大跨距巷道断面风速超声波测量系统

针对巷道断面平均风速测量误差大、适应性差、缺乏实时在线测量手段问题，结合巷道断面特点，基于超声波在介质中顺、逆流传播时会产生时间差的特性，采用发射频率自动跟踪修正技术、高压脉冲驱动技术实现高能量超声波发射与远距离渡越；采用程控滤波放大技术、峰值保持技术实现接收信号的高质量处理；采用AD高速采样时间定位技术、浮动门限阈值时差测量技术、电路时延自主测量技术实现超声波渡越时间的精准测量，最终实现巷道断面线平均风速测量。测量系统经气体流量标准装置实流测试，测量精度满足并超越相关标准要求，与当前巷道断面风速测量技术手段相比，本系统具有线平均风速一次性测量、准确度高、适应性强、实时在线监测等优点。     

基于STM32的膜材料完整性测试仪设计

针对现有完整性测试仪的弊端,设计了一种全自动膜材料完整性测试仪。该仪器通过检测压力和流量传感器的反馈信号,以STM32嵌入式系统芯片作为主控制器,采用闭环PI控制方法,驱动电磁阀开关阀和电磁调节阀动作,实现系统内压力和流量的精确控制。详细阐述了完整性测试理论和测试仪控制系统的软硬件实施方案。实验结果表明:该设计所测泡点压力介于高精度的扫描电子显微镜和孔径分析仪测试结果之间,结果精确,扩散流速可以通过流量传感器测得。     

仿昆扑翼微飞行器电磁驱动电路设计与制造

针对电磁驱动方式的仿昆扑翼微飞行器,设计了电磁线圈驱动电路,电路能够驱动微飞行器扑动双翼。驱动电路利用电池组和升压(BOOST)电路实现电路供电。研制了产生两路电压控制信号的最小系统板,能够在上位机在线实时控制输出信号的频率和幅值。电压控制信号通过电路后,电路输出稳定驱动电流,实现对仿昆扑翼微飞行器翅膀的控制。     

基于ARM的电磁继电器参数检测仪

针对目前市场上存在的一些电磁继电器参数检测仪器的缺点,为了能够精确采集电磁继电器的吸合电压等主要参数,采用ARM技术和上、下位机方法,设计了一款基于ARMCortex—M3芯片sTM32F103ZET6单片机控制的电磁继电器综合参数检测仪。该仪器可完成对动断、动合、转换型直流继电器的线圈电阻、触点接触电阻、最小吸合电压、最大释放电压、吸合时间、释放时间等参数的测试。     

基于超声波回波衰减理论的超声波浓度计设计

基于超声波回波衰减理论,以微控制器C8051F021为核心控制超声波发射和接收电路,实现超声波浓度计的设计。采用直接数字频率合成芯片AD9833产生脉冲串,经过功率放大电路驱动超声波换能器,超声波经过悬浊液到达接收换能器,利用92dB动态范围的对数放大器AD8307对回波衰减信号进行检波放大,最后由微控制器对数据进行处理得出浓度值。超声波浓度计在工业控制中有较高的应用价值。     

基于相位控制的硅微机械陀螺驱动控制技术

全面分析、研究并实现了一种基于相位控制的硅微机械陀螺(Silicon micromechanical gyroscope, SMG)驱动控制技术. 分析了硅微陀螺驱动模态的动力学特性,阐述了相位控制方案的基本原理; 在此基础上建立了控制环路,采用自激振荡理论分析了其稳定性; 建立了环路的相位模型,引入特异因子实现相位控制误差到频率差 (工作频率与驱动模态谐振频率之差)的转换; 建立了对应于相位控制环路的频率模型,当环路滤波器为一阶模型时, 与传递函数为二阶的信号跟踪锁相环(Phase locked loop, PLL)不同,总的闭环模型仅为一阶; 最后基于FPGA平台,采用线性鉴相方式设计了数字化相位控制环路, 并结合幅值控制实现了双闭环驱动控制电路.测试结果表明, 该方案可实现硅微陀螺驱动端的高精度控制.     

微型振动陀螺仪驱动电路的设计与优化

微陀螺驱动电压的频率和幅值稳定性是影响微陀螺工作性能的重要因素.针对微型振动陀螺仪的驱动电路设计问题,采用DSP的脉宽调制(PWM)功能发出正弦波,并采用闭环推挽式驱动控制方式,实现了驱动电压频率和幅值的高稳定性.同时对驱动电路中的带通滤波电路采用了最优化设计方法使得所设计的电路比原来的电路的带宽下降了50%.     

基于电压电流微分的新型瞬态电磁流量变送器

为了降低电磁流量计的励磁功耗、减少发热、延长其使用寿命,采用瞬态励磁方案,研制了新型瞬态电磁流量变送器。通过研究励磁电流瞬态过程的信号模型,提出基于电压电流微分的瞬态测量方法,以消除时间对信号电压的影响,确定电压电流微分比值与流量之间的关系。以数字信号处理器(DSP)芯片为核心,研制新型瞬态电磁流量变送器的硬件系统,采集瞬态时的励磁电流和信号电压数据,以验证提出的处理方法;研制变送器软件,实时实现瞬态测量方法,进行水流量标定和功耗测试试验。水流量标定和功耗测试试验表明,基于瞬态测量原理的电磁流量变送器的测量准确度达到0. 5%,励磁功耗是普通电磁流量计的1/1 200,在满足测量精度的同时有效降低了励磁功耗。     

比例模糊控制在压电陶瓷执行器中的应用

针对压电陶瓷的逆压电效应,提出了一种以压电陶瓷驱动精密流量阀为执行器,采用压电陶瓷驱动流量阀阀芯,控制其开口大小,从而达到精确控制流过阀的液体流量的目的.在减压出口处安装了金属橡胶材料,以达到消除流体通过节流口后压力剧烈变化所产生的纹波现象,并就其驱动电压一输出位移一输出流量之间的数学关系建立模型.由于压电陶瓷的非线性、迟滞、蠕变等特性影响控制精度且控制复杂,提出了一种比例模糊控制方法,取得了较通常采用的控制方法更为理想的效果.     

基于TDC-GP22的超声波渡越时间测量方法研究

介绍了采用TDC-GP22用于超声波气体流量计信号接收和渡越时间(TOF)检测的实现方法。针对超声波信号接收电路,设计了带通滤波放大电路进行噪声抑制和放大处理,采用高速模数转换器(ADC)和数字电位器设计了增益控制电路,实现了对超声波接收信号的自动增益控制(AGC);针对超声波渡越时间检测,设计了阈值比较电路和高精度TDC-GP22时间检测电路。利用噪声阈值门限对TDC-GP22进行动态使能,避免了噪声引起的误检测。在音速喷嘴气体流量标准装置上进行了流量标定试验,试验结果证明了本测量系统具有良好的测量精度和测量稳定性。