蓝宝石晶体高温传感技术研究

针对恶劣环境下高温测量的需要,研究了一种新型光纤高温传感系统;该系统基于白光偏振干涉技术,以蓝宝石晶体为测温材料来进行温度测量,其测量温度可达1600℃.从蓝宝石晶体材料、测温原理、传感头结构设计以及信号处理方法等方面对测温系统进行理论探讨.最后,对测温系统进行了实验验证,利用现有实验条件证明了在0～700℃范围内该系统具有很好的测量精度.     

铂电阻温度计及其测量精度的分析

铂电阻温度计是温度测量中最常用的温度传感器,其测量精度是工业精密测量中备受关注的重要指标。本文在研究铂电阻温度计测温特性的基础上确定了其测温公式,并证明了利用测量公式计算测量温度可以提高铂电阻温度计的测量精度。采用本文所提测温公式计算得到的温度偏差在±0.05℃范围之内,测量精度比查表法高了一个数量级。此方法不需增加额外成本和仪器,经济实用性高。     

基于LabVIEW的高精度铂电阻测温系统设计

针对铂电阻测温的特性结合虚拟仪器技术,设计了一种高精度温度测量系统;采用四线制恒流源温度测量电路克服由于铂电阻引线带来的误差,同时利用LabVIEW软件完成曲线拟合,最后对温度测量系统误差进行了分析;测试结果表明,系统具有测量精度高、可靠性高、使用灵活等特点,当被测温度范围在8℃～100℃之间,测量的绝对误差小于±0.1℃,可广泛使用于要求高精度温度测量的领域。     

高精度温度测量系统的测温补偿算法研究

对单纯采用硬件实现精确测温难度较大的问题,设计了合适的测温补偿算法用于提高系统测温精度.采用最小二乘拟合的标校方案,实现了测温系统的温度补偿,克服了由于器件准确度不够引入的测温误差.设计巴特沃思数字低通滤波器对温度信号中的高频噪声进行有效滤波.该方法在不增加硬件电路成本和设计难度的情况下,大大提高了温度测量系统的测温精度和稳定性.实测数据验证了该方法的有效性与可行性.     

基于差分校正的FBG测温网络系统设计

为了实现在大范围被测区域内实时温度监测的功能,选用光纤布拉格光栅(FBG)测温网络,同时,为了提高系统的温度测试精度和抗干扰能力,设计了基于差分校正的FBG测温网络系统.系统在原有测试结构的基础上,增加了校正光纤探头,从而针对任意位置上个别环境变化造成的温度误差进行校正.通过理论推导,差分校正值表达式被给出,并由此设计了差分校正算法.实验采用温度控制箱使被测区域温度从20℃变化为80℃,最小温度改变量为1.0℃.实验结果显示:回波中心波长产生的偏移量和温度之间大致每1.0℃的温度变化产生35～45 pm的偏移.差分校正型测温系统的温度检测误差为0.47％,优于传统的测温系统,并且基于差分校正的测温系统受局部环境影响很小,具有较高的系统稳定性.     

航天相机用基于1553B总线高精度温度控制系统

文章介绍了一种航天相机用基于1553B总线的测温控温系统的设计,测温部分通过电阻分压的方式采集热敏电阻的电压值进而计算出热敏电阻的阻值,从而得出热敏电阻的温度,控温部分通过PID控制方法驱动加热片进行温度补偿,达到目标温度值;文中介绍了系统的原理及电路实现、软件流程,对测温过程中产生的误差源进行了分析并提出修正方案;最后给出实测数据得出结论,该系统测温精度优于0.1℃,控温精度优于0.3℃。     

基于正反馈的多通道高精度温度检测系统

为了检测微热管的传热特性,采用Pt100温度传感器搭建了8路温度检测系统。该系统以MSP430单片机为下位机控制核心,利用集成的AD模块和UART模块完成A/D转换与通信等功能。上位机用VC++开发应用程序对多路温度信号进行数据拟合,将数据实时显示,并绘制8路温度曲线。通过加入正反馈电路,显著改善了输出线性度。系统测温范围为0～150℃,具有测温精度高,可靠性好,实时性强等优点。     

基于比色测温的瞬态高温测试方法及系统实现

探索用于瞬态高温场测试的新方法具有非常重要的实际意义,针对上述问题,提出一种基于比色测温技术的瞬态高温测量系统.详细论述了该系统的基本结构,阐述了辐射测温中比色测温的基本原理和系统比色测温原理.介绍了比色测温仪通常存在的一些影响测温精度的问题,指出设计的比色测温系统在这些问题上的优越性.利用高温黑体妒对测温系统进行静态标定,提高了系统的测温精度.在2000℃～3000℃的测温范围内,测温精度达到5‰.实验结果表明,该测量系统能够满足瞬态高温场的测量要求.     

