用超声波方法检测高水基流体介质浓度的研究

通过对高水基流体介质内部组成结构及超声波在介质中衰减的分析,提出用超声波衰减测量法检测高水基流体介质浓度的方法,设计了超声波传感器的发射和接收电路,并进行了浓度检测实验。实验结果表明：超声波在高水基流体介质中的衰减与一定范围的介质浓度存在较好的线性关系。     

基于超声波衰减法浆体质量浓度检测系统的设计

研究基于超声波衰减原理的浆体质量浓度检测技术,利用超声波幅值的衰减与浆体质量浓度之间的关系对浆体质量浓度实现在线测量。设计了实验装置,模拟工业现场进行了纸浆质量浓度的测量。实验结果表明,利用设计的浆体质量浓度检测系统所测得的纸浆质量浓度值与实际值是基本相符的,验证了系统的可行性。     

基于超声波的空气湿度检测方法与分析

设计一个超声波测湿的实验系统,对400kHz超声波在潮湿空气介质中传播36mm距离的衰减情况进行了测量,将空气湿度、温度和衰减后信号有效值电压等数据统计于表中,并对该表中数据进行分析和曲线拟合,从而得出了30℃恒温环境下空气湿度与衰减后信号有效值电压的关系式。利用该关系式,将实验系统与数字温湿度传感器SHT10进行了相对湿度测量对比。结果表明:超声波不仅可以用于测量空气湿度,而且还能够克服传统湿度传感器普遍存在的吸湿、脱湿及滞湿等问题,因此超声波测湿具有很好的应用前景。     

真空封装硅微陀螺品质因数的标定

建立了真空封装陀螺的无激励欠阻尼二阶系统模型,用于测量真空封装硅微陀螺的品质因数。对该模型进行理论推导,提出了一种时延常数测试方法。该方法首先利用锁相环路,驱动陀螺实现闭环谐振,获得较大的初始振幅。然后关断激励信号,通过放大电路和解调电路,记录硅微陀螺振荡幅值的衰减过程;用计算机通过Matlab GUI实时采集并拟合振幅衰减曲线,获得时间常数。最后,通过时间常数解算获得真空封装硅微陀螺的品质因数。对真空封装硅微陀螺品质因数的实验测试结果表明:该方法实测数据与理论分析模型的拟合度为99.999%,测试重复性为4.03%,优于传统的扫频测试法的重复性。对比时延常数法与锁相放大器扫频测试法的测试数据显示:时延常数法具有更高的测量精度和更高的测试效率。该方法可以推广到其它高真空封装MEMS器件的品质因数测量。     

高水基流体介质浓度在线检测的研究

根据高水基流体介质内部结构特点及超声波的衰减机理 ,采用超声波衰减法对高水基流体介质的浓度检测进行了研究。设计了超声波传感器及信号转换与处理电路 ,并设计了相应的检测软件 ,在此基础上进行了浓度检测实验。实验结果表明用超声波法在线检测高水基流体介质的浓度具有较好的可行性     

角散射低质量浓度烟尘在线测量系统设计

针对燃煤电厂低质量浓度烟尘排放在线监测问题,研究了燃煤电厂排放烟尘粒径特征,通过对该粒径颗粒的散射进行仿真计算,设计了基于角散射原理的低质量浓度烟尘在线测量系统。利用该系统对低质量浓度烟尘进行了测量,实验验证了低质量浓度下角散射光强度与烟尘质量浓度成正比,同时拟合得到了角散射光强与烟尘质量浓度成线性关系,拟合因子R2为0.972,这为后续燃煤电厂排放监测应用提供了参考。     

激光透射法磁珠浓度测量系统

磁珠广泛应用于免疫检测、细胞分离等生物实验中,磁珠浓度的检测对于评价实验效果具有重要意义。本文提出了基于激光透射法的双光路磁珠浓度测量系统,通过测量入射激光强度与透射激光强度的比值来确定磁珠浓度。利用该系统对多个浓度的磁珠悬浊液进行了实验测量,每个浓度下测量多组实验数据,共采集了8 000组数据。通过拟合测量数据,建立了磁珠浓度与测量值的关系函数,二者呈现指数函数关系,拟合残差平方和为0.000 088 89,确定系数可达0.997 1,说明函数具有良好的拟合性能。实验结果表明,相对测量误差在2.5%以内,输出值相对波动范围在2.5%以内,测量系统具有较高的测量精度和良好的重复性。     

超声波过氧化氢水溶液浓度在线检测仪

本文提出了一种超声波过氧化氢水溶液浓度的在线检测方法,并研制了相应的智能仪器。仪器中存储了浓度与声时、温度的关系曲线,检测时可据此反演出浓度值;用声时、声衰减联合识别液体中的气泡,使检测能在有气泡干扰时稳定进行;还采用了一种高精度声时自动测量方法以提高浓度分析精度。 仪器结构简单、精度满足生产实际需要。此项技术对二元混合液的浓度检测及其他许多工业量的超声检测都是适用的。     

