摘要:针对球面超大曲率半径测量中存在的测量精度低、抗环境干扰能力差的难题,研制了一套激光差动共焦反射式超大曲 率半径测量系统。 该系统采用反射式测量光路,利用差动共焦响应曲线对被测件的猫眼和反射位置进行高精度定位,并用测长 干涉仪记录位置信息,最后结合物镜顶焦距解算出超大曲率半径值。 理论分析与实验表明,该系统定焦精度高,测量范围大,抗 环境干扰能力强,相对测量误差优于 2×10 -4 ,-15 m 超大曲率半径测量结果的重复性可达 1. 2×10 -4 ,实现了超大曲率半径的高 精度测量。

摘要:在进行模数据转换器(ADC)频谱测试时,通常需要满足相干采样条件。 但这一要求的实现较为困难,测试时如果不满 足就会发生频谱泄漏现象。 为了抑制泄漏,目前最常用的方法是使用加窗技术。 但该方法的使用要求较为严格,无法胜任目前 高精度 ADC 的测试,且需要使用者十分熟悉窗函数原理。 通过对频谱泄漏和加窗技术进行详尽的理论推导,提出了一种选定 合适窗函数类型以及扩展系数(span)的方法,使测试者不需要过多的先验知识。 通过所提方法,在窗函数的第一旁瓣高于噪声 基底时,仍然能完成高精度 ADC 的测试工作,扩大了常见窗函数的应用范围。 使得常见窗函数如汉宁窗等,也能应用于 18 位 的高精度 ADC 测试工作。 仿真结果显示所提算法在任意非相干程度下仍可得到准确的测试结果,各项参数的最大误差均小于 1 dB。 同时,使用了一款商用 18 位 ADC 实验结果验证了所提算法的可行性。

摘要:针对火箭橇超长尺寸位置参数的高精度测量需求,设计了一种采用激光跟踪仪与全站仪的协同组网测量方法。 该方法 集成两种仪器各自优势满足测量需求。 同时引入坐标控制场用来构建约束场,建立约束方程。 采用加权融合的方法优化权值, 采用 Levenberg-Marquard 寻优算法求解方程组的最优解。 做了现场条件下的试验并采用与基准尺标准长度比对的方法对精度 进行了分析验证。 结果表明,在 3 km 范围内测量误差保持在 3 mm,实现了高精度、高效率的对超长距离位置信息进行测量。

摘要:海上漏油监测日益重要,但现有的各种方法多用于大型漏油事故的监测。 针对水下小型漏油和漏油初期监测,提出利 用 USB 数据线微型 USB 端的 4 个针脚作为电极测量阻抗,通过阻抗的突变表明检测到油滴,即实现海水漏油监测。 在盐水中 测量 400 次阻抗的标准差为 0. 058 Ω。 分别对汽油、柴油、润滑油 3 种油类和盐水进行区分,从盐水到油中阻抗的变化增量最少 为 418%,响应时间小于 0. 19 s。 此方法可以实现对海水中漏油的高灵敏、快速监测,未来有着广阔的应用前景。

摘要:针对目前评定同轴度误差测量不确定度过程复杂,且误差分布未知的情况下很难估计测量结果的概率分布及其不确定 度的问题,以现有少量数据为基础,基于支持向量机法求取被测量数据的概率密度,并利用所得概率密度分布进行数值积分,计 算其估值和标准不确定度。 通过实验结果证明了在小样本数据的条件下,支持向量机法得到的样本的最佳估值和方差的准确 度。 最后以一个工程实例即机床芯轴的一段阶梯轴的同轴度误差为测量对象进行实测实验,评定其测量不确定度,并对比《测 量不确定度表示指南》法、蒙特卡洛法的评定结果,验证了方法的可靠性及准确度。

摘要:针对变压器储油柜油位计测量中的“假油位”、绝缘油老化以及停电补油等问题,提出一种基于压力传感器的变压器油 位检测及带电补油装置。 该装置通过在储油柜放油管加装双压力传感器,运用二点压力差分算法对油位进行精准测量,减少因 “假油位”造成的重复检修,通过油流和泵体分离、真空循坏排气系统、进油和注油过程分离实现变压器储油柜的不停电补油, 降低停电检修次数,有效提高设备整体运行可靠性和用户体验。 通过国网保定供电公司现有变压器储油柜改造进行前后对比, 验证了该装置测量准确性和实用性。

