一种新型传感器的圆环检测算法研究

在工业测量领域中,测量精度是尤为关键的指标,旋转对称三角传感器可以将物体的测距转化为测量成像圆环的半径.文章针对旋转对称三角传感器得到的圆环图像,在快速定位圆心和半径的基础上,利用亚像素定位技术,在亚像素级别进一步精确检测出圆心和半径;选择合适的亚像素算法建立适当的目标函数,圆环检测问题最终被归结为多参数无约束优化计算问题;介绍了用于圆环检测的3种优化算法,并通过实验分析比较3种优化算法的检测精度和性能.     

光斑位置抖动对空间光到单模光纤耦合效率的影响分析

空间光到单模光纤耦合效率高低对激光通信系统误码率有重要影响。基于模场匹配原理分析了光斑与光纤间径向偏移、光斑与光纤模场半径之比对单模光纤耦合效率的影响。从随机角抖动与光纤对准误差两方面综合讨论了径向偏移对耦合效率的影响,通过Matlab得到了仿真结果。搭建单模光纤耦合实验,得到了径向偏移与耦合效率的实测数据,确定了本系统最大耦合效率为62%,径向偏移容差为1.52μm。     

激光外差测量中的光学失配问题

说明了激光外差测量原理．分析了三种光学失配情形（等相位面失配、准直失配和偏移失配）下外差效率的不同表达形式，计算了三种失配情形影响下的外差效率变化曲线．得出：等相位面失配、准直失配和偏移失配三方面的增大都会不同程度地使外差效率降低，针对具体不同情况，外差效率的降低还受到探测器相对位置远近以及探测器光敏面半径相对于光斑半径的大小等因素的影响．     

一维光子晶体中非均匀度相关的锥形激射光斑的研究（英文）

光子晶体激射图像与其非均匀度的关系在本论文中报告.一维光子晶体能产生锥形激射,在屏幕上可以观察到一个0°方向的激光光斑和与其同心的1个激射圆环.锥形激光的波长和发散角度严格由光子晶体带宽的位置和能带的宽度决定.激射圆环的能量集中度可以显示出光子晶体带边的色散特性.证实了激射圆环的能量越集中,光子晶体带边越陡峭.这种锥形激射光斑可以用来直接观测光子晶体的色散关系,由此探测的光子晶体结构的非均匀性.     

反射式横向位移光纤传感器

提供了一个在高斯光束几何反射模型下的反射式横向位移光纤传感器接收光强的数值计算方法,可在计算机上对其特性进行设计计算,为该传感器的优化设计提供了一个必要工具.对用62.5/125多模光纤组成的并列反射式横向位移光纤传感器的计算分析结果表明,接收光纤端面处的反射光斑半径在180μm附近时有最大的接收光强和最佳信噪比;反射光斑半径在180~600μm时接收光强对反射条边缘的横向位移或横向振动的动态范围、线性关系和信噪比都较佳;接收光强对反射条横向位移的分布宽度主要取决于反射条的宽度和接收光纤的芯径.     

褶皱偏移角度对玻璃纤维复合材料层合板拉伸性能的影响

为了考察褶皱偏移角度对玻璃纤维复合材料层合板拉伸性能的影响,通过参考美国材料与试验协会(American Soci-ety for Testing and Materials,ASTM)D3039标准开展了含不同褶皱层数的玻璃纤维复合材料试验件拉伸性能测试,并基于三维Hashin失效准则和渐进损伤失效理论建立了有限元强度预测模型,得到试验结果与数值仿真.研究了不同褶皱偏移角度下对层合板应力应变、强度以及破坏模式的影响.结果表明:试验结果和仿真结果吻合度较高,验证了建立的有限元分析模型正确;无偏移角度的试验件和不同偏移角度的试验件应力-应变曲线均在起始阶段曲线呈线性增长,但无褶皱试验件明显可承受的形变更大,90°褶皱偏移角度试验件可承受应力与应变最小.对于不同褶皱偏移角度对拉伸强度的影响,发现随着褶皱偏移角度的减小,层压板的抗拉强度也随之减小;通过以褶皱偏移角度为60°的褶皱仿真模型为例,进行渐进损伤失效过程分析可知,其最终失效模式均主要集中在褶皱富树脂区域和纤维起皱处,与拉伸实验现象相一致.     

一种移动传感器网络完全覆盖控制算法

根据不同的传感器网络通信半径与传感半径比,建立了三种理想的完全覆盖模型. 提出一种基于距离和方向控制的移动传感器网络分布式完全覆盖自部署算法(DOC). DOC算法能使移动传感器网络通过自部署达到理想完全覆盖,即通过距离上的虚拟力控制使节点之间的距离达到理想距离,并通过时针方向的角度控制使节点与其两个相邻邻居节点的夹角达到理想夹角,从而达到理想完全覆盖. 仿真结果表明,对于任何通信半径与传感半径比值,DOC算法都能有效地使传感器网络达到k连通(k≥3)的理想完全覆盖.     

