基于超声背向散射积分的微波热疗无损测温

旨在探索一种基于超声背向散射积分的微波热疗无损测温方法,利用水浴加热实验系统,以新鲜离体猪肝组织为研究对象,通过采集不同温度下的超声原始射频信号,分析各温度下组织的背向散射积分,建立背向散射积分与温度相关性模型用于微波加热实验过程中温度的检测.所建相关性模型为:超声背向散射积分值为0.062×t+3.591;该模型在低温段(≤70℃)测温误差较小(<5℃),在高温段(>70℃)测温误差较大(>10℃).研究结果表明:超声背向散射积分可用于常规热疗无损测温;微波热疗温度分布不均使得检测较为困难;利用正常与热凝固组织背向散射积分的差异进行热凝固区检测具有一定优势.     

基于二极管的热式流量传感器的设计与实现

设计并实现了一种基于二极管的热式流量传感器.传感器由两个感温二极管和一个加热电阻构成,其中一个二极管作为测温元件感测流体温度,另一个二极管和电阻封装到一起感测流体流速.使用Multisim软件对包含传感器的桥式电路进行了仿真,分析了输出信号与两个二极管温差的关系.并设计了以单片机为核心的信号测量处理电路,给出了流量为10～100L/h的测量结果.     

基于BP神经网络的铂铑热电偶的非线性校正

热电偶是工业中广泛使用的测温元件,由于其自身的物理特性的限制,其输出热电势与被测温度之间存在着一定的非线性,这将增大温度的测量误差,从而影响测量精度。针对这一问题,提出了基于BP神经网络的非线性校正算法,以热电偶的热电动势为输入信号,以与其相对应的温度值作为输出信号,给出了前馈型BP神经网络的结构和训练权值的方法。通过实验仿真结果对比可知,此方法降低了热电偶测温的非线性误差,便于操作,大大提高了铂铑热电偶在温度测量中的测量精度。     

肿瘤微波热疗三维温度场热域控制及红外热成像

研究了肿瘤热疗过程中正弦调制信号控制微波辐照时的均匀仿真模型内部三维温度场分布以及热域体积.为使肿瘤区域内产生有效的热效应,提出正弦信号调制微波输出,对三维分层仿真模型中各层的温度进行红外热成像分析,然后对三维温度场进行光线投射重建,测量三维有效热域的相对体积,分析讨论正弦调制微波功率和周期对生物组织加热区域内温度分布与三维热域相对体积的影响.结果表明,正弦调制信号控制微波加热可有效控制生物组织内部的温度分布;采用提高正弦调制微波功率、在一定范围内改变调制微波的周期的方式来提高生物组织加热区域内的热效应和热域体积,可为肿瘤微波热疗三维温度场热域控制、观察与测量提供初步依据。     

低噪声红外人体探测器前置放大电路的设计

在分析了热释电红外传感器输出信号特征的基础上,针对常见红外探测器前置放大电路的缺陷,设计了一种基于AD转换技术、利用MCU进行信号处理的单电源工作双端输出差分放大电路．实验结果表明,该放大电路能有效降低探测器内共模噪声和环境温度波动对输出信号的影响,输出信号频率与幅度体现了人体移动速度、移动方向等信息．     

热释电红外传感器用自校正积分放大器的设计

提出了一种热释电红外传感器用微功耗、智能型积分放大器的设计方法.这种放大器的放大倍数正比于积分时间的平方,可同时完成对微弱电压的积分方式放大及脉宽调制,具有抗干扰能力强、线路简单等特点,特别适用于输出电压很微弱的热释红外传感器.该放大器结合MK系列单片机,可设计出性能稳定、电路简单、成本低,且具有自动校正能力的热释电红外控制器.     

