水下枪械自动机速度测量系统

为了研究自动机的运动规律,由安装在实验装置上的传感器和其他测量仪器组成水下枪械自动机速度测量系统。对感应测速传感器的组成、工作原理、水下速度测量的关键问题进行了分析讨论。利用测量系统,获得自动机的运动速度,根据实测的数据初步分析实验现象。实验显示:测量系统有良好的绝缘性能和从每秒几赫兹到每秒几千赫兹的平坦的频率响应,能满足水下枪械自动机速度测量的特殊要求。     

水下自动武器后坐能量测试传感器的结构优化设计

为解决水下自动机运动参数测量过程中现有测速传感器内部铁心线圈产生涡流影响测量精度的问题,提出一种基于电磁感应原理的永磁型感应测速传感器的结构优化方法.以环氧树脂板代替传统传感器的金属铁芯,在其上用漆包线紧密缠绕一层线圈作为速度线圈,在速度线圈表面利用丝包线等间距正反多圈间绕而成位移线圈,并且在速度线圈与环氧树脂板之间加入一层坡莫合金片,保证线圈铁芯的高导磁率,提高传感器的灵敏度;同时设计了信号调理电路,并将其封装在传感器内部.经过试验验证:改进后的传感器灵敏度更高,动态特性更好,测试信号更精确,能更真实地反映自动机的运动规律.     

高速运动物体制动全过程测量

介绍了一种基于激光光幕测速原理的新型测速系统,利用固联在运动物体上的参考齿形挡光板、一对激光发射/接收装置和大缓冲容量、大动态范围的高速计数电路,在制动行程内,实现运动物体从较高初速至准静态的全过程速度测量.介绍了测速系统的工作原理和硬件设计,并进行了误差分析.现场试验的结果证明该方法能对准静态速度至65 m/s的速度范围进行准确测量.在齿形板齿间距3mm情况下最高速段能保证200个测量脉冲,测时误差最大为0.125 μs.高速段测速误差在0.833%以内,低速段误差在0.334%以内.     

基于FPGA的高速物体测速系统设计

目前对高速运动物体常用的测速方法基本上都要用到传感器,由于传感器的本身动作延迟大多在微秒量级,在物体高速运动情况下所测速度的误差必然比较大,因此传统的测速方法达不到应用要求;笔者设计了一种基于FPGA的高速物体测速系统,避免使用传感器,使系统的总体误差减小到0.00828%左右;该速度测量系统设计,以QuartusⅡ为软件平台,采用模块化设计并通过数码管驱动电路动态显示最终结果;该测速系统具有精度高、外围电路少、集成度高、可靠性强等特点。     

活动受限三维水下传感器网络节点定位算法

针对水下传感器网络的部署方式,设计活动受限三维水下传感器网络节点定位算法(localization foractive-restricted UWSN,简称LAR).LAR 利用水下节点活动受限的特点辅助定位,通过分层定位的实施方式得到部署区域内全部节点的位置,并根据水下传感器网络中的节点移动规律,设计动态环境下的补偿机制.LAR 过程简单、易于实现,仿真结果表明其定位误差明显小于现有算法.     

基于虚拟正交试验的磁感应测速线圈参数优化

为提高磁感应线圈传感器测量弹丸高速运动的动态响应性能,研究了磁感应测速线圈系统特性与线圈几何参数之间的关系.根据正交试验设计的方法,基于Ansoft仿真软件,计算出不同几何参数下线圈特性的输出,并最终确定了一组用相对最优的线圈几何参数.实验测试结果表明:优化后的磁感应线圈提高了线圈输出的信噪比和输出灵敏度,有利于提高测速精度.     

