FPGA与单片机在RLC测量系统设计中的应用

提供了一种采用FPGA和单片机实现自动测量RLC参数的测量系统.系统以C8051F020 MCU 单片机作为系统控制器,利用直接数字频率合成(DDFS)技术使用FPGA来产生测试用正弦波,利用电抗元件串联分压原理,实现对电阻、电容、电感的精确测量.本测量系统结构简单,并进行了抗干扰设计,使其具有较好的抗干扰能力,保证系...     

ECT系统杂散电容分布研究

对基于FPGA的ECT系统中存在的杂散电容进行分析和研究,其中包括电容传感器杂散电容、高速PCB的工艺杂散和寄生电容、集成电路芯片引脚间与电极引线间的串扰,并提出减小相应杂散的措施。     

ECT系统微弱电容检测

针对电容层析成像系统电容检测信号微弱的特点,使用交流法电容测量电路,依据直接数字合成技术原理,以AD9953为核心,设计双路正弦信号发生器电路。根据相敏解调原理,通过四象限模拟乘法器AD734和滤波电路,对信号进行解调,获得直流信号。为了简化数据采集系统,使用多通道切换开关电路,实现了单通道电容检测。最后应用该系统测量管道空管和满管的电容值,较好地解决了电容层析成像系统微弱电容检测问题。     

基于FPGA的Sobel边缘检测算法研究与实现

针对某中小河流水文监测系统对水位实时监测的需求,提出利用现场可编程门阵列(FPGA)外接监控摄像头采集图像,结合Sobel边缘检测算法,完成系统设计并在FPGA上实现。实验结果表明:利用FPGA硬件系统较好地实现了Sobel边缘检测算法,呈现出的图像边缘信息也较为理想,能够满足监测系统的需求。     

输油管线检测系统的设计与实现

为了实时检测输油管线的压力与流量,设计了一种基于FPGA的双路并行数据采集系统。详细讨论了FPGA数据采集部分及发送部分的逻辑控制;FPGA与ARM之间的数据通信。ARM植入Linux操作系统,论述了Linux系统下LED等外设的设计和实现。本系统已成功用硬件实现,其性能和指标均达到应用要求。     

基于CDC技术和虚拟仪器的液态物质相对介电常数测定仪的研制

提出了一种基于电容数字转换器(CDC)技术和虚拟仪器检测方法,设计了一种基于PCB技术的叉指电容液体物质检测传感器,并以此为基础研制了液态物质相对介电常数测定仪器。仪器采用的CDC芯片为AD7745,虚拟仪器数据采集卡为USB6008,设计实现了AD7745芯片宽范围电容检测的硬件电路。通过对几种液态物质相对介电常数的检测结果来看,仪器具有较好的检测准确性和重复性。     

基于CDC技术电容层析成像系统的研究

针对电容层析系统中的微小电容的检测问题,设计了一套以AD7746为核心芯片的微小电容在线检测装置,该装置是以八电极圆形管道为模型,通过电容数字转换技术(CDC)对微小电容进行检测。与传统的AC电桥测量装置相比,电容检测电路得到简化;与充/放电原理电容检测相比,不存在电荷注入和零点漂移,提高了电容检测系统的稳定性和精确性。同时利用有限元计算了灵敏度,使用线性反投影法(LBP)进行成像,该装置对实际的两相流在线检测具有非常重要的现实意义。     

顺和选煤厂自动化控制技术应用的体会

论述了顺和选煤厂自动化控制技术,采用对射光电接近开关和射频电容料位计检测溜槽堵塞情况,采用电感式接近开关检测刮板输送机链断连接状态;通过将设备网与现场总线网络挂接,实现了无人值守;运用现场视频监控和调度通讯设备,实现了集控远程汽运装车。     

基于单片机AT89C51的粮食水分检测系统

利用AT89 C51微控制器和水分检测传感器设计了一个粮食水分检测系统.分析了电容水分检测传感器的工作原理及信号检测电路的实现过程,阐述了数字温度传感器、键盘、LED显示器及A、D转换器与单片机的接口方式,给出了系统软件工作流程.通过系统软、硬件联机调试,实现了粮食水分检测,能够满足粮食收储等环节的应用.     

电容层析成像系统标定方法与参数修正

在实际的气 /固两相流应用中 ,对于最高固相浓度较低场合 ,需对量程做调整 ,而由于受传感器绝缘管壁的影响 ,其量程变化与固相含率并非为线性 ,采用求解管壁和内腔电容的方法可实现对系统量程的调整。另外对系统零点的跟踪 ,在传感器少量磨损的情况下可实现对系统测量的局部修正以提高系统检测精度 ,仿真实验表明 :利用系统零点的跟踪数据提高电容检测精度具有一定的效果 ,同时可利用相隔 1电极电容的变化量实现对系统再标定需求的指示     

气液两相流电容传感器相浓度测量特性

为了考察两种电容传感器(对壁式及双螺旋式)测量气液两相流相浓度的适应性,搭建了垂直上升气液两相流电容传感器测量系统。实验表明对壁式电容传感器测量分辨率较差,而双螺旋式电容传感器对相浓度具有较高的分辨能力。采用时频分析方法对电容传感器波动信号进行了分析,发现两种电容传感器的时频联合表达均能清晰地表征流型运动特征,并可对流型进行有效辨识。最后,基于双螺旋式电容传感器测量信号,建立了气液两相流漂移模型,取得了对段塞流和混状流分相表观流速较好的预测结果。研究表明,双螺旋式电容传感器在气液两相流流动参数测量上具有较好的应用前景。     