数字式恒温装置的控温系统

介绍一种用石英温度传感器作测温元件的温度控制系统.该系统用于激光倍频和光栅的制作中,系统的温度测量精确度优于0.001℃,控温精确度可达到0.05℃.     

面向管道安全监测的R-OTDR分布式光纤测温系统

针对长距离管道存在潜在泄漏及火灾等问题,提出了基于后向自发拉曼散射效应和光时域反射原理(R-OTDR)的分布式光纤温度检测方法用于管道安全监测.理论上分析了该方法在管道泄漏方面的检测原理,设计了R-OTDR分布式光纤温度监测系统,采用累加平均融合小波降噪的方法在改善系统测量精度的同时保证了系统实时性.在实验室中对系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10 km,测温量程-25℃～+200℃,测温精度±1℃,定位精度≤2 m,响应时间<3 s.同时在管道铺设现场进行了模拟实验,结果表明,该系统能够实现管道沿线温度的监测并准确定位,满足管道沿线泄漏和火灾的监测需求.     

高精度热电偶测温电路设计与分析

在工业现场影响热电偶测温精度的因素是多方面的,除热电偶本身误差外,主要是输入通道误差、冷端补偿误差和分度表非线性校正误差;围绕以上3个主要因素,设计了一种可应用于复杂工业环境的高精度热电偶温度测量电路,结合设计方案针对于前两种因素在深入分析误差内在机理基础上给出误差计算公式;针对非线性校正误差提出一种等精度最小二乘拟合校正算法,使用该算法可根据校正精度要求,将测温范围自动划分等精度区间与传统插值法相比,在不增加计算量的前提下大大提高了校正精度;提出的误差计算公式和非线性校正方法,对于高精度热电偶测温电路的设计具有适用性和重要的指导性,经实际应用验证设计方法满足了复杂工业环境下高精度的测温要求。     

变截面舵面结构全场瞬态变形测量及振动特性分析

搭建了一套全场非接触应变测量系统,对变截面舵面结构受随机载荷激励作用下的变形及振动特性进行实验研究。实验以2A12铝合金材料制成的变截面舵面结构为试验对象,采用高分辨率的相机记录舵面结构全场清晰的散斑图像,然后利用三维数字图像相关方法对其结构表面的连续变形进行直接测量,同时利用傅里叶变换对采集到的散斑图像进行振动特性分析,获得变截面舵面结构的模态频率和模态振型。为验证非接触测量得到的振动特性结果的准确性,用小质量加速度传感器得到的振动响应信号进行对比。试验结果表明,在0~500Hz的测试频段内,三维数字图像相关方法辨识变截面舵面结构前三阶模态参数与加速度传感器测量结果非常吻合,前三阶固有频率误差在2%以内,阻尼比误差在6%以内,前二阶模态振型均为弯曲模式,第三阶模态振型为弯曲扭转耦合模式,验证了三维数字图像相关的全场振动测量技术的有效性,为高温环境及非线性变截面舵面结构非接触振动测试提供依据。     

微加速度计固有频率的推导及验证

为了解决压阻式加速度计的动态特性欠佳的共性,避免微加速度计在工作过程中因为共振导致结构损坏,在结构设计过程中选择合理固有频率是至关重要的。本文就针对一种四边八梁结构的高gn值压阻式加速度计,通过力学知识,简化结构并推导出其固有频率的理论计算公式,并利用有限元仿真软件和测试高gn值加速度计频率特性的方法,对此理论公式进行了仿真和实验验证,证明此理论公式的正确性和可用性。这样,在加速度计结构的设计过程中,可以直接利用此公式计算出结构的固有频率,从而减化加速度计的结构设计和优化过程,设计出最合理的固有频率结构。     

基于图像处理的膏体推进剂火焰测温

膏体推进剂火焰温度测量对推进剂配方的研制及火箭发动机的设计具有重要意义.为了测试推进剂燃料温度分布,采用彩色CCD比色测温技术,设计了一种非接触式膏体推进剂火焰测温系统.利用黑体炉对测温系统进行标定,通过现场本生灯试验对测温系统进行精度检验,最后,对青体推进剂在开放空间内的燃烧火焰进行图像测温.结果表明方法简单可靠,基本满足青体推进剂火焰测温要求,由于系统拍摄图像实际上是火焰在CCD靶面上投影叠加的效果,对最终处理结果具有一定影响,方法仍有待改进.     