基于多光谱技术同时测量超高温材料的温度和热扩散率

采用传感器复用技术对超高温试样的温度及热扩散率进行精确测量。根据比色温度计测量原理,推导了计算被测物体表面温度的通用计算公式,讨论了将高温非金属材料视为灰体的可行性,探讨了采用两个探测器分别对两个温度区间的温差信号进行测量的方法,设计了利用传感器输出信号同时对温度和温差进行测量的高精密放大电路,并介绍了相应装置的研制情况。标定结果表明,这套高温计的测量范围为1073~3773 K,测试误差小于1%。对SRM 8424标准试样在1073~3273 K温度范围内的热扩散率进行了测量,与NIST的测量数据(1073~2673 K)相比,最大测试误差为4.34%。本研究结果实现了对超高温材料温度和热扩散率的同时测量,为该领域测量装置的研制提供了一个新思路。     

基于Z元件的在线轴温检测系统

针对铁路运输轮毂过热现象,采用Z元件作为测温传感器,以Z元件的脉冲频率信号输出方式作为工作方式,提出了利用单片机系统对多点轮毂温度进行采集处理的检测方法.经模拟运行证明,该系统使用方便,可靠性强.     

一种低流速气体流量传感器的研制

提出一种基于温差测量原理测量低流速气体流量的方法并进行了实验验证.传感器由一对集成温度传感器芯片与片状铂电阻热源构成,专门设计的片上恒流供电电路保证了热源加热功率的稳定.对该流量传感器样品进行测试,结果表明它能够提供与方根流速近似成线性关系的输出.在低于0.5 cm/s的低流速下,该传感器具有数十至数百毫伏的输出信号幅度,其测量下限可低至0.5 cm/s.这与理论分析结果基本相符.该流量传感器在低流速条件下具有高灵敏度和较高的稳定性.     

钛合金TC4和TC11铣削温度的测量

针对TC4和TC11两种钛合金高速铣削设计搭建温度测量系统测量铣削温度.温度测量系统主要由半人工热电偶、放大器、温度补偿传感器、数据采集卡等组成.钛合金的高速铣削温度通过NiCr与钛合金组成半人工夹丝热电偶测量,使用集成温度补偿模块作为热电偶丝的温度补偿电路的传感器,降低温度补偿方法的复杂性.热电偶信号与温度的补偿信号通过数据采集卡采集.测量过程中地电位不等产生的干扰可以通过导线直接连接两处地电位进行降噪处理.试验结果可以证实应用以上方法设计组建的测温系统可以测量到刀具的铣削温度以及有效的降低采集过程中的干扰.     

电磁超声用大功率高频激励源研制

为了提高电磁超声换能器的换能效率,采用大功率高频激励源是一种有效的解决方法.针对提出的一种DE类射频功率变换器技术,建立了DE类射频功率放大器拓扑结构及其电路参数的设计方法.通过对DE类功率放大器电路仿真分析,利用TMS320F2812型数字信号处理器( digital-signal-processing,DSP)作为主控芯片,结合外围温度传感器、电流传感器、电压传感器实现了大功率高频激励源的驱动控制.通过选取UCC27531作为金属氧化物半导体盗效应管( metal-oxide-semicondutor-field-effect-transistor,MOSFET)驱动芯片,并以IRFP460作为开关器件构建变换器主电路,实现了功率MOSFET的高速驱动.实验结果表明：基于DE类谐振变换器设计的激励源,工作状态稳定,性能指标达到最大输出功率1.1 kW、负载电压峰峰值约270 V、负载电流峰峰值约26 A、最高输出频率1 MHz,能够满足电磁超声换能器的工作要求.     

光栅莫尔条纹信号非正弦性误差修正

为了提高光栅传感器的测量精度,提出了一种莫尔条纹信号非正弦性误差修正方法.通过三角函数变换建立修正模型,并依据泰勒级数迈克劳林展开式建立光栅传感器输出信号正弦性修正方程.以非线性模型中常用的最小二乘参数估计方法建立代价函数,采用粒子群算法对修正方程中的参数进行辨识,实现对光栅传感器输出信号的修正.针对修正前后采样数据的误差进行分析,光栅传感器输出信号误差峰峰值由110″降低至24″,其正弦性得到了改善.实验结果表明,该方法有效地解决了光栅传感器在复杂工作环境下输出信号非正弦性导致的精确性和稳定性问题,提高了光栅传感器的输出信号精度,增强了其对复杂工业现场的适应能力.     

