高速运动物体制动全过程测量

介绍了一种基于激光光幕测速原理的新型测速系统,利用固联在运动物体上的参考齿形挡光板、一对激光发射/接收装置和大缓冲容量、大动态范围的高速计数电路,在制动行程内,实现运动物体从较高初速至准静态的全过程速度测量.介绍了测速系统的工作原理和硬件设计,并进行了误差分析.现场试验的结果证明该方法能对准静态速度至65 m/s的速度范围进行准确测量.在齿形板齿间距3mm情况下最高速段能保证200个测量脉冲,测时误差最大为0.125 μs.高速段测速误差在0.833%以内,低速段误差在0.334%以内.     

基于红外线光电开关的测速系统设计与应用

随着现代科技的不断进步,各个领域对测速系统的应用越来越多,同时也对测速精度的要求日益苛刻。文中提出一种基于红外线光电开关的测速系统,采用NI6251高速数据采集卡以及LabVIEW软件设计代替了传统的基于单片机或FPGA等自行设计的硬件电路所组成的数据采集分析系统,提高了测速系统的可靠性和测量精度。文中介绍了整个测速系统的工作原理、结构设计和软件设计,并进行了系统的误差分析。现场试验结果证明,该方法能够将高速直线运动物体的测试误差保证在0.0015%以内。     

水下测速涡轮传感器动态实验研究

水下高速运动体可利用前置涡轮传感器来测量其自身运动速度。建立了水下测速涡轮传感器的动态方程,并分析了其在稳定加减速下的响应规律。利用高速水洞设备,设计了加减速的动态过程实验,并对实验结果进行了分析。理论分析和实验结果表明：动态模型与实验结果基本吻合,动态下的运动规律与稳态变化规律基本相符。与静态测量值相比,此水下涡轮测速方案在加减速过程中存在动态误差,其中加速过程误差较大,在实际测量中需要修正。     

基于单目视觉测量运动物体速度的研究

为了实时准确地测出运动物体的速度,提出了一种基于单目视觉测量运动物体速度的方法。该方法采用便携式摄像机对运动小球进行视频采集,以VS2010平台下的开源库OpenCV为开发平台,利用帧差法对运动目标进行检测。所设计的测速算法能够实现对运动小球的水平速度和垂直速度的检测。实验证明,所提测速方法能有效地测出运动物体的速度,且准确度比较高。     

基于MEMS加速度传感器的位移检测系统

为了实现对物体运动位移的检测,设计了一种以国产高精度MEMS电容式加速度传感器MSCA3002为核心,24位高精度A/D转换器ADS1255,高性能ARM处理器LM3S2B93为主控制器的位移检测系统,并详细给出该系统的硬件电路及其软件算法设计。系统将传感器检测到的物体运动的加速度,经过积分算法转换为物体运动位移。实验结果表明：系统采样精度高、速度快、误差小,A/D转换器对加速度信号的检测精度能达到0.4%,积分后对位移的测量精度能控制在3%左右,很好地实现了对运动位移的检测。     

膛内惯性测速系统设计

弹丸的膛内运动参数可以反映火炮工作状态特性,针对常规火炮弹丸内弹道运动测速需求,设计了基于MEMS加速度传感器和姿态传感器的膛内惯性测速系统;采用Kalman滤波和四元数姿态解算算法对传感器数据进行FPGA片上处理,实现了从弹丸挤进到出膛运动过程的时间记录,成功获取弹丸内弹道运动过程中加速度、速度和位移变化;实验结果表明,相对激光区截测速方法,该系统出膛速率测量误差小于2.93%;相对火炮身管原参数,出膛位移测量误差小于1.85%,为内弹道过程弹丸运动参数测量获取提供了技术支持,对火炮系统设计评估具有重要意义。     

光电耦合器在干扰弹测速系统中的应用

对干扰弹炮口初速的精确测量是顺利进行试验的基础条件。提出了一种采用漫反射式光电耦合器测速的方法。该光电耦合器是集发射器和接收器于一体的传感器,当有被检测物体经过时,漫反射回来的光被探测器接收转换为电信号并采集到计算机进行数据处理。介绍了干扰弹测速系统的结构、工作原理与驱动电路,并测量了光电耦合器的响应速度,最后,利用该系统对干扰弹的速度进行了测试,给出了试验波形。试验证明:该方法具有体积小、电路简单、成本低、灵敏度高等优点。     

水下自动武器后坐能量测试传感器的结构优化设计

为解决水下自动机运动参数测量过程中现有测速传感器内部铁心线圈产生涡流影响测量精度的问题,提出一种基于电磁感应原理的永磁型感应测速传感器的结构优化方法.以环氧树脂板代替传统传感器的金属铁芯,在其上用漆包线紧密缠绕一层线圈作为速度线圈,在速度线圈表面利用丝包线等间距正反多圈间绕而成位移线圈,并且在速度线圈与环氧树脂板之间加入一层坡莫合金片,保证线圈铁芯的高导磁率,提高传感器的灵敏度;同时设计了信号调理电路,并将其封装在传感器内部.经过试验验证:改进后的传感器灵敏度更高,动态特性更好,测试信号更精确,能更真实地反映自动机的运动规律.     

