嵌入式智能球铰链设计及研制

精密球铰链在并联机构中应用广泛,但其在被动运动中,其回转方位及回转角无法自知。基于磁效应,提出一种霍尔传感器与永磁体组合的回转方位辨识及角度测量新方法。在球头上嵌入永磁体,在球窝上植入霍尔传感器阵列,当球头回转时,霍尔传感器阵列测量磁感应强度的变化,反解出角度信息。在完成理论建模、仿真计算和可行性试验的基础上,完成了嵌入式样机的研制。在实现信号冗余计算的基础上,优化了反解算法,基本实现了球铰链多维回转角度的实时测量。球铰链也从单纯的精密传动部件转变为集传动和感测为一体的综合智能部件。随研究的继续,其精度将有大幅提高,有望应用到精密工程中。     

一种基于加样针结构的电容法液位检测系统

为实现全自动凝血分析仪加样过程高灵敏度和高精度的液位检测,采用了电容传感器原理和步进电机运动控制相结合的方法。介绍了探针式电容传感器的结构与工作原理;分析了电容/周期转换法的检测原理;组建了实验系统对灵敏度和测量精度进行检测。实验结果表明：加样针接触液面的瞬间,脉冲周期发生40%左右的显著变化,液位测量的标准差为4.1μm。     

基于模糊PID的酶免分析仪加样臂运动控制

为了保证全自动酶免分析仪加样臂运动的低速稳定性和位置精度,建立了加样臂运动控制系统。根据系统结构模型分析低速运行时爬行现象产生的原因,使用位置环PID、速度环模糊自适应PID的双闭环控制算法,改善低速爬行现象。并基于大量工程实验整定,选取了合适的模糊集合、模糊规则和PID参数论域取值。实测运行结果表明,在0.05 m/s的速度运行,能够保证速度误差小于2%,位置精度为±0.1 mm。算法满足了加样臂运行精度和稳定性要求。     

基于灰色预测恢复算法的流式细胞仪多参数提取

针对流式细胞仪测控系统由于脉冲信号信息不完整导致多参数提取存在误差的问题,提出了一种基于灰色预测恢复算法的多参数提取方法。利用基于GM(1,1)模型的灰色预测梯形递推信号恢复算法对脉冲信号进行高精度恢复,提高信号的信息完整性。同时,对直流恢复模块进行了优化设计,通过高速数字信号处理芯片对脉冲信号模拟偏移量及直流恢复进行反馈,提高直流恢复精度及信号信噪比。最后,搭建了测控系统实验环境,对该系统进行了验证。实验结果表明,多参数提取精度均在±1.5%范围内;同时可以将流式细胞仪检测细胞的速度提高到10万个/s。     

一种基于局部回归算法的多组分定量分析方法

文章针对复杂样本吸收光谱重叠或组分之间相互作用导致偏离朗伯一比尔定律的问题提出了一种以灰色综合关联度作为样本相似性判据的多组分定量分析局部回归建模方法,主要内容是对校正集样本的光谱曲线与待测样本曲线进行灰色综合关联度分析,然后以最小预测均方根误差原则选择与待测样本属性相近的样本组成校正子集,最后建立基于校正子集的偏最小二乘回归模型。相比马氏距离方法,灰色综合关联度结合了绝对位置差和变化率两方面因素,能够更为全面的反映样本之间的相似程度。建立实验系统将本方法应用于食用色素苋菜红、胭脂红、柠檬黄和日落黄混合溶液的定量分析中,实验结果表明,该方法优于全局建模方法,尤其在光谱响应与浓度之间的非线性响应段预测精度得到了明显的提升。     

干涉条纹带宽与波前斜率分布关系研究

干涉测量法是测量科学中有效的手段之一,但受到检测带宽的限制,难以增大其动态测量方位或者检测面形的高频误差。结合角谱理论对干涉条纹空间频率及其带宽与波前斜率的关系进行了理论分析和仿真实验,得到了干涉条纹带宽与波前斜率的数值对应关系。结果表明,干涉条纹最大频率对应波前的最大斜率,由波前最大斜率可确定干涉检测的动态范围,即由波前斜率可以估算出干涉条纹带宽;反之,根据电荷耦合器件(CCD)分辨率确定干涉图的总带宽,可以计算出能测的最大波前斜率,对后续研究各种干涉方法的频谱特性以及如何进行频谱带宽的优化分配提供了理论依据。     

交溪流域河道外水量分配方案研究及合理性分析

为促进流域水资源的合理配置,实现水资源可持续利用,以最严格水资源管理制度确定的各省区用水总量控制指标为约束,综合考虑流域经济社会发展情况及流域内区域间用水关系,通过1956～2016年长系列水资源供需平衡调算,提出了交溪流域各省区河道外地表水用水量份额和地表水耗损量份额.同时,为满足未来发展和国家重大发展战略用水需求,...     

共光路宽光谱仿生视觉系统设计

为了获得仿生视觉系统高集成度、明暗环境适应能力、快速对焦等特点,提出了一种基于液体透镜的可见光-近红外宽光谱共光路仿生视觉系统的设计方法。首先,利用液体透镜模拟晶状体,进行实时对焦,并将入射光分为可见光和近红外两个波段,模拟明暗视觉机理。其次,通过建立数学模型、分析核心参数,完成了成像系统的光学设计。最后通过仿真及实验,分析了系统的光学参数和成像性能,验证了系统的可行性。由实验数据可知:系统可见光波段在40 lp/mm时各视场MTF值大于0.55,近红外波段在40 lp/mm时绝大多数视场下MTF值大于0.5,具有较好的成像质量。实现了共光路可见光、近红外双波段成像,完成了成像要求。     

基于突变理论的颍河阜颍区段水质评价

针对目前水质综合评价方法的不足,以颍河阜颍区段为例,分析了监测点水样的水质指标测定结果,运用改进的隶属度函数模型确定了模糊隶属度,采用突变分析法评价了颍河周边地表水的水质,并与层次分析法进行比较.实例结果表明,评价结果与实际情况相吻合,且突变分析法更有其优越性.     

基于仿人眼自适应调节的多光谱视觉图像处理方法

针对传统仿生视觉系统中目标图像获取单一性问题,提出一种仿人眼自适应调节的多光谱视觉成像技术。首先,通过改进的自动调焦算法使成像系统同时采集可见光高分辨率图像及近红外低分辨率图像。然后,对于多光谱成像系统中由于分光棱镜折射率不同导致的在固定焦距下,可见光和近红外图像清晰度有所不同的问题,采用改进的二代小波变换进行近红外图像增强,提高图像对比度,改善视觉效果。最后,搭建基于液体变焦透镜的多光谱实验系统验证自动调焦算法及图像增强算法的实际性能。实验结果表明:系统完成有效自动调焦的平均用时为756 ms。同时,近红外图像增强后其灰度方差函数值提高了79.4%,解决了对比度低和细节模糊的问题,最终实现自适应调节。