微波法监测原油含水率影响因素分析与策略

微波法利用微波在原油中传播,遇到不同含水率的原油时信号的衰减和相位移存在差异的原理进行实时含水率监测。当一定幅度和频率的微波信号通过原油后,监测信号的衰减量和相位变化量,可以实现原油含水率测量。但该法的测量效果极易受实际开采环境中多方面因素的影响,从而严重影响含水率监测结果的准确性和可靠性。结合微波法含水率监测仪的研制机理和现场的实际应用情况,从监测原理、含水率监测仪器、油井井况等方面分析影响微波法监测原油含水率的主要因素,并提出相应的解决措施,进而提高并保障微波法监测原油含水率的可靠性和准确性。     

基于北斗定位技术的铁路边坡监测应用研究

将北斗高精度定位技术应用于铁路设施监测中,通过测量基准站和监测点之间的相对定位,结合位移信息进行解算,剔除环境影响误差,得到毫米级的位移信息,由监测平台分析形成结构物的形变曲线和相关指标,提供实时查询和参考依据,还可对超限数据发出预警,便于及时合理应对。结合试验项目,实现了对铁路边坡的全天候、自动化监测,满足铁路运维的实际需求,为类似工程提供参考。     

路基下沉位移实时测量系统的设计与实现

针对既有线铁路路基下沉位移测量的特殊性,以及现有测量方法存在测量时间长、检测速度慢、测量工具观测不直观等缺点,提出了一种自动实时测量路基下沉位移的新方法,并设计了监测系统。系统采用MSP430微处理器控制测量设备进行自动实时测量,通过GPRS无线通信模块将测量数据实时远程上报给监控中心,最终以网页的形式动态显示路基的下沉位移并实现危险自动报警。该系统开发运营成本低,使用简单,可实现路基下沉位移的自动实时、高精度的测量,目前已应用于某市一铁路既有线。     

三维光栅位移测量系统的硬件设计与实现

为了检测机床刀具的三维位移、实时显示刀具的进刀量,提高工件的加工精度,研究并设计了一种基于光栅位移传感器的高精度三维光栅位移测量系统。分析了光栅位移传感器的测量原理,介绍了该系统的硬件设计,设计了光栅位移信号细分辨向电路、主控电路、显示电路及控制电路,制作了系统电路样板,搭建了实验系统并对系统进行了实验。实验结果表明:硬件电路工作正常,系统运行稳定、测量精准,可满足机床高精度测量的生产需求。     

RTK技术在滑坡监测中的应用及系统设计

针对目前滑坡位移监测中的难点以及野外应用的要求,综合比较各类滑坡位移监测方法和现有的监测系统,基于动态差分GPS算法,结合GPRS无线传输网络,设计了一种低成本的滑坡位移实时监测系统。利用安置在滑坡监测现场的两台低价位GPS接收机,将检测到的原始数据通过无线网络传输至监控中心,然后在计算机上作差分解算,实时计算出基线长度并显示其变化曲线。试验结果表明,系统测量精度能够满足滑坡监测的要求,且具有无人值守的优点。     

MIMO-SAR雷达高炉料线成像算法研究

为了对工业生产高炉料线进行高精度监测,将MIMO阵列与SAR成像系统相结合,在小型微波暗室搭建了MIMO-SAR成像系统,对高炉料线缩比模型进行近场MIMO-SAR成像,且方位向、高程向、距离向误差均在±0.011 m以内,证明了提出的多通道相位中心补偿算法可以有效校正MIMO-SAR收发分置阵列运用波数域成像算法时的相位误差。     

基于TDC-GP2的高速时栅位移传感器信号处理系统的研究

随着时栅位移传感器的产业化发展,高速测量需求的趋势日益凸显,提出了一种基于TDC-GP2的时栅位移传感器信号处理系统。该系统采用STM32F4和AD9958产生时栅位移传感器所需的高稳定、高精度励磁信号,采用高分辨率TDC-GP2数字时钟转换器来测量传感器动、定测头的感应信号相位时间差,将测量结果送入微处理器中处理,以此到达以时间测量空间的目的。经实验表明:48对极时栅传感器整周(0~360°)的误差达到±2.3″,该方案优化了电路结构,提高了时栅位移传感器的测量精度。     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