基于ECT和蚂蚁算法的油气两相流空隙率在线测量

基于电容层析成像系统（ECT）和蚂蚁算法，提出了一种油气两相流空隙率在线测量的新方法。该方法利用电容层析成像系统12电极电容传感器所获取的66个测量电容信息，首先根据电容层析成像系统所获取的流型辨识结果确定对应流型下的实际空隙率测量模型参数f和b，然后利用蚂蚁算法的信息素信息，找到当前测量状态下对空隙率起主要作用的组合电容集合和相应的权重系数，从而实现空隙率测量。与流型相对应的空隙率测量线性模型参数f和b基于先验数据通过最小二乘方法确定。油气两相流的实验结果表明，该方法对空隙率的在线测量是有效的，避免了复杂的图像重建计算，实时性能佳，测量时间小于0.08 s。在几种典型流型下，提出的空隙率测量方法与常用的快关阀方法相比最大测量偏差小于5.5%。     

电容层析成像技术在线测量气固流化床空隙率的研究

基于电容层析成像技术，提出了一种在线测量气固流化床空隙率的新方法。建立了相应的12电极电容层析成像气固流化床空隙率测量系统，可同时实现气固 流化床空隙率分布的在线显示和整体空隙率测量。选择加权反投影算法进行图像重建以保证空隙率分布显示的实时性和有效性。采用Tikhonov正则化原理和ART算法相结合的组合型新图像重建算法来实现整体空隙率的测量。Tikhonov正则化原理用于克服图像重建过程中的不适定问题，ART算法用于提高最终重建图像的质量。研究表明以上提出的空隙率测量新方法是有效的。空隙率分布在线测量的速度可达25幅／秒以上，整体空隙率测量的最大误差可小于5％。     

基于LabVIEW的陶瓷物料水分检测的复阻抗分离法

针对当前电容式水分测量仪所存在的问题,提出一种基于LabVIEW平台的全新测量方案—数字化复阻抗分离法,即将电容传感器中的电阻分量与电容分量分离,并提取与水分测量有关的电容分量,消除电阻分量对测量精度的影响。从而提高了水分测量仪的测量精度,同时也将电容式水分测量仪的应用范围扩大到对陶瓷浆料等高含水量物料水分的检测。     

ECT imaging of three-phase fluidized bed based on three-phase capacitance model

In this work, the electrical capacitance tomography (ECT) with neural network multi-criteria optimization image reconstruction technique (NN-MOIRT), early developed by the authors, is applied to imaging bubble column and three-phase fluidized bed systems in the real time manner. Air, norpar (paraffin) and glass-beads are used as the gas, liquid, and solid phases, respectively. A three-phase capacitance model coupled with a two-region model is proposed to attain the gas holdup and the solids fraction from the permittivity maps of the three-phase system. The two-region model assumes that the solids fraction in the emulsion phase in the no bubble region is the same as in the bubble region. The three-phase capacitance model combines series and parallel capacitance connections among gas, liquid and solid components to relate the three-phase permittivity to each phase holdup. A direct image calculation to obtain the gas holdup from the permittivity map of the three-phase system is also performed by determining the permittivity threshold for the gas bubbles. Comparisons of the gas holdup obtained by ECT with that obtained from liquid head measurement showed a good agreement, validating the applicability of the model and its associated image calculation.     

基于数据驱动的卷积神经网络电容层析成像图像重建

针对电容层析成像技术的图像重建问题，提出了基于数据驱动的卷积神经网络图像重建方法。根据气固两相流的流型特点，通过数值模拟的方法随机生成了60000组介质分布图像，并利用有限元法计算了与之对应的电容向量，从而建立了一个“电容向量-介质分布”数据集；然后根据电容层析成像图像重建特点建立了卷积神经网络模型，对数据集中的训练集进行学习和训练，并利用测试集对训练结果进行了验证与评价。在此基础上，对获得的ECT图像重建卷积神经网络模型进行了静态实验和流化床测试实验研究。模拟和实验结果表明：所建立的卷积神经网络能较好地实现ECT图像重建，可直接用于流化床内的颗粒浓度分布测量。     

基于ANSYS的气/液两相流电容相关流速测量仿真研究

以气/液两相流互相关测量系统为研究对象,采用MATLAB建模仿真方法,研究由电容传感嚣构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理.并针对电容传感器的"软场"特性,利用ANSYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系,采用Monte-Carlo方法建立气/液两相流流动模型,研究"凝固流动图型"、"非凝固流动图型"以及速度...     

电容法测量注汽井干度机理研究与电路实现

摘要针对当前油田进行热注蒸汽开采稠油时干度测量的重要性,提出一种蒸汽干度在线测量的电路设计方法,采用单片机、积分器及比较器等器件组成系统电路;利用集成的双重斜波测量传感器电容值,根据电客与湿度的关系可知蒸汽干度值,实现了蒸汽干度的在线测量,提高了测量精度。     

利用电容层析成像技术快速测量油气两相流空隙率的研究

基于12电极阵列式电容传感器电容测量信息,提出了一种油气两相流空隙率测量的新方法.该方法在实际测量过程中,首先对当前流型进行辨识,然后应用相应的空隙率测量模型计算空隙率.空隙率测量模型本质上是不同流型下对空隙率测量敏感的多个测量电容的最佳组合,该组合采用改进的遗传算法并辅以偏最小二乘获得,而流型辨识的结果则是采用电容层析成像技术结合模糊模式识别技术获得.实验结果表明,提出的空隙率测量新方法是有效的,测量精度满足工业应用的要求.