摘要:三坐标测量机测量过程的动态误差制约着工业现场测量效率的提高,为此,提出一种三坐标测量机高速测量过程动态 误差补偿方法以改善测量精度。 为使研究具备典型性与代表性,以市场上较为广泛使用的移动桥式三坐标测量机为研究对象, 通过建立误差分离平台分析测量机高速测量过程动态特性,确定了能够表征测量过程动态误差的四项参数,即最大定位误差 (MPE)、残余定位误差(RPE)、最大逼近误差(MAE)、残余逼近误差(RAE)。 采用正交实验方法分析了动态误差参数的共性影 响因子(定位速度、定位距离、逼近速度、逼近距离)对动态参数的影响程度,并利用三坐标测量机测量标准球得到训练样本和 测试样本,分别使用训练样本和测试样本对测量机测量过程动态误差进行建模和补偿。 结果表明,经模糊神经网络模型补偿后 动态过程误差分别减小了 88. 8%、80. 2%、90. 8%、71. 3%,证明了模糊神经网络模型能够有效提高测量机的动态测量精度。

摘要:针对当前工业生产线上对涡流检测设备多通道、高速化的需求,设计了一种可应用于在线检测的多通道涡流检测系统。 系统由涡流信号处理电路、多通道数据采集系统、基于 Vxworks 系统的实时控制计算机、数据管理计算机以及相关软件组成。 涡流信号处理电路的激励频率范围为 300 Hz~ 3 MHz,灵敏度 0~ 72 dB 可调。 多通道数据采集系统能同时对四路涡流检测信号 进行采集,每个通道采集率可达 200 K,能够满足 1 200 m/ min 生产线上穿过式涡流检测的需求。 涡流检测数据可通过 PC104 总线送往实时控制计算机以进行缺陷识别和标注。 数据管理计算机可实时显示当前检测试件的阻抗平面图并储存缺陷数据, 还可对检测参数进行调节以适应不同的检测条件。 薄壁铜管的穿过式涡流检测实验表明,系统具备多通道检测能力,检测信号 信噪比高,对 0. 6 mm 微小缺陷有很好的检测效果。

摘要:传统水下主动激光扫描系统采用普通相机对反射光接收记录,反射激光点被掩埋在背景噪声中无法分离,影响成像质 量。 该文在水下激光主动扫描成像系统中采用光场相机记录了包括激光反射光线和各种散射背景杂光的位置和方向信息,为 抑制散射背景杂光提供了可能。 在后续光场记录图像处理中,首先,对记录的光场图像进行前后两次重聚焦,第一次是对激光 照射到物面激光光点的重聚焦,第二次是对激光光点前景散射光的重聚焦,再对两幅图像进行差分处理;提出一种计算机自动 判断流程,使得差分所得图像上激光点的衬度最大,或足够大。 实验结果表明,上述方法可以达到较好的散射背景抑制作用,是 对现有同步扫描主动激光成像系统空间分离散射背景抑制技术的必要补充。

摘要:为提取淹没于环境和结构噪声下风力机轴承故障信号,基于能量追踪法,提出改进变分模态分解法(improved variational mode decomposition, IVMD),并采用粒子群算法求解最优约束因子,获取准确模态分量;摒弃传统对故障特征频分量的提取,基 于非线性分形理论提出多重分形谱特征因子(multi-fractal spectrum,MFC)以选取最具非线性特征的模态分量,以不同故障程度 及状态的轴承加速度信号为对象,采用优化递归变分模态分解获取多分量,通过多重分形谱特征因子最大值选取有效信息分 量,通过支持向量机进行故障分类。 结果表明优化递归变分模态分解可准确分解振动信号至不同频段,以便故障信息提取;多 重分形谱特征因子与信噪比呈正相关,以其最大值选取的分量具备更多有效信息;对 IVMD-MFC 所选取非线性分量,通过 8 种 非线性特征值构建特征矩阵,通过 BP 神经网络实现故障分类,诊断准确度达 97. 5%。 表明所提出方法可对不同故障程度的轴 承状态进行区分。

