湖泊表面水温预测与可视化方法研究

湖泊表面水温是水生态环境的重要因子,直接影响流域生态系统及生物多样性。准确获取湖泊表面水温、预测表面水温时空变化过程是控制和改善流域水生态环境的基础,同时也是预防和治理蓝藻水华爆发的关键。为此,以滇池为研究区,以2005~2016年10个水质监测站点的54个水质数据(水温、叶绿素a、pH、高锰酸盐指数、溶解氧等)为基础数据集,将支持向量回归(SVR)、主成分分析法(PCA)及反向传播人工神经网络(BPANN)3种算法相结合,组成混合预测模型,并将克里金插值法与地理信息系统相结合,实现滇池水温12年来历史变化过程的情景再现及未来5年变化趋势的情景模拟。研究结果表明,模型的平均相对误差为0.5%,均方根误差为1.452 3,R~2=0.904 9,具有误差低、泛化高的综合预测性能;空间可视化分析结果表明,2005~2020年水温高于20℃的区域呈现北向南扩散趋势,蓝藻水华爆发可能性由局部性变为全面性,这与昆明市快速城镇化发展及全球气候变暖密切相关。     

开关触点接触电阻动态测量方法研究

针对动态条件下开关触点接触电阻测量困难、工业环境下高频噪声和高斯白噪声的影响大等问题,研究了一种谐波分析测量及交流比较相结合的开关触点接触电阻测量方法,并将该方法应用于开关动态测试仪上。采用交流比较法能够有效提高信号的信噪比,消除了零点漂移及温度漂移;采用谐波分析法对接触电阻数据进行处理,能够滤除A/D产生的量化噪声,减小了工业环境下的高频噪声及高斯白噪声对测量的干扰。MATLAB仿真实验获得理想的测量效果。最后在开关动态测试仪上进行了动态实验,从而验证该方法的有效性与科学性。     

基于图像处理技术的旋翼锥体测量方法研究

针对我国直升机旋翼锥体测量过程中存在测量难度大、测量精度低、长期依赖国外测量仪器3个问题,研究了一种基于图像处理技术的直升机旋翼锥体可视化、非接触测量方法.首先在直升机桨叶尖部位置粘贴反光靶标,采用磁转速传感器得到直升机旋翼转速,根据桨叶数量对转速信号进行倍频;然后采用工业摄像机及LED频闪灯获取旋翼旋转过程中粘贴在每片桨叶尖部位置的反光靶标灰度图像;最后采用大津阈值分割法、Sobel算子、基于图像特征的图元自动识别算法相结合的图像处理算法实现直升机旋翼锥体共锥度测量.并采用自制的直升机动平衡实验台进行了地面模拟实验.实验结果表明,该系统测量误差小于0.5 mm,为在直升机上进行开车实验提供理论依据及技术基础.     

用于探空仪的加热式湿度传感器及测量电路

针对探空仪湿度传感器在高空低温、高湿恶劣环境下容易结露,湿度波动大、电路板分布电容对测量结果有影响等问题,研究了具有蛇形加热器的平板夹心电容式湿度传感器及其工艺制备方法,并设计了测量电路。采用微机电系统(MEMS)加工工艺设计了加热式湿度传感器,通过对传感器进行有限元分析,确定了传感器表面加热区域温度分布情况,得出了环境温度、加热功率与加热温度三者之间的函数关系。提出一种基于电容充放电及比较法的湿度测量电路,从而有效地抑制了温度漂移和零点漂移,减小了寄生电容对测量结果的影响。地面实验结果显示:湿度传感器灵敏度约为2.3%RH·pF-1,迟滞约为0.7%F·S,重复性约为1.9%,测量总不确定度约为4%,时间常数约为0.5s。本文研究的湿度传感器及其测量电路具有很好的温度稳定性,能够在低温环境下正常工作。