天线方向性测量系统设计与实现

为了获得天线方向图、增益等参数的实测数据,研究了天线电参数的时域和频域测量方法,分别应用2种方法建设了天线方向性测量系统。以窄脉冲信号发生器和数字取样示波器为基础建设时域系统,分别以矢量网络分析仪和信号源加频谱仪为主体构建频域测量系统。给出了系统构成及组件的相互关系,确定了测量流程,提出了数据处理方法及关键技术。最后,对时域和频域两种测量方法的特点进行了比较。建设的测量系统为天线研制、验收等工作提供了技术手段。     

基于MEMS器件的惯性测量模组实现

本文提出了一种可行的基于MEMS芯片的惯性测量模组设计方法和数据矫正技术,以带浮点运算功能(FPU)的微控制器作为主控制芯片设计了硬件电路;用软中断和定时器中断解决了I~2C通讯、MODBUS通讯、校正算法计算任务和流程控制程序执行时CPU资源占用冲突的问题;建立了加速度计误差模型和角速度计误差模型,创造性地用借助转台的四位置法完成了加速度计的零偏校正,用静置校正法完成了角速度计的零偏校正;对惯性测量模组电路板进行壳体设计和封装,完成了惯性测量模组的原理样品,验证了惯性测量模组原理样品的加速度计静态偏移在0.1%个标准重力加速度以内,角速度计静态偏移在0.1°/s以内,并装载在自动焊接机器人上进行了实验,表明陀螺仪的动态信息融合姿态误差在0.1°/s。     

输电导线舞动加速度传感器定位算法的研究

在工程实践中,由于在数据采集及处理中存在温度漂移、低频信号放大等问题,造成加速度信号很难精确转换成位移.笔者结合导线舞动的实际应用,提出了一种将加速度信号转换成位移量的频域分析方法,并进行了一维位移、二维位移和三维位移的实验测试.结果表明该算法精度高,可用于输电导线舞动的监测.     

基于磁通门传感器的铁磁探测系统设计

在核磁共振检查前需要进行无磁化确认,针对核磁共振检查所处的环境背景磁场复杂、干扰较多,系统出现误报警高、探测失效等问题,设计了基于磁通门传感器的铁磁探测系统。系统使用二次谐波法测量磁场信号,设计模拟电路进行信号相敏检测。通过积分反馈提高闭环系统的线性度和抗干扰性,探头工作在稳定的状态。采用卡尔曼滤波对背景磁场和磁异信号进行处理,提高信号信噪比,同时设计能量检测器对磁异信号进行检测。试验测试结果表明,系统在核磁共振室外复杂磁场环境可以减少设备工作时的误报警,有效探测出铁磁性物质。     

基于惯性传感器的穿戴式步态分析系统设计与实现

步态分析是对下肢运动情况量化评估的重要手段.本文采用基于惯性传感器的步态时空参数估计算法,根据穿戴在小腿上的惯性传感器节点检测步态事件点,再对穿戴在脚跟处的惯性传感器加速度信号进行双重积分计算步长,根据步态时相校正加速度信号以提高步长估计精度.本文设计并实现了基于惯性传感器的步态数据节点采集,完成了硬件和软件的设计.为...     

基于卡尔曼滤波的磁传感器阵列电流测量

单个磁传感器非接触式测量电流容易受到干扰磁场的影响,通过使用多个磁传感器组成的阵列进行非接触式电流测量可以排除干扰的影响.在建立多传感器阵列测量模型的基础上,提出基于卡尔曼滤波的非接触式多传感器电流测量,并介绍了状态值最优估计和最优稳态滤波算法.为了减少传感器个数,提高实用性,提出次优稳态滤波算法.在不同的干扰情况下,对该算法进行了仿真和实验.结果说明基于卡尔曼滤波的信号处理算法,不但可以降低环境影响带来的误差,而且减轻了多传感器非接触式电流测量的计算负担.     

