光纤光栅传感阵列的数据融合分析

针对一种结合神经网络技术对光纤光栅传感阵列信号进行分析的方案.以光纤光栅为传感元件,混凝土简支梁模板为研究对象,BP神经网络为信号处理方法,研究了光纤光栅传感阵列和BP神经网络技术在载荷应变损伤监测中的应用.通过有限元法对模板试件的应变分布进行分析,确定光纤光栅应变传感阵列的合理位置,用液压机进行加载实验.通过BP神经网络对这些离散的应变信号进行数据融合,反向分析模板试件的载荷.实验表明,在加载范围0～110 kN内,识别样本相对误差均在3%以下,均方误差小于1 kN.     

磁悬浮系统气隙磁场检测方法研究

磁悬浮系统利用电磁铁实现悬浮体的悬浮控制,电磁铁与悬浮体之间的电磁力大小与两者之间的磁场气隙密切相关,磁场气隙的高精度检测关系到悬浮控制性能的好坏.提出了一种基于隧道型磁阻(TMR)传感器阵列的气隙磁场检测方案,采用体积小、灵敏度高、测量精度高的TMR传感器作为磁传感元件,同时在气隙磁场中进行传感器的多点布控,利用传感器阵列来检测气隙磁场的分布.基于该方案研制了磁场检测实验系统进行测试验证,重点介绍了实验系统中标准磁场的建立和磁屏蔽结构设计.实验结果表明:基于TMR传感器阵列的气隙磁场检测方案经测试取得了较好的结果,补偿后的测量不确定度可以达到±0.5 ％FS.     

平衡评估压力传感阵列的高速数据采集系统设计

针对康复医学中对坐位、站位、卧位等多种精细压力分布及压力平衡评估的需要,采用高密度的压力传感阵列作为传感器,提出了一种超多通道压力传感阵列的高速数据采集方法,并给出了具体电路实现和系统设计.实验对实时采集到的压力传感阵列数据进行压力分布测试,结果显示:对于站位(足底)压力评估的2288个传感阵列单个压力垫,系统每秒实时采集压力分布图100帧以上;对于卧位(平躺)的4个压力垫,每秒实时采集压力分布图25帧以上,均可以动态实时显示压力分布的变化,满足精细压力分布检测和评估系统的需要.     

基于嵌入式ARM9痕量毒气检测系统的研究

基于卟啉阵列传感器和毒气接触发生化学反应导致其色谱变化的“指纹”特性原理,提出了一种以嵌入式ARM9 S3C2440A为核心、以Linux为操作系统、QT/Embedded为开发工具并利用卟啉化学传感器的痕量毒气检测装置.阐述了系统总体设计,实现了卟啉传感阵列光谱信号采集、信号处理、反应环境监控等主要功能模块及控制软件...     

基于可视传感阵列的NH_3快速检测方法

为实现环境中NH3污染物的快速、灵敏的检测,以卟啉及其衍生物和酸碱指示剂为敏感材料构建了一种6×6的可视传感阵列。用设计的可视传感阵列对4种不同体积分数NH3进行了检测,反应时间为2 min。实验结果显示:阵列对NH3的响应时间小于30 s,可以有效识别×10-9体积分数的NH3;对于不同体积分数的气体,其可视差图欧氏距离与体积分数存在线性关系,相关系数R2=0.996 2;SPSS聚类分析结果表明:阵列对4种不同体积分数NH3识别准确率达100%。本可视传感阵列可以快速、灵敏地检测NH3。     

灵巧结构中的光纤传感阵列及信号处理的仿真

利用光纤传感阵列技术进行应力，应变监测，详细介绍光纤传感阵列的传感原理及结构，阵列传感信号的神经网络处理原理，技术及仿真结果。     

电磁层析成像金属探伤传感系统的仿真研究

为对电磁层析成像金属探伤传感系统进行正问题的求解和三维仿真研究,建立了电磁层析成像用于金属探伤的数理模型,并采用有限元电磁仿真软件ANSOFT MAXWELL对金属探伤的环绕式传感阵列进行了三维仿真并分析了激励频率、提离高度、裂纹深度和长度、待测材料的电导率和磁导率等参数对检测结果的影响.仿真结果表明,传感系统的激励频率应设置在500Hz到5KHz之间和提离高度应设置在0.2mm到1mm之间,该仿真分析对实际传感系统的设计以及图像重建算法的开发都具有指导意义.     

