阵列式静电传感器灵敏场分布特性

粉体的气体输送过程中,颗粒的荷电包含了粉体速度、浓度及颗粒尺寸等大量信息,阵列式静电传感器是获取这些信息的重要手段,但由于静电传感器灵敏场的非均匀性,流型变化会给测量造成较大的误差。该文基于点电荷思想建立了阵列式静电传感器的三维静电场数学模型,并应用有限元法系统地分析了阵列式静电传感器的结构参数(包括电极的长宽尺寸、屏蔽罩的长度和半径,绝缘管道的厚度等)对传感器灵敏场分布特性的影响。最后结合理论分析和实验,证实了模拟结果的准确性,从而为实现阵列式静电传感器的优化设计提供了理论依据。     

滑油磨粒在线传感技术研究进展

航空发动机的轴承和齿轮等区域的磨损,是造成发动机故障的重要原因。磨损产生的磨粒蕴含着有关旋转部件磨损状况的重要信息,对滑油中的磨粒进行在线监测是诊断旋转部件潜在故障的一种有效方法。首先分析了滑油磨粒的产生机理与表征研究进展,陈述了磨损特征与磨粒特征的关系及磨粒的典型特征,然后重点介绍了光学法、电磁法、声学法和能量法等发动机滑油磨粒在线监测技术,论述了各种技术方法的监测机理、技术特点、研究进展以及局限性,最后系统讨论了滑油磨粒在线监测的发展趋势和面临的挑战。     

油/气两相流高速电容层析成像可视化系统

利用电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术,设计了一套应用于油/气两相流检测的高速实时可视化系统。系统硬件采用基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的全数字化数据采集及处理模块和USB通讯接口,可实现高速数据采集及传输;同时采用基于总变差正则化的图像重建算法重构被测介电分布,该算法具有较好的成像分辨能力和边缘保持性。实验表明,该系统重构图像具有较高分辨率和实时性,同时系统软件功能丰富、界面友好,可以满足实际应用对两相流可视化的要求。     

电感式磨粒传感器线圈参数对磁场均匀性影响研究

磁场均匀性是影响电感式磨粒传感器检测精度的重要因素,为了提高传感器磁场均匀性,研究线圈参数对传感器磁场分布规律,根据磁场叠加原理,建立了电感式磨粒传感器三线圈数学模型,推导出传感器磁场计算公式,提出磁场均匀性评价系数K。对电感式磨粒传感器磁场进行仿真,分析了线圈内径、线圈宽度、线圈间距以及线圈匝数对传感器磁场分布的影响。通过极差分析和方差分析分别得到磁场均匀性最优线圈参数组合和线圈参数对磁场均匀性影响的显著性。实验结果表明:当线圈为最优参数时,传感器对70～200μm的磨粒有良好的监测能力,磨粒在不同径向的监测结果偏差小于5%,为传感器线圈的设计提供了参考。     

基于谐波小波分解的静电传感器颗粒流动参数测量

为了对气力输送管道进行实时监控,需要对气力输送管道中颗粒流动参数进行测量。然而现有的互相关与空间滤波法大多只能获得颗粒的平均流速,如何从静电信号中提取截面流速分布等信息需要进一步研究。采用一种基于谐波小波分解的方法对环形静电传感器所得静电信号进行研究,实现了传感器横截面不同位置处颗粒流动参数的测量。为了分析环形静电传感器的频率特性,采用带式静电感应实验装置进行了实验研究,分析了静电信号的带宽与橡胶带线速度和径向位置的关系。基于不同位置处静电信号频率特性的差别,对上下游环形电极所得静电信号进行谐波小波分解,并对分解后的上下游信号进行互相关运算,获得了靠近管壁处橡胶带的速度。通过与实际管壁处橡胶带速度的对比,验证了该方法的可行性。     

多路高速同步数据采集系统的信号完整性仿真与优化设计

多路高速同步数据采集是实现阵列式传感测量系统的关键。文中针对大规模传感器阵列的测量需求,设计了一种具有数据缓存功能的多路高速同步数据采集系统。该采集系统基于菊花链结构,通过FPGA和背板网络协议,实现了信号流和数据流的双向通信。通过信号完整性仿真分析,对系统结构、网络布局、硬件设计进行优化。设计了相应的控制逻辑和通信协议,实现了384通道、50KSPS的高速同步数据采集。实验结果表明,所设计的数据采集系统能够实现多路同步测量并达到一定精度。     