径向开槽薄圆环振子径向振动分析

为研究径向开槽圆环的径向振动特性,基于机电类比原理,建立了开槽圆环的径向振动等效电路,并得出其共振频率方程,探讨了圆环第1、第2阶共振频率及振幅放大系数与其半径比的关系.结果表明:圆环第1阶共振时振幅放大系数随半径比的增大而增大,第2阶共振时振幅放大系数随半径比的增大而下降;其共振频率随半径比的增大而单调上升;理论与有限元数值仿真结果基本一致.     

新型半圆环回音壁模太赫兹传感器的谐振特性分析

提出了一种新型的半圆环回音壁模太赫兹传感器,用于对物质的电磁参数检测.其基本原理是在激励源频率给定的情况下,当被测物质的电磁参数发生变化时,对应的谐振频率也将偏移;谐振频率偏移越大,其敏感性越强.而通过在介质微环壁加载超电磁材料倏势波得到放大的特性可以提高对检测物质的敏感性.与现有文献的相关研究结果相比,该感传器的单位介电常数平均谐振频率偏移值提高约20倍.该装置激励更方便,结构更简单,易于集成,对于输入信号也易于控制,对于提高太赫兹传感器的敏感性,进而改进传感器的性能具有重要的意义.     

四象限探测器光斑定位精度影响因素研究

基于四象限探测器的光斑位置检测原理,建立了不同光斑半径、能量分布和探测器死区等影响因素下四象限探测器输出偏置电压与光斑位置的表征关系.数值仿真结果表明:通过选择合适的光斑半径大小、探测器的测量区域、选择死区较小的探测器等,可有效提高探测器的定位精度.基于仿真分析,搭建了测试实验和利用均匀光斑、探测器存在死区情况下的表征...     

无线传感器网络不等级能级环模型及数据传输策略

目的提高无线传感器网络传感器节点能量利用率,延长网络寿命。方法对无线传感器网络的等级环模型及数据传输策略进行研究。结果提出了一个不等级能级环无线传感器网络模型,并基于数据转发量的估计,计算了不等级环的半径,在此基础上定义了能级环上的支持节点,以总体网络能量消耗最小为优化目标,提出了支持节点在数据传输中的权力轮转与数据转发策略,最后设计了仿真实验并进行了验证,实验表明,不等级能级环模型中,在网络计算580次时,传感器网络能量利用率达到0.466 39。结论不等级能级环无线传感器网络模型及权力轮转与数据转发策略,能够有效地抑制能量洞的出现,提高网络节点能量利用率,延长网络寿命。     

三极同心电极表面Laplacian近似测量理论及其误差分析

基于表面Laplacian的九点差分数值近似方法提出了一种新的表面Laplacian传感电极——三极同心电极传感器，从理论上分析了该传感器测量体表势表面Laplacian的相对误差，并与双极同心电极做了比较．结果表明：三极同心电极传感器的误差远小于双极同心电极的误差；当源深度与电极内环半径之比大于4时，三极同心电极传感器的误差小于2％，即其误差几乎不受电极与源之间距离的影响．理论计算与偶极子模拟实验结果的一致性表明该传感方法是可行的，为表面Laplacian心电的直接测量奠定了基础．     

纳秒强激光烧蚀铝靶的数值模拟研究

为研究强激光对金属表面的破坏效应,文中利用热传导理论和相变的等效温度处理方法,建立了激光烧蚀金属过程的二维计算模型,并利用有限元分析方法对纳秒单脉冲强激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光辐照下铝靶烧蚀形状和温度场分布特征. 结果表明,在激光单脉冲能量一定的情况下,脉宽越长,烧蚀形状愈加细长;大光斑的烧蚀半径要小于光斑尺寸,且光斑增大到一定程度后烧蚀半径因功率密度下降而减小.     

旋转中心偏移对反射光调制强度的影响

为了研究新型的旋转中心偏移传感器,在Gauss光束分析法的基础上,提出了漫反射强度调制型光纤传感器测量旋转中心偏移的计算模型。该模型从数学上描述了旋转中心偏移和反射光强度调制之间的关系,定量地得出了光纤束结构参数对传感器灵敏度和线性范围的影响。建立了高精度旋转中心偏移测量实验系统,对模型进行了实验验证。在旋转中心偏移较小的情况下,模型与实验结果相符。     

基于多准则决策方法的WSNs不等簇数据收集算法

针对多对一的无线传感器网络"热点"问题,提出了一种基于多准则决策方法的不等簇数据收集算法(unequal clustering data gathering algorithm based on multiple criteria decision,UCDGAMCD).采用直觉模糊层次分析法和层次模糊积分的多准则决策方法来竞选簇首,提出了一个新的簇首竞争半径,使其能够适应节点能量异构及节点非均匀分布的网络环境.根据邻居簇首的剩余能量和传输能耗,提出了簇首间按比例分配传输数据的路由方式,使其能量消耗更加均衡.仿真结果表明UCDGAMCD在节点均匀和非均匀分布的两种实验场景中都获得了较长的网络寿命.     