摘要:电气化接触网采用单相工频、分相供电方式,供电臂、中性区等电信号的获取是确保列车自动过分相的基础。 针对传感 器绝缘老化等问题导致的电信号测量回路故障,提出地面自动过分相测量回路故障诊断及容错控制方法。 该法基于供电臂、中 性区等不同测量回路的机理分析,给出了基于回路信息相互校核的自动过分相测量回路故障诊断方法,并依据不同测量回路的 故障特征,构造了相应的容错控制方案。 最后,利用仿真和实际工程示范项目运行结果表明所提方法的有效性与可行性。 关键词: 自动过分相;故障诊断;容错

摘要:针对利用传统灰色模型进行多芯片组件寿命预测时存在的精度不足,以及预测精度随时间跨度增加而显著降低的问 题,提出马尔科夫-尾段双重残差修正的多芯片组件寿命灰色预测方法。 将在灰色 GM(1,1)模型预测值基础上经马尔科夫法 优化后的残差作为尾段灰色残差模型的输入值,实现双重残差修正。 以对热循环加速试验条件下得到少量试验数据的影响多 芯片组件寿命的电阻值进行寿命预测为例,试验结果表明,相较于传统灰色模型和神经网络预测方法,所提出方法在小样本条 件下平均残差分别减小了 80. 469%和 68. 53%,预测精度得以提高,结果更加可靠,能够更准确地预测多芯片组件的寿命。

摘要:针对传统控制方法难以实现对复杂曲面高精度打磨问题, 在笛卡尔坐标系下设计了基于非奇异终端滑模的复杂曲面 打磨机器人阻抗控制方法。 该方法首先根据系统的阻抗模型参数, 将设定的打磨轨迹转化为机器人末端可执行的阻抗轨迹, 然后设计了基于非奇异终端滑模的控制方法对该阻抗轨迹进行跟踪。 对于滑模控制的抖振问题,采用指数趋近律对其进行削 弱。 基于 Lyapunov 理论对系统的稳定性进行了证明,仿真和缸体打磨实验结果显示,该方法能够在有限的时间内达到收敛状 态且避免了控制奇异的现象, 提高了控制系统的鲁棒性和精度。

摘要:正交基模磁通门相比传统平行激磁二次谐波磁通门具有宽频带、低噪声、小体积的优势。 为满足地磁导航、电磁跟踪等 领域的应用要求,进一步增大响应带宽,建立了数字正交基模磁通门传感器仿真模型,搭建了由高速 ADC、FPGA、高精度 DAC 组成的硬件电路,采用了磁通门信号数字处理的方案,开发了相关 FPGA 程序,验证了数字解调方案的正确性和可行性。 经测 试,数字正交基模磁通门传感器带宽达到 15 kHz,具有明显优势,同时在正交补偿、增益校准等智能化方面展现了良好的前景。

摘要:印刷电路板(printed circuit board,PCB)易受到静电放电的危害,继而影响电子产品的正常使用。 为了获得 PCB 的静电 放电能量耦合规律,对简化的 PCB 进行静电放电测试。 通过对 PCB 轨线上的耦合电压的测量,研究了放电位置、轨线特性及放 电电压对静电放电电磁场耦合的影响。 测试结果表明,放电位置、轨线宽度、长度和端接电阻会影响耦合电压的大小和变化趋 势,放电电压和耦合电压呈现良好的线性关系。 同时,根据在电磁仿真软件( compilation simulation technology microwave studio, CST-MWS)中建立的全波模型,从仿真的角度进一步论证了测试结果。 研究结果对 PCB 电磁兼容设计具有一定指导意义。

摘要:传统的时间交织模数转换器(TIADC)时间误差斩波调制校准算法无法向多通道推广,改进的时间误差斩波调制校准算 法将单通道与相邻通道输出相加后分别斩波再求和来提取出时间误差,使其能适用于任意通道误差的提取,时间误差补偿采用 一阶泰勒近似来实现,避免了传统算法中复杂滤波器设计。 然而,当输入信号频率超过子通道奈奎斯特频率时,校准算法的校 准方向会出错,从而导致校准失败。 因此,设计了一种校准方向修正算法,能够满足整个系统奈奎斯特频率范围内的有效校准。 仿真结果表明,应用于一个 4 通道、1 GS / s、12 位的 TIADC,当输入信号频率为 450 MHz 时,系统的信号噪声畸变比( SNDR)由 28. 4 提高到 73. 1 dB,系统的无杂散动态范围(SFDR)由 30. 7 提高到 88. 9 dB。