基于多核结构的断路器在线监测系统设计

针对目前断路器在线监测中存在的系统处理能力较弱、稳定性不足等问题,采用了微处理器(ARM),数字信号处理器(digital signal piocessor,DSP),现场可编程门阵列(field piogiammable gate array,FPGA)三核平台实现断路器在线监测。断路器在线监测功能分为数据采集、数据运算和人机交互3部分。由FPGA控制ADS8568完成数据采集,断路器状态量通过传感器传入系统。DSP利用db2小波对FPGA采集的信号进行5次小波分解。将处理之后的数据通过基于Syslink异构的双核通信机制传输到ARM端,最终由ARM完成人机交互。该方案更加充分发挥3个控制核心的优势,使系统拥有更好的数据处理能力。通过测试,基于三核结构的断路器在线监测系统较之原来已有的系统在性能上有较大提高。     

新型ECT数据采集系统设计与实现

针对电容层析成像数据采集系统数据采集实时性问题,在详细分析ECT数据采集系统工作原理的基础上,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的新型数据采集系统。该系统以FPGA作为核心控制单元,通过控制交流激励电压信号产生,调整ECT电容传感器各电极状态,在FPGA内部对采集信号进行数字解调,以达到实时数据采集的目的。仿真实验结果表明:新型ECT数据采集系统计算精确度得到提高,数据采集速度快于传统ECT数据采集系统,系统稳定时间缩短,为ECT系统实时数据采集提供一种新方法。     

电磁层析成像技术在刹车盘缺陷检测中的应用

针对列车刹车盘缺陷检测的实际需求,提出采用电磁层析成像技术(electromagnetic tomography,EMT)对刹车盘进行缺陷检测,检测得到的数据经过图像重建后对缺陷的位置、形状和大小等分布信息进行显示。根据列车刹车盘的结构特点,设计平板型传感器线圈阵列,通过电磁场仿真软件对不同缺陷的刹车盘模型进行仿真,并使用不同算法进行缺陷成像。通过评价指标对比了不同算法的图像重建质量,仿真结果验证了电磁层析成像技术用于列车刹车盘缺陷检测的可行性;搭建了刹车盘缺陷检测的EMT实验系统,对刹车盘缺陷进行数据采集与成像实验。实验结果表明,电磁层析成像技术在高速列车刹车盘缺陷检测中具有很好的应用前景。     

圆环式静电传感器的动态灵敏度分析

粉体气力输送过程中,颗粒的速度是描述气固两相流动特性的一个重要参数,实现颗粒速度的实时检测对于了解流体内部流动状态、节能与控制具有重要的意义。圆环状静电传感器是一种非侵入式的传感器,具有较高的综合灵敏度,结构简单,适应于恶劣工业现场的环境。文中在对内嵌式圆环静电传感器的灵敏场进行三维有限元分析的基础上定义了动态灵敏度,用于描述传感器上检测信号与运动荷电粉体之间的关系。理论分析表明,传感器的动态灵敏度主要取决于传感机理、荷电粉体的空间位置及其速度(包括轴向和径向分量)。传送带实验结果表明,当传送带的径向位置保持不变时,测量信号的有效值ī 随速度单调递增;当传送带速度保持不变时,减小其距离管壁的距离d,测量信号的有效值ī关于d非线性递减,体现了核函数K(r, x)的非线性。实验结果验证了理论分析的合理性。     

变压器油中微水含量在线监测的研究

分析了变压器中水分的分布状况以及油中水分的变化情况,提出了以相对饱和度和温度为监测特征量的变压器油中微水含量在线监测的方案。采用聚酰亚胺电容式湿度传感器和温度传感器实现对油中微水含量的在线监测,并利用计算机完成数据的采集与分析。在试验变压器上进行的实验表明传感器工作正常,能很好地反映变压器油中微水含量,达到在线监测的目的。     

Pilot-plant testing of a novel electrostatic collector for submicrometer particles

A novel electrostatic collector CAROLA (Corona Aerosol Abscheider) for gas cleaning from submicrometer particles is described. The CAROLA concept is based on particle charging by corona discharge and subsequent particle removal in the grounded part of the collector. CAROLA collectors for fine oil mists and for fly ash were tested. The influence of the operation conditions on corona discharge was studied. It is shown that the CAROLA electrostatic collectors have high fractional removal efficiencies (>98% for particles >1 /spl mu/m and 95%-98% for particles with sizes 0.3-1 /spl mu/m), low operating voltages (10-20 kV), and low pressure drop (<200 Pa). The collection of charged particles without external electric field and the compact design provide a cost-effective solution for the removal of submicrometer particles from industrial off gases.     