超声测沙仪研究

黄河水中含有大量泥沙是泥沙固体颗粒分散在液体中形成的混合物,称悬浮液.超声波在悬浮液的声速和声衰减系数不但取决于组成各相自身的性质和含量,而且受到相互之间相互作用的影响.悬浮液的声衰减分为三种主要类型:吸收衰减、散射衰减和扩散衰减.前两类衰减取决于媒质的特性,而后一类衰减则由声源特性而引起.影响超声波测量含沙量准确度的主要因素有:含沙浓度和粒径级配;浑水中气泡等杂质;温度变化等.采用超声衰减法测量含沙量,并利用超声波双频测量含沙平均粒径修正含沙量可有效提高测量精度.     

基于超声波雷达的改进车位检测算法研究

针对传统车位检测算法因难以捕捉距离跳变和确定车位姿态而导致检测准确性不足的问题，提出了一种基于拟合特征线段的改进车位检测算法。针对超声波雷达幅值衰减设计了能量增益补偿方案；根据车辆实时位姿和超声波距离数据拟合代表障碍物轮廓的特征线段，借助激光雷达对特征线段拟合精度进行评价，并进一步设计了融合车位初步检测、车位再判断、车位约束条件判断及车位姿态计算的检测流程。利用实车平台对所提算法进行了实验验证，实验结果表明，所提算法的平均检测准确率达92.5%，能为智能汽车泊车系统提供准确、可靠的目标车位信息。     

基于可见光和近红外光图像的浊度分析

传统的光电检测系统需要复杂的电路和分光系统,以及需要专业人员进行操作。为了取而代之,结合数码摄像头的成像特点和计算机的高速信息处理能力,提出了一种利用摄像头测量浊度的方法。设计了两种基于可见光和近红外光摄像头的浊度测量装置和一个恒定光强的光源驱动电路。利用自主开发的图像处理软件获取浊度图像中的RGB数据,并将其转换为CIE Lab颜色空间。根据亮度、色差与浊度之间的关系,建立了0-1000 NTU、小于100 NTU、大于100 NTU范围内的可见光和近红外装置的亮度和色差的浊度检测模型。对所提出的模型进行对比分析,选择综合性能最好的两个测量模型进行融合,生成了一个新的测量模型。实验结果表明,三种模型与商用浊度仪的测量结果之间的相关性均大于0.999,融合模型的误差在1.05%以内,均方误差为1.14。可见光装置在低浊度测量时表现出的误差较小,受图像颜色影响较小。近红外装置在全量程和高浊度测量时更稳定、准确,更适合此类测量。     

基于可见光和近红外光图像的浊度分析（英文）

传统的光电检测系统需要复杂的电路和分光系统,以及需要专业人员进行操作。为了取而代之,结合数码摄像头的成像特点和计算机的高速信息处理能力,提出了一种利用摄像头测量浊度的方法。设计了两种基于可见光和近红外光摄像头的浊度测量装置和一个恒定光强的光源驱动电路。利用自主开发的图像处理软件获取浊度图像中的RGB数据,并将其转换为CIE Lab颜色空间。根据亮度、色差与浊度之间的关系,建立了0-1 000 NTU、小于100 NTU、大于100 NTU范围内的可见光和近红外装置的亮度和色差的浊度检测模型。对所提出的模型进行对比分析,选择综合性能最好的两个测量模型进行融合,生成了一个新的测量模型。实验结果表明,三种模型与商用浊度仪的测量结果之间的相关性均大于0.999,融合模型的误差在1.05%以内,均方误差为1.14。可见光装置在低浊度测量时表现出的误差较小,受图像颜色影响较小。近红外装置在全量程和高浊度测量时更稳定、准确,更适合此类测量。     

微机化的超声液体浓度在线检测仪

本文介绍了一种超声波液体溶液浓度的在线检测方法,并研制了相应的以单片机和计算机为核心的在线检测仪,计算机中的溶液成份数据库中存贮了多种溶液的声时,温度及浓度关系曲线,检测时可根据存贮的曲线反演出浓度;溶液成份数据库为开放系统,用户可自己添加数据库中没有的关系曲线,从而可检测该溶液浓度;仪器采用了声时、声幅衰减及数字处理技术联合排除气泡干扰方法,增强了仪器的稳定性;仪器采用了主精度测声时方法,以提高浓度测量精度,计算机提供了数据查询及图形处理等功能,极大地方便了用户生产管理。     