基于嵌入式多信息融合的列车测速定位系统

列车的测速定位是提高列车运行安全及运输效率的关键技术。为此,根据国内外研究发展现状,提出一种基于嵌入式多传感器信息融合的列车测速定位系统。通过轮轴速度传感器、多普勒雷达速度传感器、加速度计和查询应答器采集列车的状态信息,并在嵌入式系统中利用联邦Kalman滤波及融合技术对信息进行处理,实现测速轮径的自适应校正以及空转／滑行的检测与补偿,减小由于车轮磨损、空转、滑行、环境等因素造成的列车测速定位误差。Matlab仿真结果表明,该系统能够有效提高列车测速定位的精度。     

基于高速摄影图像的轻气炮弹速测量研究

目前对轻气炮弹丸测量的方法通常采用磁测速、激光遮断测速两种方法,这两种方法受到弹丸材质、尺寸、弹前激波等影响时易导致测量结果失效;针对此类问题,提出了一种可靠性更高的基于高速摄影图像模板匹配的轻气炮弹丸速度测量方法;利用高速摄影相机、辅助光源、刻度标尺等组成高速弹丸摄影系统,设置高速弹丸拍摄方案,得到轻气炮弹丸在观察室运动过程的高速摄影结果;采用弹丸目标模板匹配的方法对摄影结果进行计算,得到弹丸运动过程中的位置信息从而得到弹丸速度;将计算结果与激光遮断测速方法得到的速度值进行了对比,满足试验要求,证明了该方法既能可独立作为轻气炮发射弹丸测速手段,也可为现有测试手段提供有效校核.     

基于FPGA的无人机气压高度测量系统设计

从无人机气压高度测量的原理出发,介绍了数字式气压高度测量系统的组成和工作原理,并详细论述了测量系统各组成部分的电路设计以及程序设计流程图,最后通过测试验证了以FPGA芯片为核心的无人机气压高度测量系统的可行性,分析了系统的误差来源.由于FPGA具有可靠性高、速度快、逻辑功能强等特点,有效地解决了单片机在高速无人机大气数据测量系统中处理速度较慢、实时性较差的问题.     

边远岛气压温湿集成测量系统设计

气压、空气温湿度是海洋气象的重要观测内容;介绍了采用新型压力传感器MS5534C和温湿度传感器SHT15构成的集成测量系统在边远海岛气象监测中的一个应用实例,描述了这两个传感器的基本特性及其与微控制器C8051F120的硬件接口设计和软件控制方法;给出了RS-485总线接口电路设计、软件设计及其集成方法;系统经检定表明,气压的最大误差是-0.29hPa,温度的最大误差是-0.19℃,湿度的最大误差是-3%,优于项目的设计指标;实际应用证明,该系统具有精度高、功耗低、维护方便和可靠性高的特点。     

基于磁传感器组合的运动物体姿态解算

姿态参数的测试是运动物体测试过程中的重要指标。针对角速度陀螺仪在高速运动中姿态角的测量误差较大,提出了基于加速度和线圈式磁传感器的姿态测量组合。线圈式磁传感器的输出值包含了载体的转速和角速度信息的综合,求出载体的角速度信息,通过扩展的全姿态四元数算法进行数据融合和姿态解算。在三轴转台上进行半实物的仿真实验,验证算法的正确性,在解算过程中无须知道当地磁场大小,方法简单易行。     

压力传感器信号调节电路设计及误差补偿技术

介绍压力传感器的信号调节电路设计方法和测量误差的软、硬件补偿技术。     

高精度随钻测斜仪的设计

选用国产传感器并进行补偿算法和信号处理算法研究,设计了高精度的随钻测斜系统。介绍了随钻测斜仪的主要测量原理、测量参数,详细说明了本系统的设计原理图、测量方法、硬件电路、软件设计。     

基于AVR单片机的超声波测距系统构建

为了提高超声波测距精度,构建了基于AVR单片机的测距及数据处理系统。分析了超声波测距的原理,以AVR单片机为处理器设计了超声波产生和发射电路、超声波接收和信号处理电路以及温度测量和补偿电路等。针对温度对超声波速度的影响,根据超声波速度与温度的关系,设计了超声波速度补偿算法。为了提高回波时间测量准确性,减小随机噪声及空气中其他杂散播干扰的影响,采用均值数字滤波方法,对计数时间进行处理。实测结果表明,在3cm~400cm范围内,超声波测距系统测量数据准确,最大误差为0.66cm。     

一种基于振弦式传感器测频方法的实现

设计了一种基于振弦式传感器的测频方法,介绍了振弦式传感器的工作原理,详细介绍了测频方法的设计思想、硬件电路组成和工作原理及软件设计流程。实验表明:利用本方法测量频率的分辨力为0.01Hz,与XPO2型频率测定仪测量的差值均在2Hz以内。具有设计思路清楚、硬件电路简单、激振可靠、激振频率可控、信号灵敏度高、操作简单、数值显示、价格低廉、连续快速检测等特点,具有较好的应用前景。     

基于霍尔效应的长行程速度测量方法的研究

介绍了一种采用霍尔开关作为测速传感器、工控机进行数据处理的长行程速度测量方法。具体介绍了测量系统的测量原理、硬件构成和软件设计等。该方法具有系统简单实用、价格低廉、测量范围广、频响快、可同时进行多点测量等优点     

基于弹载测速的微型磁通门集成系统研究

在介绍磁通门传感器基本工作原理的基础上,对磁通门如何应用于测量弹丸转数的原理及方法进行了分析.针对现有磁通门的一些不足,设计了微型化的磁通门探头及与之配套的电路,从而集成制作出传感器系统样机.对样机进行相关的试验并记录其输出信号的波形,对其计数后即可获得弹丸的转数,经验证,系统基本满足了弹丸初速测量的要求.