高氯离子水中化学需氧量检测系统的研究

阐述了利用紫外分光光度法测量化学需氧量（COD）检测系统的研究方案,给出了利用光路设计与电子技术结合的研究方法。系统由光学系统、硬件电路、软件测量3部分组成。系统光路的设计使用了平面衍射光栅,狭缝等光学元件从而提高了光信号稳定性。电路系统选用高精度、低静态电流运放OPA2335,提高了微弱光信号的转换精度和响应速度。软件系统利用氯离子与COD的标定曲线排除氯离子对COD测量的干扰,最终能够实现在氯离子含量较高的水样中测量COD值。通过对COD标准溶液和加入氯离子的COD标准溶液的测量实验,及与HACH-DR6000分光光度计对实际水样检测的对比实验和稳定性实验,系统最大引用误差为2.84%,证明系统可以用于在高氯水中对COD进行实时检测。     

传像光纤束透过率测量方法研究

光学纤维的传光特性不同于一般的成像光学系统,透过率的测量方法也不同。区别在于,测量传像光纤束透过率时不能采用平行光束,而测量成像光学系统透过率时,即可以采用会聚光束,又可以采用平行光束,只要不拦光即可。光在光纤束中遵循全反射的传光原理,而光在成像光学系统中遵循折、反射传光原理。通过对细小口径传像光纤束透过率的测量方法进行了实验、检测研究,得到一个新的测量光纤束透过率的方法。此方法完全不同于目前国标中光纤束透过率测量方法,又区别于成像光学系统透过率的测量方法。测量传像光纤束透过率时,要求光在光纤束中既要避免拦光现象又要满足全反射条件。我们根据光纤束传光原理研制了一个测量连接装置加到光谱仪的测量光路里,构成一个光纤束透过率测量光路系统。该测量法的重心在测量连接装置上。用该测量法成功地完成了细小口径成像光纤束透过率参数的测量,测量结果与设计预期值接近,测量准确度满足用户使用要求。     

光学电流互感器的抗干扰分析

采用光学玻璃的光学电流互感器主要有两种结构：闭合光路结构和直通光路结构。直通光路结构的光学电流互感器在加工难度和稳定性方面具有明显的优势,但存在对测量位置敏感和抗外磁场干扰能力差的缺点。提出了一种差分式结构的光学电流互感器,分析了导体位置变化和相间磁干扰对其测量精度的影响,并设计了相间磁干扰和返回导体对测量精度影响的实验。分析和实验结果表明：采用差分式结构的光学电流互感器应用在相间距离大于0.8 m的智能变电站中,不需特别设计屏蔽措施,完全可以满足0.2级的测量准确度要求。     

触针式光电三维微位移测量系统设计及标定

提出了一种触针式微位移测量系统的设计方法。该系统通过悬臂梁探针感知微位移变化,通过光学方法对微位移进行放大,并根据微位移测量系统的光路建立了该系统的数学模型,并对数学模型中的系统参数的标定方法进行了分析。完成了微位移测量系统中铍青铜材料低弹性系数的悬臂梁和耐磨探针的设计,最后搭建了系统的实验平台,并在此硬件的基础上完成了参数标定实验和量块及圆柱样件的测量实验,并对圆柱测量数据进行了测头半径补偿,系统测量曲面的精度达到了7 m。实验表明该系统能够很好地应用于微纳测量实验中。     

紫外-真空紫外光谱反射率测试系统

为获取紫外 真空紫外光学元件的光谱反射率,构建了一套反射率测试系统。该反射率测试系统主要由Seya Namioka紫外 真空紫外单色仪、样品精密转台为主体的光机结构和电子学系统组成。首先,介绍了系统测量原理,采用双光路补偿法消除了光源随时间的飘移,通过改变系统光路进行两次测量来获取反射光与入射光数据,进而得到光谱反射率。接着对电子学硬件系统进行描述,给出了驱动控制单元与信号处理采集单元的硬件设计与组成。因紫外 真空紫外光谱信号微弱,采用了锁相放大的方法提高了测量精度。该反射率测试系统测试结果表明波长重复性0.05 nm,反射率测量重复精度为1.8%,系统功能完备稳定性好,能够实现对光学元件的高精度测量。     

自适应光学电流互感器的基础理论研究

针对阻碍光学电流互感器(OCT)实用化的测量温漂问题和不能长期稳定运行问题,文中在分析了光学电流互感器(OCT)的开环机理后,提出了相应的解决方法——自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构。以标准检测系统为平台,按照测试标准IEC60044-8对自适应光学电流互感器进行了精度检测,检测结果表明自适应光学电流互感器稳态测量精度达到了0.2级,非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%。安装于河北省保定市某变电站的110kV线路上的自适应光学电流互感器已经连续运行了25个月,运行结果表明,自适应光学电流互感器具有长期运行稳定性。     

