Verilog HDL语言描述易于用硬件实现的模块,如同步采集、低通滤波及复数相关运算等计算量大的模块。采用FPGA内部的MicroBlaze软核作为系统的中央处理器,进行流程控制、分支判断以及调用硬件模块来控制系统回波信号的采集、处理和存储。实验结果表明,FPGA信号处理的实时性满足系统要求,且具有较高的精确性。     

平原区河道流速分布规律及其在横向声学多普勒流量测验系统中的应用

横向声学多普勒流速仪(H-ADCP)因其测验的自动高效和信息传输的快捷在流量测验中得到广泛应用。针对现状代表流速选取存在水文物理含义不明的缺点,根据垂线流速分布理论模型,并结合实测垂线流速资料,提出了平原区不同类型河道流速分布拟合模型,并实际引用。应用结果表明：基于幂指数函数和一元多项式函数拟合的流速分布模型能够用于H-ADCP层流速到垂线流速的转化,率定的单断关系精度可靠,可为H-ADCP测流系统流速率定单断关系提供新的方法。     

环境温度自动测量和分析系统的研究

提出一种环境温度自动测量和分析系统。测量系统以K189CS2单片机为核心，外围采用Dallas公司的单线器件作为温度传感器和存储器，测量系统能对环境温度进行定时自动测量并存储测量结果。分析系统设置在PC机中，分析软件用Visual Basic语言编写。通过RS-232接口，分析系统可将存储在单片机中的温度数据提取到PC机中进行分析。详细介绍了系统的工作原理，并给出了一组温度数据的分析结果。     

智控扫描式声学多普勒测流系统应用探讨

为加快水文监测新技术与装备在水文测报中的应用,在浙江嵊州站、江苏前垾村水文站分别建设智控扫描式声学多普勒流速仪测流系统示范应用站点。智控扫描式声学多普勒流速仪测流系统,通过水下智控转动扫描测流方式使传统的一维流速剖面数据扩展为二维扫描流速数据,并融合计算流体动力学、人工智能等多学科前沿技术,建模仿真河道流场以计算实时流量,原理上可有效提高测流精度和降低人工比测率定分析的工作量。通过对示范应用站点半年时间运行的稳定性和流量监测数据比测分析,得出示范应用站点测流系统稳定可靠,流量监测和人工监测数据趋势基本一致;在流态快速变化期间,测流结果存在一定迟滞性,可采用提升扫描速度的方式提高对流速变化的敏感度;流体及神经网络算法模型还需要进一步优化,结合多模型算法提高智控扫描测流系统的智能化能力,进一步提高流量监测的精度。     

工业炉温度场声学测量系统

本文基于炉膛温度场声学测量原理和测量装置结构，给出一种工业炉温度场测量装置的实现方法。该装置由嵌入式单片机系统完成声波信号的发送和采集，通过以太网进行单片机和微机问的通信，利用声学测量技术，得到精确的声波传播时间，以此重建炉膛的温度场。     

小型轻便式流速仪检定系统设计

为满足FP系列流速仪的计量检定需求,提出了一种小型便携式流速仪检定系统的设计方案;根据匀速运动时间等约束条件确定了环形水槽的几何参数;采用FPGA和上位机作为数据处理和控制核心,实现了对伺服电机转速的精确控制;设计了光电编码器和无线摄像机与上位机之间的通信方式,实现了检定装置标准流速值和被检仪器示值的数据读取;对测试数据的处理方法和测控软件的结构框架进行了分析;同时,对实验装置的测量误差进行了分析;结果表明,标准流速值的扩展不确定度为1.28×10-3m/s,检定装置符合量值传递要求,可作为FP系列流速仪计量检定的标准装置。     

基于虚拟仪器的自动测试系统设计

针对当前的军用配电器测试系统操作复杂、成本高等问题,设计了一种基于虚拟仪器的自动测试系统。系统的提出可以提高系统单元测试的先进性、通用性、规范化以及自动化程度,并且可以完成配电器自动化测试、装置的功能测试、电阻测试、延时时间测试,以及对装置振动测试过程中的继电器触点闭合状态可靠性的监测。系统硬件主要由基于PXI总线的计算机和多种NI板卡构成,其中包括PXI-2737矩阵开关板卡、PXI-4072数字万用表板卡以及PXI-7811r数字I/O板卡等。软件部分采用LabVIEW作为自动测试系统的软件开发平台,使系统具有较强的扩展性和维护性。系统经实验测试实现了对测试数据的实时采集、显示及自动存储等功能,并完整的记录了被测配电器的测试数据。经实际应用系统满足了安全可靠,操作便捷,成本低,效率高的工程要求,适应现代化测试要求。     