提高互相关测速精度的数学处理方法研究

互相关技术在比较理想的环境下速度测量精度很高,但在实际实验中,影响因素很多而且复杂,不同实验中各因素的影响程度也不同,实验测量结果本身也带有统计分析的特征。为了提高测量结果的准确性和可信度,必须对产生误差的各种原因进行分析,对误差进行估算。对于复杂的气泡运动现象来说,速度测量结果的实验误差分析尤为重要。文中详细分析了互相关测速的各种误差源,探讨了相应的解决方法,并提出了一种针对互相关测速误差的综合分析及其相应处理手段。     

用力传感器测量倾角的方法研究

提出了将力传感器用于倾角测量的设想，并通过实验加以验证。实验结果及推算结果与文中理论分析基本吻合，说明用力传感器进行倾角测量在理论上是正确的。该方法存在一定的测量误差，但误差分布规律性较强，适合应用误差补偿方法以减小实际测量误差。经过补偿，使力传感器测量倾角的实际误差减小了约99％，达到了较高的测量精度，完全可以满足工程实际倾角测量的精度要求。     

弹丸姿态对感应式线圈靶测速精度影响

弹丸穿越线圈靶时的姿态是影响线圈靶测速精度的重要因素.就弹丸姿态变化对线圈靶测速精度的影响进行了理论分析与建模研究,建立了与弹丸姿态相关的线圈感应电动势特性的理论模型.结合具体的参数,利用Matlab数值分析软件对高速运动的弹丸在入射线圈靶时的感应电动势随偏航角、俯仰角和偏移量的变化进行了数值计算,并经实验验证了模型的正确性.初步的研究结果表明:靶距为1m时,弹丸姿态所引起的线圈靶测速误差可达0.511％,其中偏航角为主要影响因素.建模结果可为传感器的合理使用和误差补偿提供理论依据.     

一种高速磁浮列车位移传感器的研究

对平面线圈在高速磁悬浮列车位移测量中的应用进行了理论研究和电磁场分析,并对平面线圈的电感量采用有限元方法进行了计算.为高速磁浮列车定位测速传感器的设计提供了理论分析与支持,并进行了实验验证.     

膛内惯性测速系统设计

弹丸的膛内运动参数可以反映火炮工作状态特性,针对常规火炮弹丸内弹道运动测速需求,设计了基于MEMS加速度传感器和姿态传感器的膛内惯性测速系统;采用Kalman滤波和四元数姿态解算算法对传感器数据进行FPGA片上处理,实现了从弹丸挤进到出膛运动过程的时间记录,成功获取弹丸内弹道运动过程中加速度、速度和位移变化;实验结果表明,相对激光区截测速方法,该系统出膛速率测量误差小于2.93%;相对火炮身管原参数,出膛位移测量误差小于1.85%,为内弹道过程弹丸运动参数测量获取提供了技术支持,对火炮系统设计评估具有重要意义。     

基于磁传感器组合的运动物体姿态解算

姿态参数的测试是运动物体测试过程中的重要指标。针对角速度陀螺仪在高速运动中姿态角的测量误差较大,提出了基于加速度和线圈式磁传感器的姿态测量组合。线圈式磁传感器的输出值包含了载体的转速和角速度信息的综合,求出载体的角速度信息,通过扩展的全姿态四元数算法进行数据融合和姿态解算。在三轴转台上进行半实物的仿真实验,验证算法的正确性,在解算过程中无须知道当地磁场大小,方法简单易行。     

基于序列图像处理法的机器鱼转向机动性能研究

基于序列图像处理法，对机器鱼的转向性能进行了初步研究．利用高速摄像机记录机器鱼运动过程， 对游动序列图像进行处理，提取机器鱼体干曲线，获取机器鱼转向运动中角度、角速度、角加速度的动态特性．根 据实验结果，给出了机器鱼C 形转向运动的3 个阶段的运动特征，并对理论值和实验测定值之间的差异进行分析． 同时，对静止和运动两种C 形转向运动进行比较，分析了影响C 形转向效果的因素：初始动能以及保持阶段角度大 小，在此基础上，给出了提高机器鱼转向性能的方法．     

基于角度补偿的手机多传感器数据融合测距算法

在惯性测量领域,单纯利用加速度二次积分的方法并不能准确感知目标对象移动的距离.加速度传感器在感知呈线性运动的目标对象时较为准确和实用,但在三维空间运动时它的坐标轴会随物体发生方向的改变而不断漂移.为解决该问题,提出了一种基于角度补偿的手机多传感器数据融合测距算法(ADC-R),使用加速度传感器测量物体运动的加速度,作为计算位移的原始数据;采用手机陀螺仪传感器测量运动物体的角速度,并以旋转矢量传感器输出的数据作为参数把手机动态坐标系下测得的加速度值空间坐标转换到静态的参考坐标系下,然后进行数据融合完成角度补偿计算;最后根据物理学加速度和位移的关系运用数学积分方法和进一步修正误差的技术得到最终移动的距离.实验结果表明此方法在近距离测距方面精度较高,优于加速度积分算法和加速度与陀螺仪融合算法.     

