高压激励电容层析成像系统传感器阵列设计

为了解决高压交流激励电容层析成像系统微小电容检测的灵敏度和分辨率更高给电容传感器阵列设计带来的新问题,分析了极板长度和极板张角对几个重要的传感器阵列评价指数的影响,利用仿真方法评估了不同极板参数条件下中心型、层流型和环流型的重建图像的空间图像误差,并以此为依据确定了一组极板参数.最后给出了根据设计参数制作的8极板传感器阵列模型及高压激励电容层析成像系统的图像重建实验结果.实验结果证明:所设计的传感器阵列达到了设计的预期目标,所确定的参数方法是可行的.     

基于FPGA的漏磁检测多路数据采集

针对含有大量传感器信号的漏磁检测系统中存在的数据采集卡与传感器间的信号传输瓶颈问题,应用FPGA控制多路模拟开关阵列,利用分时复用技术将多路传感器数据合成单路数据送入数据采集卡,计算机利用预定义的同步信号完成数据处理.该方法应用一根信号线和控制线完成了多路数据的传输,解决了漏磁探伤系统中数据采 集卡的输入通道数满足大量传感器需要的问题.     

机器人导航中振动检测传感器的设计与改进

针对采用传统方法进行振动检测传感器数据采集时存在的谐振失真问题,提出基于32通道VXI总线技术和阵列信号处理的机器人导航振动检测传感器改进设计方法,并对系统进行了总体设计和功能模块分析.通过均匀线列阵分布模型对检测到的振动信号进行阵列信号处理和波束形成分析,并结合32通道VXI总线数据采集技术和PXI总线数据回放技术,进行了系统模块化设计和集成.结果表明,改进的振动检测传感器系统具有较好的数据采集和信号处理能力,为机器人导航提供了准确的参量数据和控制信号输入.     

磁传感器阵列安装误差标定与补偿

针对实际工程应用中磁通门传感器与磁传感器阵列安装误差会影响磁场检测精度的问题,提出了一种能够实时有效标定及补偿安装误差角的方法.通过分析安装误差角的产生机理,建立了安装误差模型和误差修正模型,对比不同位置状态下磁传感器阵列输出的磁场三分量,得到基于三位置法求解和补偿安装误差角的方法.通过试验验证了该方法的正确性,结果表明:该方法能实时有效地标定和补偿磁通门传感器与磁传感器阵列之间的安装误差角,安装误差角标定精度在0.2°以内,相同磁场环境下磁传感器阵列输出的正反方向磁感应强度绝对值之差在100 nT以内,比未标定前提升了两个数量级,具有工程应用价值.     

钢丝绳缺陷漏磁信号的通道均衡化方法

为了获得更全面的漏磁分布信息,提高缺陷定量识别的精度,应用霍尔阵列传感器检测三维漏磁场．在霍尔阵列传感器的检测过程中,由于周向分布的霍尔的提离距离差异和励磁强度的不均匀性等会导致其输出信号出现相异性,为此,本文提出了一种漏磁信号基线预估和各通道峰值归一化相结合的方法,可有效补偿由于提离距离波动及励磁强度不均匀所造成的霍尔阵列传感器的通道相异性,提高了漏磁信号的信噪比及漏磁图像的对比度. 实验结果表明,均衡化后的漏磁图像缺陷定量检测准确率高．     

四元数在均匀圆形矢量传感器阵列信号参数估计中的应用

四元数的四维超复数结构是一种正交结构,各矢量传感器分量保持其固有的正交性,从而提高了矢量传感器阵列的抗干扰能力以及分辨力。在均匀圆形矢量阵列信号的参量估计中引入四元数理论,建立基于四元素的电磁矢量传感器阵列信号接收模型。充分利用四元数的多维正交特性,结合四元数矩阵理论及已有算法对电磁矢量传感器阵列信号的波达方向和极化信息进行联合估计,仿真实验验证了方法的有效性。并与传统的基于长矢量的MUSIC算法(V-MUSIC算法)进行比较,结果表明,基于四元素的信号接收模型可显著提高信号参数的估计精度。     

