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电子测量技术

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电子测量技术 >2023年第17期

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共4384条结果
  • 摘要：电子皮带秤由于属于动态检测设备,其检测精度和长期稳定性一直是人们所关心的问题。为了减少电子皮带秤在复杂现场环境工作时称重传感器输出信号中的环境变化、皮带张力、电磁干扰等各种噪声影响。提出使用卡尔曼滤波器进行数据处理,介绍卡尔曼滤波器的结构及原理,对称重系统进行数学建模,利用MATLAB工具进行仿真研究。研究结果表明利用卡尔曼滤波器能够有效的减少称重传感器中的系统和过程噪声,对提高系统检测精度具有重要作用。
  • 摘要：针对激光雷达对于大数据量高速传输存储的需求,利用FPGA在数字信号处理方面的优势,提出一种以多核DSP为核心的数据传输存储系统。激光雷达采用FPGA作为核心控制器,通过高速并行通道UPP传输将激光雷达采集回波信息同步传输至DSP并实现实时存储。测试结果表明,UPP通道具备较高的数据传输率和可靠性,可以满足激光雷达高速实时数据传输的需求。同时通过对三种常用的数据存储介质数据率对比测试,表明采用SATA存储可在GByte数据量下实现43MB/s的数据率,保证了激光雷达大数据量下正常存储,该系统具有一定的实际应用价值。
  • 摘要：新疆输电线路在线监测装置在极寒环境下无法正常工作,为输电线路运维带来了一定的困难。为些提出了OPGW感应取能的实施方案,基于EMTP仿真平台建立了500kV交流输电线路模型,仿真计算了地线感应电压和感应电流,并提出了双重保温方式。研究表明:地线感应电压和感应电流与档距、负荷功率正相关,基本不受土壤电阻率的影响;在档距为300m,负荷功率为500MW,地线取能装置的输出功率为137.8W,完全满足输电线路在线监测装置的供电需求;在-45℃的长期极寒温度条件下,采用硅质纳米多孔保温层和红外线辐射膜加热的双重保温方式,仍能保证不低于-30℃的理想温度条件;供电电源采用保温措施后,在线监测装置平均无故障率由85.9%提高至99.6%,可靠性明显增加。研究结果为极寒地区输电线路在线监测装置提供了稳定供电的设计思路。
  • 摘要：粒子群优化算法在求解全局优化问题时,易陷入局部极小点,收敛精度低,收敛情况下寻优缺乏多样性,针对该问题,提出一种基于社会阶层分化的分阶型改进粒子群算法。在粒子群寻优前,先将粒子数及其搜索范围按阶层划分,同时让粒子数较多的阶层搜索范围也相应增大,以确保每个粒子的搜索效率相差无几。该算法从解决粒子群容易陷入局部最优、出现早熟收敛出发,可以减小在初始化的过程中粒子聚集的可能性,从而提高粒子寻优的成功率。最后通过对9个基准测试函数的仿真及其统计数据,验证了改进后的算法满足函数优化要求。
  • 摘要：目前的道路交通灯时间多数都是采用了固定不变的配时方式和策略,无论是车流量的高峰期还是低峰期,红绿灯的时间及间隔都基本上是固定不变的,显然地,在这样的配时策略导向下,车流量多时交通灯不能合理发挥交通导向作用,车流量少时不能提高车辆的通行效率而且会造成不必要的延误。为了缓解城市交通压力,提出了一种用于一条主干线口四相位的动态交通灯配时方法,以5路口为例,利用Webster算法,求得最佳的信号配时周期和交叉口绿灯的时间,结合市场上的vissim信号配时软件,对各个信号同相位的交叉口信号配时交叉口进行了动态的优化,使交叉口的周期和绿灯时间及交叉口周期成为一个可变的参数。信号配时仿真的结果表明,与传统的信号配时控制方式仿真相比,所采用和提出的交通信号配时交叉口控制方式仿真效果更好。
  • 摘要：针对半导体蝶形激光器设计了一种基于STM32的稳定性高、光功率输出范围宽、电路结构简单的激光驱动电路。采用高度集成的制冷芯片MAX1978设计温控电路;采用恒流芯片FP7103给激光器提供稳定可靠的恒流源。结合STM32芯片对激光器的输出光功率和工作温度进行调节和检测。通过实验检测结果表明,所设计的电路对激光器的驱动效果较好,长时间温度偏差可以控制在±0.1℃内,激光器输出光功率最大偏差0.7mW,输出的峰值波长偏差不超过0.08nm,满足激光器的工作需求。该设计电路对蝶形激光器具有一定的通用性。
  • 摘要：目前,面向下一代移动通信需求的第5代移动通信（5G）技术的研究已在世界范围内如火如荼地展开,但传统的蜂窝通信频谱资源紧张,高频段（6 GHz以上）成了研究的热点之一。此次采用基于PN序列的时域测量系统、选用定向和全向天线,对中心频点14.8 GHz,带宽500 MHz的城市室外环境信道进行测量。其中包括直视场景（LOS）和非直视场景（NLOS）,分析得出城市室外环境下的路径损耗模型和阴影衰落因子。