Mathematical modeling of powder paint particle trajectories inelectrostatic painting

The trajectories of charged powder particles in an electrostatic powder coating system were modeled considering electrical and fluid forces. The mathematical model employed an iterative technique wherein the charge simulation method was used to compute the electric field strength and the method of characteristics was used to compute the charge density in the gun-to-target region. The fluid flow between the electrostatic gun and the target was modeled using interpolated experimental data assuming stagnation point flow. Particle trajectories were simulated for size range 10-40 μm and charge-to-mass ratios of -0.1 to -1 μC/g. The simulation results showed good agreement with experimental data (charge and mass measurements) at several collection points on the painting target and provided valuable information concerning particle deposition     

基于WSN的多温共配冷链信息监测系统开发

为适应多温共配的需求,提高信息化程度,监测冷链配送中温湿度信息。以NRF2401无线通信模块为核心,设计了基于无线传感网络(WSN)的多温共配冷链信息采集系统。系统包括了采集温湿度的传感器节点,组织网络和汇集数据的协调器节点,以及实时监测与数据上传的车载监测终端。对该系统进行了冷链环境测试、传感器节点功耗测试以及通信性能测试。结果表明,网络工作稳定,通信可靠,传感器节点待机功耗为0.28 mA,可以满足多温共配冷链温湿度信息采集与监测的要求。     

High-voltage electrode position: a key factor of electrostatic separation efficiency

Industry application of electrostatic separation technologies still faces a major difficulty: good results can be obtained only by adequate control of a multitude of operating parameters. The aim of the present paper is to analyze a key factor of electrostatic separation efficiency: the position of the high-voltage electrodes. Experiments were performed with two types of granular materials: chopped electric wire wastes and foundry sands. The electrostatic separator employed for the tests was provided with a wire-type corona electrode, associated - in some experiments - with a tubular-type electrostatic electrode, at various angular and radial positions, with respect to a rotating roll electrode connected to the ground. The experimental data are discussed in relation to the results of the numerical analysis of the electric field, carried out with a charge simulation program. They show that the outcome of the separation process (i.e., the weight percentage of the conductor and nonconductor fractions, as well as the purity of the recovered materials) depends on the configuration of the electrode system. The position of the electrodes affects both the particles charging conditions on the surface of the roll electrode, and the trajectories of the charged particles in the high-intensity electric field of the separator. Some recommendations could be formulated for the industrial application of the electrostatic separation technology.     

电容层析成像在滑动轴承润滑油膜测量中的应用

滑动轴承是燃气轮机、蒸汽轮机、压缩机等重型旋转机械中的关键部件,其安全稳定运行具有重大的经济意义。该文提出将电容层析成像技术用于滑动轴承润滑油膜分布的监测。根据滑动轴承的特点,设计特殊的传感器结构。将轴颈设为特殊的传感器电极,与轴瓦上的常规电极共同形成电极阵列,对轴颈和轴瓦间的环形空隙区域成像。对设计的传感器结构建立有限元模型,计算传感器电容、电极对灵敏场等,以分析传感器的特性。采用LBP和Landweber 2种算法重建滑动轴承润滑油膜分布图像,重建算法能较好地重建设定油膜分布下的图像。     

一种基于无线传感器网络的太阳能电池监控系统

为管理太阳能电池组件运行工况,设计了一种基于无线传感器网络的太阳能电池实时监控系统.该系统通过分布式无线传感器网络将各数据采集模块组成自组织网络,经过多跳路由将采集的数据汇聚到监控节点以实现实时监控.系统的数据采集模块设计主要包括ZigBee的系统级芯片CC2530以实现控制和无线通信功能,以及高精度电能计量芯片CS5464,在此基础上实现了符合IEC61036标准的智能数据采集模块.系统软件部分研究了CC2530的数据传输和与CS5464数据交互等实现技术,并基于TI的ZStack-Apps Package实现了整个ZigBee通信协议.     

基于ZigBee技术低功耗无线温度数据采集及传输

提出一种基于ZigBee无线传感器网络技术的无线温度数据传输设计方案。结合温度参数采集算法,设计了ZigBee低功耗无线温度数据采集及传输网络节点,以标准Pt100实现温度数据采集,采用掌上智能终端PDA以及上位机计算机对接收数据进行分析处理。结果表明,系统可实现在70m范围内实时传送采集到的温度数据,系统功耗〈20mA,时间同步精度较高,工作状态稳定,能够满足工业环境下的温度数据参数的远程监控。