水下声传感器阵列虚拟扩展技术研究

针对水下小孔径作战平台信号处理问题,给出了声呐阵列虚拟扩展技术的性能评估方法.建立了水下声传感器阵列虚拟扩展后的数学模型,推导了阵列实阵元总数、虚拟的新阵元数和虚拟一个阵元使用的实阵元数之间的数学关系式.给出了虚拟扩展后的阵列信噪比增益数学表达式,并分析了其与实阵元总数、虚拟的新阵元数和信号入射角度之间的关系.通过对虚拟扩展后阵列波束图的分析,论证了阵列波束宽度的变化及多目标分辨能力的改变.最终通过对扩展后阵列信噪比增益及多目标分辨能力的理论分析和计算机仿真,论证了虚拟扩展技术对阵处理增益、波束宽度等阵列主要性能指标的影响,并对该技术在实际工程应用中的适用条件进行了分析.     

基于分布式传感器阵列的静态气体源定位方法

基于气体湍流扩散模型提出了适用于稳定风场的静态气体源定位方法, 采用分布式传感器阵列对空间内的目标气体浓度进行检测, 依靠多点观测结果计算气体源位置. 定位算法预先设定气味源的潜在范围, 采用遍历计算的方法将气味源定位问题转变为根据最小二乘法则在预设范围内求取气体源坐标最优解的问题. 通过仿真实验对新算法进行验证, 建立金属氧化物气敏传感器阵列及信号采样系统, 以乙醇蒸汽为目标气体在实验室环境下进行了实际气体源定位实验.     

磁传感阵列在10 kV开关柜电流测量中的应用

针对传统电流互感器体积大、成本高及信息化程度低的问题,提出一种基于磁传感阵列的10 kV开关柜电流测量方法.基于傅里叶级数理论,建立了磁传感阵列的数学模型和拓扑模型,设计了一套实验系统对模型进行检验,并根据实验结果对阵列拓扑进行了优化.同时对磁传感阵列测量法的误差进行分析,提出了进一步改进的方法.     

一种存在阵列误差情况下的宽带DOA估计方法

相对于窄带信号,宽带信号阵列模型误差更加复杂和多样。文章首先给出了宽带信号条件下的阵列误差模型,利用四阶累积量估计出各频点上实际的方向矩阵,然后利用总体最小二乘(TLS)算法给出了一种存在阵列误差情况下的聚焦矩阵的求法。仿真结果表明此方法在存在阵列误差时DOA估计精度较高,稳健性好。     

基于电磁矢量传感器阵列的空间谱估计

提出了基于电磁矢量传感器阵对非相关信源的Capon和Music空间谱的解析表达式.对比基于电磁标量传感器的空间谱,分析了基于矢量传感器阵的DOA(D irection ofArrival)估计方法的改善.根据阵列信号处理原理,对单个电磁矢量传感器分析,并进行DOA估计.通过计算机仿真表明矢量传感器阵对DOA估计比标量传感器阵有更高的分辨能力.     

基于MIMO技术的相控阵雷达及目标检测方法

针对传统的相控阵雷达存在的高硬件复杂度问题,提出了一种基于多输入多输出(MIMO)技术的相控阵雷达系统(MIMO-LPC).首先建立了MIMO-LPC雷达的信号模型,对MIMO-LPC系统特性进行了分析,在此基础上给出了MIMO-LPC回波相位补偿以及目标检测方法.利用仿真数据对所提出系统和目标检测方法的有效性进行了测试.测试结果表明,采用恒虚警目标检测方法,MIMO-LPC的检测概率与相控阵雷达的检测概率基本相同,从而证实了所提出系统和检测方法的有效性.该系统为减少大型远程相控阵雷达的经济成本提供了一种方法     