摘要:任意波发生器由于其可编程生成任意信号的特性,是信号与系统研究中的常用理想信号源,对其进行可溯源的校准是 非常重要的。 构建了由任意波形发生器、电缆、转接头、数字示波器和计算机组成的校准系统,采用预失真算法实现了对任意波 形发生器的可溯源校准。 预失真校准方法是基于补偿的思想,首先加载一个仿真的理想信号到任意波形发生器,由示波器进行 可溯源测量,测量的信号包含了任意波形发生器和传输器件的失真,这个失真可以通过测量信号与理想信号的差值计算出来, 根据这个失真对加载到任意波发生器的理想信号进行调整,最终实现了任意波形发生器的可溯源校准,使输入到示波器的信号 成为一个理想信号。 这是一个迭代过程,设计了迭代结束条件,即直至接近数字示波器的测量精度为止。 为了验证校准方法的 有效性,将 50 个等幅恒相的正弦波叠加而成的合成信号加载至任意波形发生器,经 3 次迭代,其相对误差的最大值从 10. 408 9% 减小到 2. 305 3%。 这表明研究的校准方法是有效的,校准后的任意波形发生器信号源系统可作为一个标准信号 源,用于测量仪表的校准。

摘要:光学遥感图像的多目标检测与识别一直是图像处理与分析领域的热点研究问题。 针对多特征单一分类器决策级融合 不能很好的利用特征与分类器的适应性,导致识别的准确率很难进一步提高的问题,提出了基于 D-S 证据理论的多特征多分类 器决策级融合策略。 首先提取了两种简单且具有平移、缩放不变性的特征;其次分别引入 3 种适应性较好的分类器进行分类; 最后设计了两级的 D-S 证据理论的融合方案,并且在置信度函数计算的过程中引入表征分类器性能的混淆矩阵。 该算法有效 地解决了分类器输出的不确定性问题,进一步提高了光学遥感图像多目标分类识别的准确性。 测试表明,对 4 种目标的识别率 达到 97. 22%,验证了算法的有效性。

摘要:颗粒流动速度是反应气固两相流动状况的重要参数,提出一种全新的基于平面阵列式电容传感器的固体颗粒速度测量 方法。 首先利用三维电磁场仿真软件 Ansoft 对传感器建模,获取其空间轴向灵敏度的基础上,对其空间滤波特性进行理论分 析,并得到了速度测量的数学关系式。 在此基础上,设计了一套基于平面阵列式电容传感器测量固体颗粒速度的系统,并在重 力输送实验装置上进行了实验验证。 实验结果表明,颗粒流动速度 1 ~ 3 m/ s 时,颗粒速度与传感器输出信号频谱宽度呈线性 关系,测量相对误差低于 9%, 测试系统重复性误差优于 11%。

摘要:针对传统红外视频中存在行人互相遮挡导致无法提取前景目标、检测率较低等问题,提出了高斯背景建模和卷积神经 网络联合的红外视频行人检测方法。 首先,对于连续序列红外图像,通过混合高斯模型提取前景目标;然后,对于行人互相遮挡 的前景目标,以亮度曲线图中的谷底为分割点,通过方向投影分离出单行人目标区域;最后,将确定的感兴趣区域输入训练好的 LeNet-7 系统。 3 个不同测试集的检测实验表明,该方法具有良好的检测效果,与传统方法相比,该算法的检测率达到 99%以 上,虚警率低至 0%。

摘要:针对空气质量监测网络不完善、监测精细化水平较低等问题,提出了一种开放式空气质量监测系统。 融合了小型传感 器空气质量监测设备和大型空气质量监测设备的优点,构建了大数据智慧云平台;基于移动位置和数据相关性实现了小型传感 器监测设备的自动校准,解决了小型传感器监测设备的零点漂移问题;基于信息融合技术提出了一种智能空气质量预测算法, 实现了普通用户对具体位置的空气质量的实时掌握。 实验结果表明,该系统预测值均方误差低,精度高,同时可以有效自动校 准监测设备。

