FBG传感器微弱信号预处理

针对光纤Bragg光栅(FBG)传感器微弱信号,设计了一种具有电流电压转换,多级放大和滤波功能的低噪声光电信号预处理电路。仿真实验表明,该电路具有增益大、信噪比大、灵敏度高等特点,满足FBG传感系统的要求,可实现nW级微弱光信号检测。     

小型化燃煤电厂逃逸氨气激光测量仪

为了准确测量高温下逃逸氨的体积分数, 采用可调谐半导体激光吸收光谱技术、波长调制光谱技术(WMS)和长光程技术, 开发了一套高温小型化的逃逸氨气测量仪; 为了减小逃逸氨气的吸附效应和提高探测灵敏度, 研制了新型高温长光程样品吸收池。在前期研制的激光驱动模块基础上, 采用74HC4046锁相环芯片作为可调正弦调制信号源, 以EPM7064为移相和倍频逻辑控制芯片, 同时采用两片AD630作为一次解调(WMS-1f)和二次解调(WMS-2f)同步解调乘法器, 实现了吸收信号的1f和2f同步解调。此外, 以STM32F429为主控制器, 将解调滤波后的信号输入到AD7606进行模数转换, 并进行数字滤波和体积分数的反演。结果表明, 氨气体积分数与WMS-1f幅值、WMS-2f幅值以及同步解调WMS-2f/WMS-1f归一化幅度值的线性拟合系数分别为0.998, 0.997以及0.998;Allen方差表明在优化时间228s时, 其测量的体积分数最低为0.496×10-6, 在体积分数为20×10-6~100×10-6范围内测量误差小于±2%。该测量仪可以为燃煤电厂氨逃逸的高温测量提供高精度的原始数据。     

单芯片嵌入式网关在煤矿井下人员定位中的应用

设计并实现了单芯片嵌入式网关(TCP/IP转RS 485)以及在煤矿井下人员定位中的应用。在嵌入式以太网的网关构架下设计了嵌入式硬件和软件,并在实际应用中证明该系统具有成本低、集成度高、速率快以及开发周期短等特点。首次将单芯片以太网引入煤矿井下光纤环网,并设计了简化、实用、高效率的服务器/客服端应用程序。     

光丝诱导大气等离子体化学反应生成的一氧化氮测量

大气等离子体会诱导化学反应,一氧化氮(NO)是大气化学反应的主要产物之一,对其大气浓度的准确测量有助于揭示其大气化学反应机理并优化大气等离子体应用。在静态密闭反应池中,利用脉冲宽度35 fs、工作波长800 nm的脉冲激光生成光丝等离子体并诱导大气化学反应,进而采用中红外激光吸收光谱技术,实时测量了NO浓度随空气气压、反应时间的变化。在不同气压下,NO浓度随反应时间的增加而增加直至保持稳定,但NO达到稳定浓度所需要的反应时间随空气气压增加而延长。受到三体复合反应的影响,NO的累积体积比浓度从低气压时的400×10^-6以上减小到常压时(一个大气压)的120×10^-6左右。     

多特征量对数回归的火焰快速识别算法

为了提高实时视频监控中火焰识别率和降低误识率,提出了一种基于多特征量对数回归模型的火焰快速识别算法。首先,根据火焰的色度特征进行图像分割,通过运动目标与参考图像差分运算获取火焰候选区域（CFR）;然后提取候选区域的面积变化率、圆形度、尖角个数以及质心位移等特征量,建立火焰的对数回归快速识别模型;其次采用美国国家标准与技术研究院（NIST）、仁荷大学计算机视觉实验室（ICV）和基于计算机视觉的火灾探测（VisiFire）实验库以及自制蜡烛、纸燃烧火焰中的火焰和非火焰图像中的300幅进行参数学习;最后选取实验数据库中8段视频共11071幅图像进行识别算法检验。测试结果表明,所提算法的真正率（TPR）达到93%、真负率（TNR）达到98%,识别平均用时0.058 s/帧。所提算法识别速度快且识别率高,可以应用于嵌入式实时图像火焰识别。     

基于C8051F340的可吸入颗粒检测仪的设计

在光学散射消光原理基础上,采用双波长的方法实现了可吸入颗粒物浓度的精确测量。并以单片机为核心实现了对颗粒浓度的采样、计算;通过3G网络实现数据的传输和共享。实验表明检测仪具有良好的性能。     

基于Cortex-M3的数字可调共振源的设计

介绍了一种基于Cortex-M3(STM32F103C8)芯片的高速度、低功耗、多功能数字可调共振源,以及系统的CPU部分、信号发生、滤波及放大部分及相应的软件设计。实测表明,与传统的模拟式共振源相比具有USB接口、分辨率高、稳定性好等优点,可用于完成共振实验,并具有广阔的应用前景。     

计算机静电场模拟实验研究

介绍了基于计算机的静电场模拟实验装置,片上系统C8051F340自带A/D转换器对导电玻璃实时电压采集,数据通过RS232传输至计算机,在Lab Windows/CVI虚拟仪器中实现数据的平滑滤波、静电场分布示意图模拟以及数据的存储。实验装置具有操作简单、电场分布直观等优点。     

煤矿井下人员搜救器的设计

在煤矿井下人员定位系统的基础上研制了基于Cortex_M3的手持便携式人员搜救器。当发生矿难时,搜救器通过自动搜索机制,由探测被困人员携带的2.4G定位卡,通过改变PA增益精确定位被困人员,并且确定其身份;通过2.8寸全彩OLED屏实时显示当前探测到的人数、方位、身份等信息;并通过红外传送给计算机。     

异构双核构架下的脉冲涡流信号实时小波去噪

针对工业现场的脉冲涡流(PEC)信号,设计了基于异构双核OMAP3530的实时嵌入式去噪的硬件与软件系统。分析了适用于实时去噪的小波基的选择,完成了基于DB4小波基的Penalty阈值法、B-M阈值法、默认阈值法的Matlab去噪仿真实验,并给出了均方根误差(RMSE)和信噪比(SNR)。结合OMAP3530硬件平台,讨论了基于DSPLINK的异构双核构架的数据共享方法,并提出一种基于固定步长滑动窗口的实时去噪算法。通过计算机仿真与实验结果表明:该系统具有信噪比高、实时性强、数据吞吐率大的优点,满足连铸现场自动检测要求。