多功能低功耗甲烷浓度检测仪的设计与应用

设计了一种新型的甲烷浓度检测仪,选用包含MCS-51内核、A/D转换、4 KROM的微控制芯片87LPC767作为CPU;采用目前应用相对成熟的黑白元件与热电导元件作为高低浓敏感元件;采用了FSK调制输出方式、485数字输出方式、(1～5)mA或(4～20)mA的电流输出方式、(5～15)Hz或(200～1 000)Hz频率输出方式等多种输出方式的接口电路;设计了遥控接收电路,配合软件技术可进行报警值、断电值、零点值、线性度、编号值等多项参数的调校;在电源方面设计了高转换效率的DC-DC转换器,结合低功耗芯片的选择与软件中的滤波技术、轮流报警与显示等技术,使整个仪器的功耗降为18 V/35 mA,比目前广泛使用的甲烷传感器功耗降低了35%.     

基于DSP的数字多波束技术在探测落水 "黑匣子"中的应用

提出了一种可用于失事飞机落水"黑匣子"探测、定位的数字多波束形成技术,介绍了基于数字多波束信号形成的系统设计方案.利用"黑匣子"发出的37.5kHz的脉冲信号,通过24元线列阵,将获得的24路信号进行A/D转换,送入DSP进行信号处理,形成数字多波束,然后D/A输出.通过计算机仿真及系统实现表明此系统具有很好的探测、定位功能.     

静电传感器在电厂煤粉浓度测量中的研究

在电厂煤粉锅炉中，锅炉送粉管道内的煤粉浓度是一项重要的参数，它直接影响锅炉的燃烧效果.静电法测量煤粉浓度具有耐高温、高湿和抗电磁干扰能力强等特点.介绍了静电产生机理、传输特性、静电式煤粉浓度变送器的组成.模拟沈阳热电厂的实际工况，构建了由风力送粉装置、静电传感器、信号处理电路、数据采集卡及工业控制计算机组成的煤粉浓度在线实时监测系统.实验结果证明：静电传感器电极上产生的感应电荷与煤粉浓度线性相关，静电法用于电站锅炉煤粉浓度测量是可行的.     

基于MFCC和HMM的气固流型辨识

针对气力输送管道中测控装置后常见的三种过渡流型,即中心流、环状流和层状流,采用静电传感器作为测量装置获得静电流动噪声信号,借鉴语音信号处理方法,提取静电流动噪声信号的梅尔频率倒谱系数（MFCC）及其一阶差分作为特征参数,用特征参数训练连续高斯混合密度隐马尔科夫模型（CGHMM）,建立不同流型的模型库,再用训练好的CGHMM模型对提取的特征参数进行分类,进而实现流型识别.实验结果表明,该方法识别率达到98%,为气固流流型识别及气力输送测控装置提供了新的研究方法.     

仿海豹胡须阵列检测水中运动目标尾流特征

为检测水中运动目标的尾流特征,获取运动目标运动轨迹方向、几何尺寸等参数信息,通过模仿海豹使用胡须探测猎物的机理,提出了一种仿海豹胡须的尾流探测方法。首先,用3D打印技术制作了与海豹胡须形态相似的胡须模型,并结合压阻元件等材料制作了可感知水中运动目标尾流的传感器阵列。其次,设计尾流检测实验方案,并对0.5、1.0、1.5 m/s的均匀来流及具有微小波动的非均匀流场情况进行仿真分析,获取不同流场情况下的尾流速度场分布,分析S₁₁的升力系数及频谱分布,并与理论计算得到的尾流漩涡脱落频率进行对比,验证实验方案的有效性。最后,在实验室条件下,采用该传感器阵列实现了对被测目标尾流特征的测量,并分析了仿海豹胡须夹角对尾流检测的影响。结果表明：在不同来流情况下,胡须模型升力系数波动较明显,经快速傅里叶变换获得的主频与尾流漩涡脱落频率理论值一致性较好;在尾流区内传感器探测尾流信号的平均电压值是非尾流区的3倍以上,由此可准确识别出尾流区和非尾流区。在此基础上,对平均电压值衰减的梯度方向进行分析,实现了对被测目标运动轨迹方向的估算。该传感器阵列测得尾流信号的最大响应频率接近数值仿真的主...