数字式涡街流量计应用中关键问题的研究

对基于谱分析的数字式涡街流量计在应用中响应速度比较慢及其在小流量或小口径时流量计输出波动两个问题进行了深入分析.采用设置门限值的方法提高了系统响应速度.对频谱分析结果进行多次为0判断,解决了系统输出断续问题.通过对频谱分析结果的限幅,在平均时去掉超过标准差的频率值,并去掉最大值和最小值,对平均结果进行第二次平均的方法减小了系统输出的波动,提高了流量计输出稳定性.     

传感器动态非线性的一种时域分离方法

采用基于Ｖａｎｄｅｒｍｏｎｄｅ矩阵的最小二乘方法分离动态非线性，将传感器的动态非线性系统分解为动态线性环节和非线性即时环节相级联的形式。结果表明，这种非线性分离方法是正确的和有效的。     

基于多传感器数据融合的机器人腕力测量

提出根据手爪上的多个指力传感器的输出变化，通过数据融合方法得到腕力的数值。研制了标定腕力与手爪上指力之间关系的实验台，进行了标定实验。采用径向基函数神经元网络对实验数据进行训练，得到融合网络的权值。融合结果与实测结果相当吻合。     

面向批料流测量的科氏质量流量计正交解调方法实现

为了提高科氏质量流量计在批料流工况下的测量精度,根据正交解调算法具有快速响应的特点,选取该算法作为批料流下的信号处理方法,并解决实现过程中的技术难点。利用正弦信号周期性的特点,实现解调信号单周期有限点数据循环调用;采用FIR陷波器和IIR低通滤波器级联完成对解调后信号的滤波,在保证滤波效果的同时降低了算法运算量;为了去除计算结果中的奇异点同时减小稳态波动,在相位差后期处理中加入两级平均;优化了算法实现过程中的资源分配。在此基础上,研制了科氏质量流量变送器,并进行了单相流和批料流标定实验,其测量误差小于0.1%,重复性小于0.05%。实验结果表明,正交解调算法在批料流下具有较好的测量精度,同时所研制的变送器具有较好的性能。     

具有快速响应的电磁流量计高低压励磁系统

为了提高方波励磁频率,以便在浆液测量中克服浆液噪声的影响,提出基于能量回馈和电流旁路的电磁流量计高低压励磁控制方案。通过采用高低压切换的方式,加快方波励磁过程中励磁电流的恒流控制响应速度;引入电流旁路电路,实现励磁电流的响应超调;采用能量回馈电路降低电路能耗。经实验验证,该励磁系统能够显著加快励磁电流的响应速度,恒流控制响应速度提升400%,励磁电路工作稳定可靠,励磁恒流控制精度高,系统的能量回馈电路效率达78.2%。     

互相关分析中有偏估计与无偏估计的比较

本文通过理论分析和Matlab仿真得出.周期信号需采用有偏估计,且要求延迟时间小于信号周期;非周期信号中,对于局部峰值点和周期变化较小的一类准周期信号,有偏估计要求延迟时间小于信号近似周期,无偏估计对延迟时间的大小没有要求,但抗干扰能力较差.对于冲击信号,有偏估计和无偏估计均能满足要求,且对延迟时间的大小没有限制.     

热膜式空气质量流量传感器块联模型结构辨识

同时利用稳态和动态校准数据,辨识了基于Hammerstein模型的热膜式空气质量流量(MAF)传感器的模型结构.在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取带外生输入的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型结构,采用交叉准则法进行参数估计和阶次选择,通过残差分析和仿真比较对模型进行检验.结果表明,用估计数据选择阶次时,最终预报误差(FPE)准则与最终输出误差(FOE)准则具有良好的一致性,基于预测误差法的2阶OE模型和BJ模型均可用于热膜式空气质量流量传感器Hammerstein模型动态线性环节的建模.     

基于小波变换的基波提取和频率测量

为了提高小波变换提取信号基波和测量频率的精度 ,采用分频特性较好的小波对信号进行滤波 ,并研究最佳分解级数的问题。在频率测量中 ,针对低频噪声的影响 ,提出极大值误点的判别方法 ,采用最小二乘法估计基频 ;针对非整周期采样误差的影响 ,采用抛物线插值的方法加以解决     

基于气体超声波流量计的间歇激励和信号处理

为了提高气体超声波流量计系统的响应速度,提出一种新的基于相邻峰值最大差值的气体超声流量计信号处理方法。为了进一步提高该信号处理方法的测量精度,又提出一种新的间歇式激励方法。采用间歇式激励方法能得到相邻峰值差值较大的回波信号,并且在不同流量下,相邻峰值最大差值的相对位置始终保持不变。在实际测量中,通过回波信号中相邻峰值最大差值的位置,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。将间歇式激励方法和基于相邻峰值最大差值的信号处理方法在硬件系统上进行实时实现,并进行标定实验,结果验证了激励方法配合信号处理方法的高效性。     

基于IEEE 145.1的网络化智能传感器设计

IEEE 1451是一种从传感器或执行器到微处理器及网络之间的硬件和软件接口标准。本文根据1451.1标准,研制面向Internet的网络化智能机器人手爪传感器系统,并给出硬件设计框图和软件流程。