碳纤维复合材料层合板损伤的压电阻抗法检测研究

为了验证压电阻抗(Electro-Mechanical impedance,EMI)技术在复合材料结构无损检测中的适用性,搭建损伤检测实验平台,设置不同的工况,测量不同损伤状态下PZT的电导曲线。利用均方根偏差RMSD对电导曲线进行分析,得出了损伤程度、损伤位置与RMSD值之间的关系:损伤程度增大,PZT测得电导曲线的偏移量增大,体现为RMSD值增大;与损伤位置间距越小的PZT测得电导曲线的RMSD值越大。验证了压电阻抗法应用于复合材料结构的适用性,并利用损伤距离与RMSD值之间的关系进行初步定位实验,得到精度较高的定位拟合曲线。     

基于 BOTDR 散射谱的应变提取方法研究

针对布里渊后向散射原理的应变传感系统信号检测方法进行研究,目前该领域信号检测方法普遍存在计算量大,精度不高,耗时大等诸多问题,提出了一种自适应梯度下降算法(Adam算法)对布里渊散射信号进行拟合计算,同时搭建了外差相干检测的布里渊应变测量系统。实验结果表明,用Adam算法拟合散射谱曲线后解调的平均应变误差为24.89με,是高斯-牛顿算法拟合曲线最大应变误差的51.96%,是列文伯格-马夸尔特算法拟合曲线最大应变误差的57.42%;Adam算法拟合散射谱曲线的拟合度佳(0.998 9),均方根误差小(0.110 5)拟合测量的精密度高,而且信号处理时间仅为18.5 ms。研究结果对布里渊散射传感技术高精度数据特征提取提供了理论和实验依据。     

新型全光纤可调光衰减器

研究了一种新型全光纤可调光衰减器,设计了耦合特性检测装置.基于耦合波理论,分析了衰减量与改变参量之间的关系,讨论了波长微损耗特性.实验结果表明,调节两光纤锥横向间距"可以实现衰减量的大幅度调节,衰减量接近30 dB;调节纵向耦合长度L可以实现衰减量的微调,衰减量可达37 dB;此可调光衰减器可以获得<0.2 dB的波长微损耗.利用此结构的衰减器能够较理想地削弱或控制光信号,在对气体进行浓度测量和组分识别时,利用波长微损耗特性能够确保气体浓度测量的可靠性和单值性.     

新型交流电荷感应技术在火电厂烟气浊度测量中的应用

简要介绍了传统烟气浊度测量的技术方法和存在的问题,详细说明了交流电荷感应技术在烟气浊度测量中的应用.通过在火电厂烟气浊度测量中的实际安装应用和曲线分析,说明了交流电荷感应技术的先进性.     

一种高精度解包络超声波测距方法

基于超声波渡越时间法的测距原理,提出一种新的渡越时间处理方法。采用三段式正反向交替的瞬态脉冲激励方式,得到具有振动反向的过渡谷点特征的超声接收信号。对该信号进行移动正弦拟合,提取出包络曲线,并通过包络曲线上找过渡谷点,根据过渡谷点的位置与实际距离之间的线性关系,计算测量距离。介绍了以单片机实现该方法的超声测距系统。结果表明:采用这种测距处理方法可以明显提升测量精度,在3～800 mm范围内测量精度优于1 mm。     

一种基于FX2N的NTC线性化设计

NTC热敏电阻具有灵敏度高、体积小等优点,广泛应用于各类温度测量场合,但由于其高度非线性,在实际应用中需要进行线性化处理。本文针对需要采用NTC热敏电阻测温的PLC控制系统,提出一种恒压源测温方案。分析并设计硬件方案,利用MATLAB离线分段拟合线性表达式,拟合曲线表明系统拟合度很高。文中根据拟合后的线性表达式,利用FX2N实现温度的测量,并在0℃～100℃范围内进行了标定校准,测温误差小于0.2℃。     

一种多次随机圆检测及拟合度评估的瓶口定位法

针对现有啤酒瓶口质量检测中的定位方法在瓶口严重破损或存在大量干扰时定位误差大的问题,提出一种多次随机圆检测及圆拟合度评估的瓶口定位算法。采用阈值分割、重心法和径向扫描获取边缘点,利用从边缘点中随机采样的3个点确定一个圆,定义各边缘点到圆距离小于给定阈值的边缘点的数目与边缘点总数的比值为圆拟合度,提出将圆拟合度作为评估标准搜索最优定位结果的方法,利用多次重复随机圆检测得到大量圆拟合结果并计算对应圆拟合度,以最大圆拟合度对应的圆拟合结果作为瓶口中心。与4种典型方法对比,实验结果表明:在瓶口图像不完整和存在大量干扰时,该方法可实现瓶口高速高精度定位。