远场天线自动测试系统的设计与实现

随着通信技术的不断发展,为了满足实际条件下天线方向图与性能参数测试过程及测试要求,对实际测试过程中环境因素对天线参数测量结果的影响进行了研究,提出了一种基于虚拟仪器技术的远场天线方向图与性能参数自动测试系统的设计方案,详细阐述了该方案的系统组成部分与工作原理,包括矢量网络分析仪、天线测试转台与吊杆的控制原理以及数据采集的时序设计,结合Matlab实现了对影响因素的误差补偿与天线性能参数的测试计算方法,利用数据库技术实现天线测试数据的存储、读取与报告打印,通过现场测试试验验证了该方案的可靠性与可行性,为天线测试与设计提供了优秀的平台.     

动态数据采集系统中虚拟仪器的设计与实现

提供了直接面向操作者的动态数据采集分析系统的虚拟仪器硬件构成、设计与实现。虚拟仪器技术是现代计算机技术与传统仪器技术相结合的新兴的边缘科学技术 ,代表了仪器技术发展的方向 ,并越来越显示出其强大的生命力     

基于虚拟仪器技术的轧辊磨床自动测控系统

在轧辊磨床的自动化改造中,根据精密磨床的机械特性和技术要求,结合虚拟仪器技术的独特优势,完成了对原有设备的自控改造。改造过程中使用了流行的图形化编程语言LabVIEW进行程序编写,结合DI、DO及AD采集卡,完成数据采集和系统控制。系统中主要利用了LabVIEW的串口通讯技术、复杂曲线方程的导入技术、代码接口节点技术以及动态连接库DLL的动态加载技术。实践证明,这样的方法对申小型钢铁厂完成陈旧磨床的自控改造过程是简单而有效的一种途径。     

基于虚拟仪器技术的多型号战术导弹自动测试系统

文章介绍了一套最新研制的基于虚拟仪器技术的多型号战术导弹自动测试系统;详细论述了该系统的设计思路、硬件配置、虚拟操作界面设计以及实现方法,在我军首次实现了战术导弹测试的多型号统一、测试仪器便携式小型化以及操作界面友好虚拟化;实际使用表明该系统容错能力强,通用性好,具有良好的扩展性.     

火箭发动机试验通用自动测试系统研究

为满足不同类型火箭发动机的地面试验对测试的需求,在对火箭发动机地面试验中的各种测试行为进行分析的基础上,提出了火箭发动机自动测试系统(ATS)软件平台与硬件平台相分离的思想,并建立了基于虚拟仪器技术和数据库技术的火箭发动机通用自动测试系统;同时对系统的硬件模型、软件模型以及软件的数据库模型进行了介绍;该系统的特点是可通用性、高可靠性和易操作性,能满足多种类型的火箭发动机地面试验中的测试需要,并已成功应用于多种火箭发动机地面试验.     

基于虚拟仪器的气动弹性振动测试与分析系统

针对气动弹性试验的需要,设计了基于虚拟仪器技术的振动测试与分析系统,主要用于频谱分析、模态辨识和颤振预测。系统的设计利用的是LabVIEW虚拟仪器开发平台及Matlab,内容涵盖振动信号的采集与分析处理。在地面振动试验和风洞试验中的应用实例验证了该套系统的有效性。     

一种陀螺仪自动测试系统的设计与实现

陀螺仪传感器是飞行控制系统的重要组成部分;针对4种类型陀螺仪介绍了一种自动测试系统的设计,详细描述了系统的功能和总体结构,提出了自动测试的过程控制策略,给出了系统硬件设计方法、交流信号转换直流信号原理图、软件结构图、频率和相穆的软件处理方法及采取的关键技术,该系统已投入使用。实践表明,该系统具有较高的测试精度及智能化程度。     

某型飞机控制系统的自动检测与故障诊断系统设计

介绍了某型飞机控制系统的自动检测与故障诊断系统的设计原理，并详细描述了其软件和硬件的组成结构。