微弱应变测量传感器设计及应用

通过对现有磁致伸缩系数测量方法的分析,提出了一种非平衡电桥法测定磁致伸缩系数的新方法,并设计制作了微弱应变测量传感器,获得了温度在295 K时铁—镓(Fe-Ga)合金材料在0~60 mT磁场中的关系曲线,并建立了磁致伸缩系数与磁场的关系公式.实验结果表明:传感器能够稳定和精确地获取磁致伸缩系数,为精确测量磁致伸缩材料在磁场中的变化特性开辟了新途径,在一定程度上,解决了当前实验仪器研究中存在的超微弱信号极难测量和稳定性的问题,为以后相关仪器的研究提供了范例,可作进一步推广.     

图像灰度值自然对数比率邻域滤波方法

提出了一种新的利用图像灰度值自然对数比率邻域滤波的图像平滑方法．从现有邻域滤波模型出发,分析了其去噪原理,讨论了其规一化因子中像素灰度值相似函数存在的问题。在此基础上针对具有代表性的双边滤波模型进行修改,提出新的灰度值自然对数比率相似函数模型。新的灰度值自然对数比率双边邻域滤波模型不仅保持了原有双边邻域滤波模型较好的平滑效果,而且保留了尽可能多的细节部分,同时对于彩色图像还保持了原有图像的色彩过渡。通过实验表明,本文提出的方法达到理想的去噪效果。     

A new L-stable Simpson-type rule for the diffusion equation

The well-known Simpson rule is an optimal two-step fourth-order method which is unconditionally unstable. In the present paper we describe a new L-stable version of the method. A suitable combination of the arithmetic average approximation with the explicit backward Euler formula provides a third-order approximation at the midpoint which, when plugged into the Simpson rule, gives a third-order L-stable scheme. The L-stable Simpson-type rule (LSIMP3) obtained is then employed to derive a third-order time integration scheme for the diffusion equation. Numerical illustrations are provided to compare the performance of the new LSIMP3 scheme with the Crank–Nicolson scheme. While the Crank–Nicolson scheme can produce unacceptable oscillations in the computed solution, the present LSIMP3 scheme can provide both stable and accurate approximations.     

一种基于Monte-Carlo方法计算数学常数e值的算法

Monte-Carlo方法是一种以概率统计理论为指导的非常重要的数值计算方法,基于Monte-Carlo方法计算定积分的算法是较常见定积分近似计算方法。本文针对计算数学常数e(自然对数的底)值的问题,选择一个特殊定积分分别用Monte-Carlo方法和Newton-Leibniz公式进行计算,通过对这两个计算结果进行比较分析,从中得到数学常数e计算方法。实验结果表明,该算法具有实效性,且有较好的准确率和时间效率。     

溶氧传感器的温度特性研究及其补偿

分析了溶液中氧的溶解特性,对可高温灭菌的极谱型溶氧电极的工作原理进行了阐述,分析了溶氧传感器的温度特性.采用溶氧电极温度特性公式近似温度所引起的全部测量误差,试验结果验证了该方法的可行性.根据以上的分析,得出了温度补偿策略,试验数据进一步表明温度变化对溶氧测量有着重要的影响,文中提出的温度补偿策略简便有效,可以取得与国外先进仪表相似的性能,极大地降低控制系统成本.     

短波宽带大动态侦察接收机的设计

短波信号传输信道的多径效应和衰落特性决定了短波侦察接收机设计具有较强的挑战性,尤其对宽频带、大动态短波侦察接收机的设计提出了更高的要求。论文在介绍基于软件无线电思想和数字信号处理技术的宽带大动态短波接收机设计的基础上,重点研究、分析了三阶互调对接收机性能的影响,并给出了具体的设计方法和原理样机的技术指标。