变光程透射式浊度仪的研究

针对传统透射式浊度检测仪在较低浊度范围测量精度不高的特点,提出一种变光程透射式测量方法,消除对透射光测量的干扰因素,基于此方法设计了一种新型变光程透射式浊度仪,介绍了仪器的工作原理和传感器结构,简化了浊度传感器的光路结构设计,降低了浊度传感器的体积和成本。该系统以STM32单片机为核心,进行电路控制和信号处理,抗干扰能力强。根据ISO7027标准配置浊度标准溶液并进行相关实验,验证自制仪器的可靠性稳定性,在低浊度测量范围提升了透射式浊度仪的测量精度。     

基于光功率损耗的外绝缘表面污秽度检测系统影响因素研究

为了提高基于光功率损耗的绝缘表面污秽度测量方法的精度,搭建了基于裸光纤的表面污秽度检测系统。基于该系统,对盐溶液浓度、灰悬浊液浓度、光纤形状、光源类型和光纤类型对表面附盐导致的光功率损耗的影响进行了实验研究,并对实验结果进行了较为深入的理论分析。实验结果表明:随着盐溶液浓度的增加,光功率损耗逐渐增大;灰悬浊溶液浓度对光功率损耗影响不大;采用U型光纤时的光功率衰减比直线型光纤更显著;采用宽谱(多纵模)光源时的光功率衰减比窄谱(单纵横)光源更显著;采用多模光纤的光功率衰减比单模更显著。理论分析结果很好地解释了以上实验结果,验证了实验结果的可靠性。进行基于光纤的外绝缘表面污秽度测量时应采用U型状态、半导体光源和多模光纤以提高测量精度。     

基于光切图像处理的表面粗糙度检测系统

以光切法的测量原理为基础,应用传统双管光切显微镜、CCD摄像装置、虚拟仪器及图像处理技术开发了表面粗糙度检测系统.详述了系统的硬件构成原理和核心器件CCD的选用方法;应用虚拟仪器开发平台LabVIEW及其视觉应用功能开发出检测系统的软件程序,运用图像处理技术从光切显微图像中提取出表面轮廓信号计算粗糙度评定参数.该检测系统能够实现表面粗糙度的自动、快速、多参数测量,通过与触针式粗糙度仪进行测量对比实验,论证了该检测系统能达到满意的精度,测量范围是:0.4～40 μm.     

基于NDIR技术的高压组合电器中CF4气体检测方法研究

为了实现对高压组合电器GIS气室中CF_4气体的在线实时检测,完善基于气体化学成分分析实现对高压电气设备缺陷诊断,应用非分散红外(NDIR)技术设计了一种光学CF_4气体传感器。系统采用单光束双波长结构,确定了折返光路气室类型,提高系统灵敏度。硬件方面,采用具有多路12位精度的模数转换器高性能单片机,进一步提高检测精度。多组分配气系统实验测试结果显示:不同体积分数的CF_4气体在RBF-PSO算法温度补偿前后传感器测试的最大示值误差分别为7.93%、1.20%;对不同体积分数的CF_4气体量程标定测试时的参比信号幅值与测量通道信号幅值的比值SB/SA进行指数拟合,非线性相关度R2为0.999 3;传感器重复性平行实验显示RSD分别为0.87%、0.44%、0.32%。综上,验证了该CF_4传感器在测量范围、抗干扰能力、检测精度及重复性等方面的优势。     

基于DSP的同步开关控制器系统温度检测技术

为分析环境温度对同步开关动作时间的影响,设计了一种温度检测系统.系统电路由DSP芯片TMS320F2812、数字温度传感器DS18820及液晶显示模块实现,采用单线总线测温,给出了测温系统电路的工作原理图和程序流程,最后给出了测温实验结果.结果表明,该测温系统具有检测方便、精度高和抗干扰能力强等优点.     

高精度六维激光测量系统误差补偿算法研究

根据极大规模集成电路制造对光刻物镜中敏感光学元件调节机构高精度的调整要求,研究设计了一套基于双频激光干涉仪的高精度六自由度位姿检测测量系统。但由于双频激光干涉仪是一种线性增量式的测长仪器,其固有的机械安装误差及运动平台在工作过程中引入的倾斜或旋转运动都将导致测量光程的变化而产生阿贝误差与余弦误差。为此,根据系统测量原理,采用解析法基于空间齐次变换建立了系统误差补偿数学模型,并深入分析了装调误差对测量精度的影响,实现了调节机构六自由度运动的高精度测量。     