基于DSP的嵌入式温度测量系统设计与实现

为了实现嵌入式温度测量系统,提出了基于MZBB-2铂薄膜热敏与TMS320F2812DSP控制芯片的嵌入式解决方案,完成了该系统的硬件设计与软件设计。系统硬件组成包括TMS320F2812DSP处理器、FPGA控制器、ADC转换电路等部分,其中TMS320F2812DSP处理器是控制系统的核心,该芯片通过片上寄存器控制负责ADC转换的控制工作,并且完成电阻数据采集、温度计算,并且将温度测量结果由通信系统发送给控制系统。实验结果表明,温度测量精度达到设计要求,满足了实时温度采集的要求,该方案运行稳定可靠,具有广泛的应用前景。     

基于电阻取样法测量变压器中性点直流电流的传感器设计与应用

基于电阻取样法设计了用于测量中性点直流的直流传感器。基于电阻取样法的测量原理和双积分型A/D转换器调理电路工作原理,实现了变压器不停电安装中性点电流在线监测装置。设计的直流传感器输出特性与温度基本呈线性关系,便于在线对传感器进行校正。当测量电流大于10 A时,其测量误差为2%;当测量电流小于10 A时,其测量误差小于0.2 A。设计的直流传感器成功运用于现场测量,监测数据表明其运行可靠。     

基于加速度传感器测量高压断路器速度、位移特性的研究

高压断路器测量速度和位移普遍使用直线传感器和旋转传感器,有时候要特别定制一种安装夹具。另外,在处理数据时必须要知道断路器的固有机械特性参数。针对以上两种问题,本文利用加速度与速度、位移之间的关系,先对采样后的加速度信号采用时域数值积分,得到含有趋势项的速度信号及位移信号,再采用拟合多项式极值的方法,消除积分过程中产生的趋势项,从而得到更为精确的速度和位移信号,有效解决了常用的直线传感器和旋转传感器安装困难的问题。     

基于MEMS传感器的运动加速度提取技术研究

结合多种现有物体运动加速度测量方法的特点,提出了一种基于MEMS运动传感器低成本且便捷的运动加速度测量方法。该方法采用多传感器数据融合技术实时求解物体的运动姿态,进而从MEMS运动传感器的实测数据中提取物体运动加速度。通过搭建基于MEMS运动传感器的加速度测量系统对该方法的可行性进行试验验证,试验结果表明,在静止状态下该方法的加速度求解误差为0.03 m/s2,与MEMS加速度计采集精度基本一致,具有较高的求解精度;在自由落地运动时该方法的加速度求解误差为0.07 m/s2,虽然物体长时间剧烈运动时耦合运动加速度会降低求解精度,但在短时间运动时仍具有较高求解精度。     

基于斩波时域积分射频导纳物位仪研究与设计

电容式物位仪测量粘稠导电物位时,挂料产生的信号相位滞后真实信号相位π/4,对仪表测量精度有很大的影响。分析了电极挂料等效电路及其影响,研究了信号波形特点,提出在3π/4~7π/4处对测量信号进行斩波时域积分,可有效抵消挂料虚假信号对测量精度的影响,提高信噪比。设计了本安型二线制射频导纳物位仪,给出了硬件原理图及关键点信号波形图,建立了测试环境,使用标准云母电容对仪表进行标定,对数据进行线性拟合,以水为介质检验仪表的测量精度,实验证明仪表达到0.2级高精度设计要求。     

基于加速度传感器的大学生运动能量消耗监测系统的设计与实现

目前可穿戴计算在监控人体健康指标领域的应用日益广泛,对大学生运动能量消耗进行精准监测,对大学生制定科学的运动健身计划、改善身体健康状况等都具有重要意义。设计并实现了大学生运动能量消耗监控系统,同时提出了一种基于几何均值（GM）的运动能量消耗监测算法,并通过实验加以验证。该系统通过三维加速度传感器获得运动参数,采用GM算法得到运动能耗数据,并与不同运动类型的标准数据进行比较和分析,从而获得大学生运动差异及其改进建议,提高了大学生运动的标准性和安全性。     

基于滤波技术的电力网络基波频率测量方法

根据钟形脉冲函数设计了具有带通特性的滤波器.给出了滤波器的时域数学模型、频域数学模型及离散时域模型,并研究了它的数值积分算法.经频谱分析可知:所设计的滤波器对非周期、低频振荡信号和高次谐波信号具有较强的抑制作用.利用所设计的带通滤波器,研究了电网基波频率的测量方法.仿真结果表明:在电网含有较强的非周期、低频和高频谐波信号的条件下,基于这种滤波技术的测频方法具有较高的频率测量精度.为精确地测量电网基波频率提供了有效的方法.     