嵌入式气体检测系统及其图像分析算法

针对传统气体检测方法的不足,提出了基于嵌入式和卟啉阵列传感器的气体快速检测系统及其图像分析算法。该系统通过USB接口的摄像头采集待测气体与卟啉阵列传感器反应前后的RGB图像信息,再由图像处理算法得到图像中每个卟啉点的颜色变化信息,最后通过模式识别算法得到待测气体种类和浓度。重点研究了检测系统的结构及软件功能的设计,给出了针对卟啉阵列传感图像的图像处理算法及与标准数据库匹配的模式识别算法。通过对氨气等气体进行试验,结果表明该系统及其分析算法能够很好地识别出气体的种类和浓度。     

一种阵列式小尺寸温度传感装置

为获得一定空间内的温度分布信息,本文研制一种阵列式小尺寸温度传感装置,采用阵列式微小热敏电阻进行温度传感,为尽量减少阵列中相邻传感器的相互耦合和干扰提出了一种反馈隔离驱动测量方法进行阵列电阻检测,并进行了接触温度传感试验.测试实验结果表明,所研制的阵列式小尺寸温度传感装置能较好地识别具有温度差异物体的外形,具有较好的空...     

计算阵列——计算赋能的数字阵列技术

计算阵列是计算与传感深度融合的新一代数字阵列.由于引入单元计算,在发射和接收端构建“阵元–模块–系统”三级分布式计算架构,不仅能开发当前数字阵列的发射自由度,还能最大限度利用感知数据满足大任务中海量数据的传递与分布式计算的需求,解决当前数字阵列数据传输和处理压力.本文对计算阵列进行了综述,主要介绍计算阵列的概念和内涵、能力优势和应用、设计与实现和未来发展趋势.     

基于光纤光栅的液体粘度测量方法的研究

针对液体粘度在线测量问题,提出了一种基于光纤光栅的液体粘度测量方法,即通过检测光纤光栅中心波长的变化量测得液体自身的粘度值.这种依靠液体自身流动得到液体粘度的方法是对粘度在线测量问题的一种新的探索和突破.在液体流动过程中,利用光纤光栅感知阻流元件表面粘滞力引起的悬臂梁的应力变化,对解调出的波长变化量经过计算得到应力变化的大小,从而得到相对应的粘度值.通过实验研究,对于粘度标准液进行光纤光栅的标定,建立了中心波长变化量与粘度的数学模型.最终,进行验证性实验,测量一组液体的粘度值,并与标准粘度计测得的结果进行比对,证明了实验方法的可行性.     

基于光电传感器的液位检测方法与装置

针对液位检测中液面气泡的干扰问题,提出一种基于双光电传感器和动态阈值的液位检测方法与装置。分析了该液位检测方法的基本原理,阐述了该光电液位检测装置的结构和测试过程。经过实验与数据分析,结果表明：该光电液位检测方法简单实用,具有较高的精度,在待测液体液面有大量气泡情况下检测精度仍可达0．2mm,特别适用于液面易产生气泡液体的液位检测。     

成像光谱技术在土地利用动态遥感监测中的应用研究

随着数字化调查技术的发展，国土资源管理对土地利用动态遥感监测提出了更高的要求，目前主要采用的多光谱数据由于受光谱分辨率限制以及“同谱异物，同物异谱”现象的影响，难以满足管理需要。成像光谱数据具有较高光谱分辨率。在类别细分方面具有一定的优势，在当前土地利用动态遥感监测中具有一定的应用潜质。该文针对成像光谱数据特点，探索了与成像光谱数据相适应的土地利用动态遥感监测方法，提出了异常光谱检测法，该方法在试验区应用中取得了良好效果。     

连通管位移测量系统U型管模型的动态特性研究

连通管位移测量系统中,液体作为测量的特殊敏感元件,其动态特性研究的滞后一直制约着系统进行动态测量的应用。以等直径U型连通管为模型,推导了液体系统的传递函数,得到影响液体动态特性的上升时间、峰值时间、最大超调量和调整时间等4个时域性能指标,通过分析知连通管的直径、液体总长以及液体的运动粘滞系数是影响液体动态特性的主要因素,在此基础上,完成了动态特性实验。结果表明:实验值与理论推导值基本吻合,使用连通管式测量系统进行低频动态测量是可行的。     