水轮发电机功角直接测量法的分析与实现研究

功角是电力系统稳定性的重要参量,因此功角的在线监测对于电力系统的稳定运行具有重要意义。针对水轮发电机功角直接测量法存在的问题,首先分析了水轮发电机直接测量算法的原理,就其实现问题及难点进行了详细的阐释和分析,然后针对直接测量法没有充分考虑现场的实际应用情况、功角精度不高、实时性差的问题,提出了解决方案,分别从提高转速测量精度、抵消齿不均匀对功角测量的影响、设置宽齿进行矫正检测并提高防滑齿能力3个方面进行了改进．以提高直接测量法的测量精度。针对改进方案,设计了动模实验进行实验验证．通过实验值与理论计算值的比较,证实了该改进方法的可行性与有效性,对提高水轮发电机功角测量精度具有较好的参考意义。     

振弦式传感器压力测量系统的优化设计

设计了一种基于振弦式传感器的压力测量系统,详细介绍了测量系统的工作原理、硬件电路组成及软件设计流程.采用基于中心频率的低压扫频策略、多周期脉冲计数方法、硬件滤波与软件滤波相结合的信号调理方案,利用抛物线插值算法进行温度补偿等优化途径,现场测量与计算时间与传统低压扫频激振方式相比缩短了约50％,压力测量精度（％FS）高达0.05％以上.     

光电稳定平台角位移高精度测量方法研究

为了实现对光电稳定平台方位和俯仰框架运动角度的高精度测量,本研究使用了一种新型的非接触式高精度电容传感器。利用偏心原理,合理布置电容式传感器的位置,使方位框架和俯仰框架的几何中心与电容式传感器的检测面旋转中心不重合。当方位框架和俯仰框架分别绕着方位轴和俯仰轴运动时,其检测面与传感器之间的距离会产生变化,通过距离的变化可以测量出方位框架和俯仰框架角度的变化。依据偏心原理设计了一套测量装置,测量结果表明电容式传感器测量的距离值与其对应的角度值有良好的线性度,电容式传感器的测量精度优于15",完全满足光电稳定平台方位框架和俯仰框架角位移的测量要求。     

基于光学散射原理的气溶胶光度计开发

为应对高效准确的气溶胶质量浓度测量问题,本文使用光散射法测量气溶胶质量浓度原理开发了一套气溶胶光度计。设计了恒流量控制模块,利用待测气溶胶在激光照射下产生的前向散射光与质量浓度成正比原理,使用光电倍增管将光信号转换成电信号,根据相同测量条件下高精度对比仪器结果进行线性系数计算。经实验证明,本文开发气溶胶光度计系统示值误差在能在±5%以内,重复性偏差在3%以内,符合气溶胶光度计校准规范的要求,实现了气溶胶质量浓度测量,具有较好的应用价值。     

基于磁阻传感器的高旋弹转速测量系统

由于现在战争的需要,对弹药精确打击能力提出了新的要求,传统的测量方法对高旋弹转速的测量,受器件过载、成本限制、精度要求已经无法满足工程应用的需求.地磁场作为一个有规律的稳定场,在宇宙空间探测、国防、矿场探测方面发挥着重要作用.本文提出的测量系统利用两片HMC1052,通过特殊的传感器组合方式获取地磁场信号,地磁场信号在再经过过零点结算,最终得到弹体转速.该测量系统能够解决转速高达330 r/s的高旋弹转速测量问题,经过试验验证,转速误差相对精度可以达到1.52%.     

应用霍耳开关元件检测液压缸位移原理的研究

位移检测装置是电液位置伺服控制、同步控制系统中的关键环节，基于霍耳效应，本文提出可集成的液压缸位移检测方法，详细介绍了该方法的原理、传感器与液压缸的集成方式、结构、特点和使用场合，通过实验，研究了液压缸运动速度变化，传感器探头与活塞杆表面间隙变化及活塞杆凹槽涂层对测量信号的影响。同时设计了传感器的信号处理电路。     

基于ZigBee网络的室内甲醛浓度远程实时监测系统设计

针对现有家用甲醛检测手段中存在的测量点单一,无法远程监测的问题,设计了一种基于无线传感器网络ZigBee的室内甲醛浓度远程实时监测系统,给出了整体系统的构建方案,构建了甲醛浓度检测的无线传感网络,通过ZigBee网络实现对家庭空间中多个测量点的实时采集,经过网络远传后通过LabVIEW监测程序实现数据的远程实时显示。经过测试,完成了对家庭环境中多个测量点的室内甲醛浓度的远程实时监测,验证了系统的可行性与可靠性。     

适用于电站锅炉的气固两相流电容相关流量测量系统

针对于电站锅炉的气固混合物流特性,提出了一种针对气固两相流质量流量进行在线连续测量的方法。通过电容传感器对被测固相浓度的测量,获取电容传感器与被测固相质量浓度的关系;提出气/固两相流互相关算法,对双电容传感器构成的电容相关流速测量系统进行研制,完成气固两相流电容相关流量的测量。实测结果表明,该气固两相流电容相关流量系统能够应用于电站锅炉煤粉检测的需求。