适用于窄带超声波传感器的测距算法研究

针对传统超声波测距算法不能够在窄带超声波传感器上实现高精度、低成本测距的问题,提出了基于数字信号处理技术的多频测距算法。该算法使用超声波信号的多个频率分量的相位信息来测量距离,在低成本的凌阳单片机以及少量外围电路的支持下,达到了0.1mm的测量精度。     

INSAR数据处理的若干关键技术探讨

合成孔径雷达干涉测量(INSAR)因具有全天时、全天候和高精度的特点而被广泛应用于地学、海洋、资源探测以及灾害监测等众多领域，但仍有若干理论和技术问题还没有得到彻底解决而限制了该项技术的大规模实际应用。本在简要介绍INSAR原理的基础上，重点讨论数据处理中的关键技术，特别着重分析了影响INSAR测量精度的主要环节，包括当前影像匹配、去平地效应、干涉条纹图滤波以及相位解缠中所存在的问题，并给出部分处理实例供学讨论。     

用于北斗二代RTK的多径消减载波相位解算方法

北斗二代RTK算法以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,在测绘、定位导航等领域有广泛的应用.当移动站的使用环境存在多径干扰时,由于载波相位的测量存在误差,传统的RTK算法将会导致移动站的整周模糊度不能成功解算.从数学模型入手,分析了多径信号的影响,提出一种基于软件的抗多径算法,该算法利用多组相关累加器构造一种载波相位测量方法,根据实际北斗二代B1频点信号的特点,构造了抗多径载波相位测量方案,并在卫星导航平台上进行了硬件实现和验证.结果表明,该算法在不同信噪比下相位误差均优于传统载波相位测量算法,具有一定的应用价值.     

基于信号嫁接技术的IMU导航性能评估方法

为了探究新型惯性测量单元（ IMU）的导航定位精度以便选用,需要对其进行方便有效和低成本的测试评估。对一种新颖的基于信号嫁接技术的IMU导航性能评估方法进行了验证和分析。以三种中低精度IMU为样本,将该方法的评估结果与该IMU的现场测试结果对比,从而对该方法的评估效果进行验证。结果表明：相对于IMU的仿真评估,使用信号嫁接技术合成出的IMU数据在导航性能上与现场测试结果有更高的一致性,更为有效和可信。该方法相比于权威的现场测试评估具有成本低、效率高的独特优势,在中低精度惯性器件性能评估上具有很高的应用价值。     

基于DSP的Fe83 Ga17合金磁致伸缩传感器信号处理系统设计

为了突破传统Fe-Ni磁致伸缩材料测量量程的限制,采用了一种新型的Fe83 Ga17材料。讨论了传统硬件比较电路方法,为了解决硬件比较电路存在的问题,设计了基于数字信号处理器（ DSP）的磁致伸缩位移传感器信号处理系统,包括A/D采样模块、FIR滤波模块和位移测量模块。考虑到环境因素带来的误差,进行温度补偿设计,修正了测量结果。实验结果显示：基于DSP的信号系统能够达到较高的测量精度,对磁致伸缩位移传感器的实际应用有积极的意义。     

基于IDP卫星通信模块的远洋船舶实时监控系统

针对远洋中无GPRS信号不能进行无线通信的问题,设计了以STM32F103VCT6单片机与IDP卫星通信模块为平台的远洋船舶实时监控系统。本系统具有高精准度、实时性强、全天候监控等特点。给出了系统的工作原理、硬件设计与软件实现方法,详细分析了中央控制模块、GPS定位信息采集模块、无线通信模块。实验结果验证了采用STM32F103VCT6单片机与IDP卫星通信模块设计远洋船舶监控系统的可行性。通过该系统,可实时监控远洋船舶的地理位置信息以及其他信息,最大限度地确保远洋船舶航运中的安全。     