Liquid metal microcoils for sensing and actuation in lab-on-a-chip applications

The use of metals and alloys with melting point near room temperature, called here as liquid metals, allows the integration of complex three-dimensional metallic micro structures in lab-on-chip devices. The process involves the injection molten liquid metal into microchannels and subsequent solidification at room temperature. The paper reports a technique for the fabrication of three-dimensional multilayer liquid-metal microcoils by lamination of dry adhesive films. The adhesive-based liquid metal microcoil could be used for magnetic resonance relaxometry (MRR) measurement in a lab-on-a-chip platform. Not only that the coil has a low direct-current resistance, it also has a high quality factor. In this paper, we investigate the sensing and actuating capabilities of the liquid metal microcoil. The sensing capability of the microcoil is demonstrated with the coil working as a blood hematocrit level sensor. In a MRR measurement, the transverse relaxation rate of the blood sample increases quadratically with the hematocrit level due to higher magnetic susceptibility. Furthermore, a vibrating adhesive membrane with the embedded coil was realized for electromagnetic actuation. A maximum deflection of approximately 50 μ at a low resonance frequency of 15 Hz can be achieved with a maximum driving current of 300 mA.     

微波透射法测量含水率的研究

基于微波透射法,设计了一套液液两相流(其中一相为水)的中高含水率测量系统,该系统与现有方法不同之处在于系统中设计的传感器减小了干扰效应,适于测量中高含水率液液两相流.根据测量介质合理选择测量频率,对实验数据曲线拟合,获得测量经验公式.实验结果表明:设计的装置可对含水率为30%～75%的液液两相流进行有效测量;采用测量经验公式,其测量精度高于5%.     

Liquid-state motion sensing

This paper demonstrates a liquid droplet-based motion sensing system which has the advantages of simple fabrication, low power consumption and digital signal processing. The sensor consists of a dielectric substrate patterned with an array of microelectrodes, and a saline droplet as the proof mass. Once an external linear acceleration is applied, the inertial force moves the droplet on the micropatterned substrate. The acceleration is determined from the movement profile detected by the microelectrodes. In order to enhance the threshold and the sensitivity of motion sensing, two surface treatment approaches are utilized to create superhydrophobic surfaces. The result shows that the minimal sliding angle that can move a 20 μl droplet on the superhydrophobic surface is lower than 1°, corresponding to a threshold of lower than 0.017 g. A lumped-parameter model is developed to estimate the dynamic behavior of the proposed system. The result shows that the frequency response of the droplet-based sensor is more significant at low frequencies than at high frequencies, which is distinct from solid-state accelerometers. Measurement under a constant acceleration shows that the predicted value derived from the measurement has a good match with the actual applied acceleration, validating the proposed system as a viable alternative for motion sensing.     

传感器在压力开关综合测试装置中的应用

针对压力开关生产过程中对作动压力、接触电阻、同步等性能的检测要求,利用传感器等技术设计开发了一套综合测试装置,系统采用了分布式、多通道信号实时采集与处理方法,每个测试控制单元以单片机为核心,独立完成检测控制任务,再由多个测试控制单元形成一套完整的检测系统.试验结果表明,该装置满足检测精度及生产节拍的实际要求,实现了综合性能的在线自动检测和定量分析.     

Fiber-optic liquid-level continuous gauge

An intensity-based fiber-optic liquid-level gauge for continuous measurement is described. The sensing principle is based on the total internal reflection of light within the fiber optic, and for this, a measurement is made of the power attenuation which occurs in the fiber optic immersed in the liquid tank when the liquid level varies. The light from a LED is modulated before being directed into the fiber to minimize measurement errors. The device contains an alarm programmable to signal any liquid level in the tank (high or low), and data can be sent via Internet in real time to a distant point.     

非接触式高速旋转叶片振动测量新技术的研究

基于叶尖定时原理开发了一套旋转叶片振动监测系统,该系统主要由光纤传感、数据采集、振动分析三个部分组成.光纤传感的核心是叶尖定时传感器和光电转换模块的设计,数据采集实现对转换后的脉冲数据进行高速采集、预处理和与计算机之间的高速通信,振动分析则由计算机软件进行实时处理并显示分析结果.整套系统在现场某大型压气机上进行了原理性验证,同时在高速模拟转子上通过了实时性验证,分析得到的结果与应变片监测的数据完全吻合,保证了整套系统最终应用于压气机叶片振动的在线实时监测.