一种新的高速铁路桥梁动挠度测试方法

动挠度测试是高速铁路桥梁荷载试验的一项重要检测内容。采用QY型倾角仪、小波分析和正交多项式函数组,成功地实现了高速铁路梁桥的动挠度测试。分析了QY倾角仪的动力特征,指出了此传感器在准确感应到梁体纵向倾斜的同时也能感应到梁体的纵向振动加速度。对QY倾角仪输出信号进行小波提升分解,提取出有用的纵向倾斜信号,然后再基于正交函数组计算出动挠度曲线。采用本方法与拉线式位移计在高速铁路桥梁上进行动挠度测试对比试验,试验结果表明本方法的测试结果与拉线式位移计的测试结果的误差非常小,可达到毫米级的精度,可用于高速铁路梁桥的动挠度测试。相比其他方法,本方法具有安装方便、可以测试任何条件下的桥梁的动挠度等优点。     

Modeling and characteristic analysis of underwater acoustic signal of the accelerating propeller

The signal feature of propeller cavitation noise during acceleration or deceleration procedure can be used to passively detect and classify moving vessels and underwater vehicles in the port regions.By analyzing the chirp periodicity of the variation of propeller wake velocity under acceleration situation,this paper presents a time domain expression of the modulation envelope signal of the accelerating propeller noise,treating the signal as a Gaussian-shaped chirp periodic pulse train with increasing trend and fluctuating pulse amplitude.The paper investigates the characteristics of simplified fractional Fourier transform(SFRFT)spectrum of the chirp periodic signal,and thus obtains the relation between the chirp periodic signal and its chirp harmonics under the conditions of underwater passive detection.Furthermore,the experimental data of the cavitation tunnel satisfy the results obtained by simulation,which verifies the correctness of the proposed signal model.     

图像法空间运动物体尺寸测量的畸变特性研究

图像法用于空间运动物体尺寸测量时,由于图像传感器和物体存在相对运动关系,造成测量尺寸的畸变。在分析图像传感器动态测量过程的基础上,抽象出动态采集的数学模型,分析了传感器采集频率、被测物体运动速度等各个参数对动态采集畸变特性的影响,并进行了实验研究。研究表明:在动态模型的基础上优化采集参数可以减小畸变,进一步修正畸变数据可以提高动态测量的准确度。     

多传感器融合在倾角测量抗振动中的应用

倾角传感是通过加速度计敏感重力加速度分量,反求出平面倾斜的角度。当倾角传感元件在振动的载体上工作时,由于载体的加速和减速会被加速度计敏感,从而对倾角的检测带来不能忽略的影响。对这种情况通过引入陀螺仪作为角度测量的重要互补器件,综合加速度计和陀螺仪两类传感器的数据来抑制振动对角度动态测量的干扰。最后的测试数据表明,这种设计方法在很大程度上消除了由于载体振动带来的干扰。     

基于电磁感应原理的永磁旋转角加速度传感器研究

旋转系统的角加速度能够反映转轴对各种激励和动态干扰的响应,由此提出了一种基于电磁感应原理的永磁式旋转角加速度传感器。方法是通过永磁体建立恒定磁通,转子对磁通进行切割,存在瞬间角加速度时,传感器的输出绕组经过电磁耦合会产生与角加速度成正比的感生电动势。推导出了传感器的输出特性,并通过实验验证了传感器测量原理的正确性,经过理论分析得到旋转磁场的转速存在波动,是造成旋转系统产生角加速度的主要原因。构建了传感器系统的状态空间模型,对传感器的能控性和能观性进行了分析,并根据李雅普诺夫稳定判据,证明了传感器系统的大范围渐进稳定性。最后将传感器应用于振动转矩的测量并进行了标定,实验结果是该传感器的灵敏度约为39.08 mV/mN.m。