摘要:为满足传动系统在牵引电机无速度传感器控制、速度传感器异常诊断与预测等领域对牵引电机转速精确估计的要求, 提出了一种基于频率自适应锁相环的转速实时估计方法。 首先针对传统锁相环(PLL)算法无法实现频率大范围跟踪问题,提 出了一种前馈参考频率自适应调节的二阶广义积分锁相环(RFSOGI-PLL)算法,实现定子电流基波频率的大范围实时跟踪;再 利用牵引电机转速与定子电流基波频率以及齿槽谐波关系模型,结合电机结构参数,实现了传动系统牵引电机转速大范围实时 估计;最后在某型大功率交流传动系统上对所提算法的有效性进行了验证。 仿真与试验结果表明,与传统 PLL 算法相比,所提 的 RFSOGI-PLL 算法可有效提升算法对跟踪频率变化的适应性,满足牵引电机转速估计在快速性和估计误差等指标方面的 要求。

摘要:模拟信息转换器(analog-to-information converter, AIC)以低于 Nyquist 率的采样率成为下一代模拟数字转换器的核心技 术。 模拟信息转换器采用随机解调模块处理输入数据,系统存在典型的时变特性,从而导致理论模型与实际电路模型失配。 针 对该问题,以开关电容作为 AIC 的核心部件,利用线性周期时变( linear periodically time-variant, LPTV)理论将周期时变的 AIC 系统转换为线性时不变系统,推导其系统传输函数,从而建立了 AIC 理论模型的电路设计方法。 实验证明,该电路设计方法使 理论的系统传输函数与实际电路的系统传输函数很好的匹配,充分验证了该设计方案的有效性。 重构结果表明该电路可以将 采样速率降低到原有奈奎斯特率的 25%,重构信号的信噪比最高可达 39. 7 dB。

摘要:多孔孔板差压式流量计因其快速平衡调整流场和有效降低压力损失等能力得到广泛应用,但其尚缺乏完整的结构参数 设计和性能优化设计准则。 针对提出的对称多孔孔板差压式流量计进行实流试验,研究其计量性能并与数值模拟结果进行对 比分析,结果表明,对称多孔孔板差压式流量计可有效提高计量精度(±0. 5%)、降低压力损失,具有更好的适应性,试验结果与 数值模拟结果具有一致性,验证了数值模拟的正确性并对新型流量计进行了标定,研究结果可有效拓宽多孔孔板流量计的应用 范围。

摘要:针对快速经验小波变换(FEWT)中使用软阈值函数造成的频谱划分不合理的问题,提出了一种基于折中阈值函数的改 进的快速经验小波变换(MFEWT)方法。 方法首先通过傅里叶变换及反变换计算信号频谱的趋势谱,使用小波折中阈值函数去 噪方法对趋势谱进行优化;然后根据优化后的趋势谱建立滤波带,融合峭度准则和相关系数分量选取原则,完成 EWT 经验模态 分量的重构和特征分量的筛选,并对重构信号进行最小熵解卷积,进而计算频谱特征频率;最后,通过理论特征频率的匹配,完 成滚动轴承的故障诊断。 实验结果表明,与 FEWT 相比较,改进的快速经验小波变换能够获得更理想的信号分解结果,包络频 谱中的故障特征频率峰值更为明显;改进方法实现了 EWT 信号分解的性能的改善,提高了滚动轴承故障诊断的可靠性。

摘要:高光谱图像具有波段多、波段间相关性强的特点,导致高光谱图像信息冗余,造成维数灾难、难以分类的问题,为此提出 了一种基于线性判别分析(LDA)和极限学习机结合的高光谱图像降维分类方法。 该方法首先通过 LDA 对高光谱数据进行降 维处理,克服高光谱图像信息冗余等问题的同时,尽可能保留图像的特征信息;降低光谱图像维度后,采用极限学习机(ELM) 对高光谱遥感图像进行分类识别。 所提方法应用于 Pavia University 和 Salinas 高光谱图像处理,分类精度分别达到了 98. 78%和 99. 94%,有效提升了高光谱图像的地物分类性能,具有较强的实用性。