基于虚拟仪器的频率测量软件系统设计

本文在内弹道雷达测速的具体工程应用背景下,针对频率测量中时域法测量精度低和时-频域法处理计算量大的缺点,提出了一种功率谱估计和频域测频相结合的频率测量方法.借助虚拟仪器良好的人机界面和强大的信号处理功能,分别对其前面板和框图程序进行设计,构建了包括信号产生模块、功率谱估计模块、频率测量模块和结果显示模块四部分的测频软件系统.利用该软件系统进行信号的测频仿真,可以得出根据不同的应用条件,选择不同的功率谱估计和频率测量方法的组合,能有效地提高频率测量精度.     

基于惯性传感器的HAR数据采集系统设计

目前针对人体活动识别的数据采集硬件系统研究有限,且存在可参考的数据集单一和泛化性能较低的问题。本文设计一个低功耗、支持数据实时传输、模块化的数据采集系统,并提出一种具有随机性和交叉性的数据采集方法。首先搭建低功耗采集平台进行数据的采集、无线收发和预处理;其次制定全面且精确的采集方案,提高数据集的丰富度;最后用2D-CNN神经网络对不同模式下采集到的数据集进行模型训练。实验结果表明,该采集系统结构合理,具备低功耗特性,能够确保数据传输具备实时性能;该采集系统的应用极大地提高了数据集的质量;获得的数据集在深度学习模型上的准确率可达92.54%;相较于传统数据集,新数据集在人体活动识别任务中表现出更为显著的效果,该采集系统和数据集的开发为神经网络应用提供便利。     

一种金属探测器设计与实现

传统的金属探测方法存在抗干扰能力差、容易产生误动作的缺点。本文提出了一种基于频域分析的金属探测方法。文中详细说明了系统的硬件组成、软件结构。试验结果表明,采用该方法设计的金属探测器在满足灵敏度的基础上大大降低了误动作率。     

基于FPGA和TDC-GP2的钟差测量系统设计

在航天试验靶场,频标设备的频率准确度直接决定了测控设备测量数据的质量,而频率准确度的测量依赖标准频率与本地频率的钟差测量,目前在各测控站点一般采用高精度计数器来实现,但由于计数器输出的钟差测量结果只能在本地显示而不能进行远程传输,导致总体人员不能在时钟主站有效对各测控站点的守时情况进行实时监测和辅助判决,易出现调钟错误的问题。提出了一种基于FPGA和TDC-GP2的钟差测试系统设计方案,可对本地的钟差进行测量,测量精度高达100ps,并通过试验任务IP网进行上报,达到对守时结果远程监测和辅助判决的目的。     

基于直接比较测量值的惯性冗余系统容错技术研究

针对现代飞行器惯性仪表冗余系统的容错方案设计,研究了基于直接比较测量法对余度惯性器件的故障进行检测、识别和隔离与系统重组等问题,并将其运用到的惯性器件故障的容错技术方案,研究结果表明,直接比较量测值的容错方案物理概念明晰,且不要求对量测噪声作任何假设,该方法在工程实践中确实可以部分地的解决冗余惯性系统的容错技术问题。     

基于LFMCW的L_(CR)波切向正应力检测方法的研究

以LFMCW（linear frequency modulated continuous wave）时间间隔测量原理为基础,针对LCR波（the critically refracted longitudinal wave）声弹性应力检测脉冲激发方式时存在的问题,提出了一种基于LFMCW方式激发LCR波的切向正应力检测系统,使用新的检测方法通过发射信号和接收信号形成的拍频信号来反映波的传播时间,用抛物线插值与最小二乘相结合的数字测频方法准确测量拍频频率。实验结果证明了该系统对LCR波传播声时检测的有效性。