用超声波传感器提高比较距离大小精度的设计

用超声波测距会产生由传播速度和传播时间所引起的误差,因此用传统的超声波传感器测距的方法比较距离大小,在做了各种比较复杂的修正之后存存在一定误差,精度一般在厘米级别;而对距离的比较转变为先后到达顺序的比较后,可完全避免传播速度和传播时间所产生的误差,然后据此设计出一个简单、巧妙的电路,来实现到达顺序的比较,可使理论误差控制在1微米之内.     

数据采集与解析计算相结合的温度快速测量

提出了能够实现温度快速测量的等间隔3点采集计算测量法,将数据采集与解析计算相结合,先等间隔采集3个时刻的传感器温度值,再经解析计算得到被测介质温度。该方法数据采集点数少,解析计算严谨简单,易于在以微处理器或信号处理器为核心的测试系统中实现,可以避免基于复杂原理和算法的其他测量方法存在的误差因素。该方法的测量速度取决于系统电性能,与传感器热惰性无关,适用于各种接触式温度传感器快速测量各种介质温度。     

基于FFT超声波传输时间测量的误差分析

为精确测量高斯白噪声背景下超声波的传输时间,不仅要考虑传统相位差测量中的高斯噪声误差,还要考虑A／D量化误差所带来的影响。应用误差理论,推导了正弦信号A／D量化误差,并得到了总误差均方根公式,进而得出传输时间误差的计算公式。为了避免电路和传感器的干扰,采用传输距离不同的同源双路正弦发送信号。理论和仿真结果均表明：在超声波信号频率为40kHz、信噪比为25dB、采样点数为2048、A／D位数为11位、采样率为200kHz的情况下,传输时间的测量误差小于10DS;在超声波信号频率未知时,而其他条件相同的情况下,FFT相位差频率校正法也能很好地估计超声波传输时间。该方案的实现为实际工程应用提供了依据。     

Design of the discriminator for tracking the loop under short-delay multipath interference

The traditional multipath eliminating methods have poor performance under short-delay multipath interference and therefore a discriminator constructing method for tracking the loop is presented. Firstly, from the analysis of the output characteristics for in-phase/quadrature-phase early, late, and prompt channels under the short-delay multipath, an improved late channel is constructed. The output of the loop discriminator is defined as the normalized function of the power difference between early and late signals. It made the error between the code phase of the direct signal and that of the local estimated signal is less than the pre-determined threshold. Theoretical analysis and simulation results show that, compared to traditional methods, the multipath mitigation technique based on the improved loop discriminator can suppress the code tracking errors produced by the multipath when the relative delay is less than 0.5 chip and effectively inhibits short-delay multipath interference, thus improving the tracking and measurement accuracy in navigation and docking systems.     

电压传感器结构设计及误差特性研究

电力系统对电压的测量主要采用电磁式电压互感器,需进行二次变压,才能将电网上的信号变为电子测量装置可用的信号。本文中的电压传感器采用电阻分压,可将初级电压直接转化为10V以内的微信号,以供测量保护用,装置具有体积小、传输频带宽、不存在饱和问题、无谐振点等优点。从路的角度分析了该分压器的误差特性,从场的角度比较了几种传感器结构方案,分析了各方案的幅值误差、相角误差及最大场强,从而得到一种最佳方案,并分析了该方案的幅值误差的频率特性。     

测量微振动的光纤Sagnac干涉传感器

提出了一种光纤Sagnac干涉传感器,用于固体表面传播的超声波产生的微弱振动检测.当超声波信号在固体中传播并作用于光纤传感器的敏感环时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制;通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,获得了超声信号的频率特征.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体中传播的超声波的频率特征识别.