基于中红外QCL的痕量CO气体传感器

为了减少CO爆炸给国民经济造成的巨大损伤,提出了一种能够快速地监测环境空气中痕量CO的气体传感器。由于CO分子基频吸收谱带的吸收线强要比泛频带和组合频带的吸收线强高出2～3个数量级,选择激射中心波长为4.65μm中红外量子级联激光器（QCL）作为光源,同时再配合长光程Herriott气室提高了CO体积分数检测下限。同时,该传感器采用单光源双探测器差分光学结构,消除了电调制光源所带来的不稳定性。实验表明：该传感器CO体积分数检测下限为2×10-6,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的中红外QCL来测量其它气体。     

表面等离子体共振传感检测方法研究

为了找到表面等离子体共振(SPR)检测物体的最佳方法,基于SPR,通过Matlab进行了一系列仿真。对检测物质的可行性进行了讨论,得出SPR能在一定范围内检测物质。对影响SPR现象的因素进行了仿真,得出达到最佳共振效果的参数值。分别对角度调制和波长调制方法进行仿真比较,分析了二者检测不同折射率样品的可行性和特点,选择出了较佳的检测方法。结果得出:达到最佳共振效果的参数值是金膜厚度为45 nm,入射光波长为632.8 nm,棱镜折射率根据实验条件和样品综合选定。角度和波长调制均能较好地检测不同折射率的样品,角度调制检测分辨率低于波长调制。     

基于FFT的陀螺寻北仪误差补偿

传统提高陀螺寻北仪精度的方法主要是选用高精度陀螺、提高转位精度、增加转位数、通过数字滤波消除外界干扰等,这些方法大多针对寻北仪的某方面误差因素进行改进,而对寻北仪整体的误差特性研究较少。通过对陀螺寻北仪综合误差特性的分析,提出了基于快速傅立叶变换(FFT)的寻北仪误差补偿方法。该方法首先测量出寻北仪的整周误差,然后通过求取FFT系数完成对寻北仪的系统级误差补偿,该方法尤其对寻北仪制造过程中的结构误差和测量元件的常值漂移残差具有良好的补偿效果。经产品验证可以在保持现有陀螺和转位精度不变的情况下,提高寻北精度3倍以上,具有良好的工程实用价值。     

基于无线疲劳监测系统的铝合金材料疲劳损伤研究

铝合金材料具有重量轻、强度高等特点,是国民经济发展的重要基础材料,在诸多领域(如飞行器设计与制造、建筑装饰等)中占有十分重要的地位。然而,其抗疲劳性能较差,在交变荷载作用下容易产生疲劳裂纹和发生疲劳破坏。提出了一种基于无线疲劳监测系统的铝合金材料疲劳损伤研究方法,实时监测了铝合金构件的疲劳应变,并实时分析了构件的疲劳损伤状况,为研究铝合金材料的疲劳性能提供了可借鉴性的方法。     

适用于智能传感器系统的SVM集成研究

以支持向量机(SVM)为代表的人工智能技术在智能传感器系统中得到了广泛的应用,但传统的SVM有"灾难性遗忘"现象,即会遗忘以前学过的知识,并且不能增量学习新的数据,这已无法满足智能传感器系统实时性的要求。而Learn++算法能够增量地学习新来的数据,即使新来数据属于新的类,也不会遗忘已经学习到的旧知识。为了解决上述问题,提出了一种基于壳向量算法的Learn++集成方法。实验结果表明:该算法不但具有增量学习的能力,而且在保证分类精度的同时,提高了训练速度,减小了存储规模,可以满足当下智能传感器系统在线学习的需求。     

一种路点受限的移动传感器网络移动模型

提出了一种基于随机路点移动模型的路点受限移动模型。在模型设计中,对节点的路点选择和暂停时间进行了设置,从而保持节点移动的规律性,满足特定场景的需要。利用仿真工具模拟模型的节点移动轨迹与其它移动模型进行比较,并从路由协议方面进行评估。仿真结果证明:该模型对集体搜索等特定场景具有较好的适用性。     

MEMS气体流量传感器的简易流量测试装置

为了完成所研制的MEMS气体流量传感器样品的流量测试与标定,设计制作了一种由标准流量发生器和传感器信号读出与数据采集电路组成的简易流量测试装置。标准流量发生器由注射器和可更换的砝码组成,利用不同的砝码配重,在注射器出气口产生合适的恒定气体流速。通过理论分析和Ansys有限元数值仿真,验证了简易标准流量发生器的可行性。传感器信号读出与数据采集电路基于内建多路A/D转换器的单片机实现,具有传感器加热电阻器的恒温控制、流量信号的数字检测和显示的功能。采用该简易流量测试装置对自行研制的MEMS气体流量传感器进行了流量测试与标定,获得了待测器件的标定参数、传感器流量测量的绝对误差和相对误差。     

一种无线传感器网络链式传输分簇路由协议

由于周围环境对无线传感器网络(WSNs)的影响,在布设到特殊环境下时会产生信号的衰减与损耗,导致通信不畅。针对此问题,提出一种以LEACH路由协议为基础适应特殊环境(长直空间)的新型路由算法。本算法采用链式传输,即从内部逐一将信号传输给距空间最外端且距基站位置较近的簇头,克服了内部节点死亡过快的问题。同时簇内采用链式传输并且改进簇头阈值与成簇半径,减小了能量消耗,提高了稳定性,克服了LEACH算法的不足。     

无线传感器网络分簇拓扑控制算法

通过对经典的分簇算法HEED和EEUC进行研究与分析,对它们不足之处进行了改进,提出了一种新的基于双簇首节能的无线传感器网络分簇拓扑控制算法,即DCHEB算法。该算法提出了一种新的簇划分方案,通过此方案可以对无线传感器网络进行合理分簇,使得簇首节点位于合适的位置上,平均了各个簇的节点个数,可以避免簇内的边缘节点过早死亡。最后通过理论分析和仿真工具验证了该算法对减少无线传感器网络的能量消耗和延长其生存时间有很好的作用。     

原子磁强计检测光闭环稳定系统设计

SERF态原子磁强计已实现人类历史上最高的0.16fT/Hz1/2的灵敏度。其检测方法主要是法拉第调制法。但法拉第调制法中光电流摄动或环境温度变化等干扰导致的检测光强的起伏会造成检测结果的不准确。为抑制检测光强起伏,设计了闭环原子磁强计检测光稳定系统。在法拉第调制法的基础上,增加了光路子系统和控制子系统对检测光强进行闭环稳定控制。通过对随机干扰进行闭环控制仿真与实验,验证本系统可以有效抑制各种干扰引起的光强起伏,使系统抗干扰能力提高1.2%,从而提高原子磁强计的检测精度。