表面规则微凹腔半径对活塞环润滑性能的影响

以激光微造型活塞环表面为研究对象,建立表面具有规则微观抛物面凹腔结构的数学模型.利用变异多重网格法对该模型进行数值求解,得到活塞环-缸套间最小油膜厚度和无量纲平均摩擦力变化曲线,分析微凹腔半径对活塞环润滑性能的影响.分析结果表明:最小油膜厚度随微凹腔半径增大而明显变厚,无量纲平均摩擦力随微凹腔半径增大而减小,但在进排气冲程中,无量纲平均摩擦力的减小不明显;在压缩做功冲程中,无量纲平均摩擦力的减小显著,当凹腔半径rp从20 μm变化到70 μm时,无量纲平均摩擦力最多减小了68.7%.     

Analysis of distribution uniformity of nodes in wireless sensor networks

Wireless sensor networks have several special characteristics which make against the network coverage, such as shortage of energy, difficulty with energy supply and so on. In order to prolong the lifetime of wireless sensor networks, it is necessary to balance the whole network load. As the energy consumption is related to the situation of nodes, the distribution uniformity must be considered. In this paper, a new model is proposed to evaluate the nodes distribution uniformity by considering some parameters which include compression discrepancy, sparseness discrepancy, self discrepancy, maximum cavity radius and minimum cavity radius. The simulation results show that the presented model could be helpful for measuring the distribution uniformity of nodes scattered randomly in wireless sensor networks.     

密封弧面半径对C形组合密封圈密封性能的影响

为研究密封副处弧面半径大小对密封圈密封性能的影响,通过ANSYS有限元软件数值仿真方法研究了氢化丁腈橡胶和三元乙丙橡胶两种材料组成的C形组合密封圈.介绍了两种材料的非线性以及ANSYS中描述这类材料特性的Mooney-Rivlin模型,然后简述了有限元模型的建立、接触对以及载荷的设置.根据仿真得出的云图和数据,分别从Von Mises应力、剪切应力和接触压力三个方面来考察密封副处的弧面半径对C形组合密封圈密封性能的影响及密封圈能否满足工作要求.结果表明:在不同弧面半径的参数下,密封圈都可以达到密封效果;在弧面半径较大时,由于Von Mises应力以及剪切应力都较大,增加了密封失效可能性;在弧面半径较小时,密封副处接触压力比较大,增大了密封圈的磨损率,减短其使用寿命.得出当密封弧面半径选择13 mm时,最大Von Mises应力和剪切应力比较小,密封副处的接触压力适中,此值较为合理.     

纳米晶体磁环对磨粒传感器灵敏度的影响

为了提高在线式磨粒监测传感器的监测灵敏度,设计了一种内置纳米晶体磁环的电磁式磨粒传感器.通过建立传感器内部磁场分布及输出感应电动势的数值模型,系统地研究了传感器感应线圈磁环和激励线圈磁环尺寸特征对磨粒监测灵敏度的影响规律.仿真及实验结果表明:纳米晶体磁环对传感器灵敏度具有显著影响.具体表现为:为激励线圈和感应线圈同时添加特定尺寸的磁环可使磨损颗粒引起的传感器输出感应电动势幅值增大4~7倍.该方法可大幅提高传感器对微小磨粒的监测能力,对大型机械设备的早期故障诊断和故障预警具有重要意义.      

无线传感器网络能效时延平衡数据收集机制

在追求无线传感器网络高能量效率的同时,考虑数据汇聚时延,提出了一种能效与时延平衡的数据收集机制(energy efficiency and delay balancing data gathering,EEDBDG).该机制采用一种新型动态树来组织网络拓扑,消除了"热区"问题,节点动态选择路由并轮换充当树根,根节点收集数据并与基站直接通信.同时,针对不同的时延和能效要求,提出了3种数据收集策略:时延最优算法(EEDBDG-D),能效最优算法(EEDBDG-E)和能效时延平衡算法(EEDBDG-M).仿真结果表明,在节点通信半径受限的情况下,EEDBDG平衡了节点能量消耗,延长了网络生命时间,在节能与省时上均表现出了突出的性能.与GSEN相比,在最好情况下,EEDBDG-E网络生命期提高了72%,EEDBDG-D汇聚时延降低了74%.