Indoor Positioning System Using Axis Alignment and Complementary IMUs for Robot Localization

An indoor positioning method for robots is presented to improve the precision of displacement measurement using only low-cost inertial measurement units(IMUs).Firstly,a high-fidelity displacement estimation for linear motion is proposed.A new robot motion model is designed as well as an axis alignment that only uses a single axis of the accelerometer.The integral error of velocity is eliminated by a new subsection calculation method.Two complementary IMUs are combined by assigning them different weights to obtain high accuracy displacement results.Secondly,an orientation estimation based on a fusion filter for the steering motion is proposed.Experiments show that the proposed method significantly improves the accuracy of linear motion measurement and is effective for the indoor positioning of a robot.     

高精度微波矢量移相器研究

针对相控阵系统对微波信号相位高精度调整的要求,提出了一种基于I／Q调制器的微波矢量移相器的设计方法。通过理论推导,对影响移相器相位精度的幅度、相位不平衡因素进行了分析。介绍了幅度、相位不平衡引入的误差校正和如何提高微波宽带电路的幅度、相位平衡方法。将分析结果用于微波矢量移相器设计,使移相器相位精度控制在±1．5°内。     

基于MEMS加速度传感器的位移检测系统

为了实现对物体运动位移的检测,设计了一种以国产高精度MEMS电容式加速度传感器MSCA3002为核心,24位高精度A/D转换器ADS1255,高性能ARM处理器LM3S2B93为主控制器的位移检测系统,并详细给出该系统的硬件电路及其软件算法设计。系统将传感器检测到的物体运动的加速度,经过积分算法转换为物体运动位移。实验结果表明：系统采样精度高、速度快、误差小,A/D转换器对加速度信号的检测精度能达到0.4%,积分后对位移的测量精度能控制在3%左右,很好地实现了对运动位移的检测。     

超磁致伸缩作动器激光干涉位移测量系统

由于超磁致伸缩作动器的位移在微米级,对其精确测量至关重要,针对激光干涉测量技术中分立元件迈克尔逊激光干涉仪存在环境要求高、调整烦琐和易受干扰等缺点,采用全光纤迈克尔逊干涉仪简化测量前的准备工作;并借助高性能动态信号采集卡,配合LabVIEW图形化编程工具,应用贝塞尔函数干涉条纹细分技术提高测量精度,开发了超磁致伸缩作动器位移测量系统。实验证明测量误差与理论计算相符,表明测量结果是准确可靠的。该系统适用于超磁致伸缩作动器位移的实验研究和现场测量,可为微位移的测量提供一种参考方法。     

高精度测频方法及其在四频激光陀螺中的应用

为了减小普通电子计数法测频时的±1量化误差,采用数字滤波来滤除量化噪声,设计了一种高精度测频电路.使用现场可编程逻辑阵列(FPGA)器件和VHDL语言设计了测频系统,对信号发生器所产生的标准信号的测量结果表明快速滤波基本消除了量化误差的影响,实现了高速、高精度测频.该方法具有等间隔测量的特点,已用于四频激光陀螺的测试研究.     

基于LabWindows/CVI的电能质量监测系统设计

为了解决传统电能质量监测装置监测通道少、测量精度不高、功能协同性不强等问题,通过研究电能质量各项指标的测量技术,研发了一种基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台的一体化电能质量监测系统.该监测系统采用自适应电网频率的数据采集方法和基于脉冲触发的同步方法实现了多通道同步高精度的测量,同时多线程交互式的编程模式实现了多功能之间的良好协调.通过检测表明,该系统能够稳定地检测分析电能质量稳态指标和暂态扰动,操作简单,功能丰富,界面友好,具有广泛的使用前景.