  • 摘要：为了提高无线广播网络传输的稳定性,建立了一种基于时间复杂度的无线网络编码数据包传输次数优化网络模型。分析结果表明:随着节点数M不断增大,将获得更高的数据包传输次数。NCIF方案具有比CLIF更优的性能,并且比SRPSiF的性能也更好,采用NCIF方案可以获得更高的重传效率。NCIF方案具备比SRPS方案更优的性能,NCIF方案利用S生成编码包的过程中不考虑中继节点R产生的解码性,可以高效恢复目的节点的丢失数据包。当丢包率增大后,NCIF与CLIF方案都发生了性能降低的情况,降低了中继节点的作用。
  • 摘要：针对帧结构复杂多变,遥测参数提取时通用性不强的问题,在分析和归纳各型飞行器遥测数据帧结构基础上,研究了一种基于规范帧的遥测数据矩阵分路方法。改变传统依据型号原始数据帧结构分路的方式,通过建立规范化的帧格式,实现遥测数据处理帧结构的归一化,解决了频繁更改分路处理程序的问题。该方法已多次应用于飞行任务数据处理中,效果良好,满足数据处理要求,具有较好的自适应性,易于实现。
  • 摘要：随着铁路向高速、重载及高密度运行的方向发展,钢轨磨耗及表面缺陷日益加剧。基于复合光栅的相位测量轮廓术(phase measurement profilometry, PMP)在保有传统PMP高精度优点的基础上,缩短了测量时间,提高了测量效率。以钢轨磨耗及表面缺陷的三维测量为目的,将传统PMP及基于复合光栅的PMP进行了仿真实现、实验验证与对比分析。同时,在铁路运用背景下,对基于复合光栅的PMP算法进行改进,衍生出基于双频率通道和2+1算法的复合光栅PMP,减小了频谱混叠,提高了测量精度。理论仿真及实验结果表明,改进后的方法测量精度有了明显的提升,且能较好的重建钢轨的三维形貌和表面缺陷,相较于传统复合光栅,测量精度提升了54.9%。
  • 摘要：野外基线是测绘科学技术领域中特殊的长度实物标准,可用来检定全站仪等光电测距仪的加、乘常数,为确保检定结果的真实、准确、可靠,定期进行野外基线的溯源是必不可少的。目前我国主要采用24 m因瓦尺或高精度光电测距仪2种方法实现野外基线的溯源,已有大量实验事实表明,我国野外基线的量值传递与国外仍存在着不一致的问题。随着我国制造业的快速发展和"中国制造2025"的提出,传统的野外基线溯源技术很难满足越来越高的精度要求,迫切地需要实现野外基线精密测距。结合国内外研究现状,对光干涉法、24 m因瓦尺法和高精度光电测距法进行总结,深入分析了3种野外基线溯源方式的优缺点。最后,对我国未来的基线场建设提出了一些思考与建议。
  • 摘要：无人机编队协同技术利用多无人机传感器之间的信息交互,在执行任务时有更佳的操作性、稳定性、安全性,具有非常广阔应用前景。编队成员与相邻或者相近成员之间精确的相对距离是密集集群实现协同控制的关键信息,其精确性和可靠性的保证具有重要意义。超宽带(UWB)无线传输技术可在传输信息,同时具有厘米级的理论测距精度,在集群的协调导航与控制中,具有广阔的应用前景。本文围绕小型无人机之间的近距离相对导航信息的需求,基于全球导航卫星系统(GNSS)载波相位差分技术、点对点UWB测距和低成本惯性导航系统(INS)的融合设计了一套基于无人机之间测距信息的相对导航方案,根据方案建立了组合导航系统的状态方程、观测方程,并利用无迹卡尔曼滤波器对相对状态进行估计。利用UWB的测距信息,建立了搜索辅助空间,降低了载波相位噪声对整周模糊度的搜索成功率产生的影响,基于整数最小二乘去相关平差法(LAMBDA)算法得到相对位置固定解。仿真结果表明,该融合算法将相对导航的定位精度相对INS/GNSS紧组合提高了至少一个量级,绝对精度在10cm左右;另外,UWB辅助下的模糊度整数解搜索的成功率提高了4%。
  • 摘要：为了在保证信息安全的前提下有效提高RSA加密算法的效率,提出了一种改进的网络信息RSA加密算法及其FPGA实现。首先,通过3个因子来降低大素数的位数并给出了证明过程,提高了大素数选择的速度。其次,在加密算法过程中将扩展2k进制算法,SMM算法和快速模乘算法进行融合,从而组成了一个新的改进RSA加密算法。此外,选择了蒙哥马利算法作为快速模乘算法,以便在硬件中进行实现。FPGA硬件加密实验结果表明,与其他RSA加密算法相比,所提出的改进加密算法所需加密时间明显减少。
  • 摘要：为了解决目前区域气象站维护业务中缺乏关于蓄电池剩余容量的有效监测手段等问题,开展了相关研究工作。首先通过电压测量法得到区域站蓄电池电压变化曲线,并采用二次多项式部分拟合作为其剩余容量的预测算法;然后利用MATLAB脚本代码计算得出基于试验样本的拟合最优参数;最后根据设定的计算模型和相关参数,开发了蓄电池剩余容量监测软件。经测试,预测误差值小于10%,该软件能够及时向维护人员提供蓄电池的有效监测信息及预测信息。
  • 摘要：针对下一代光传输系统对数模转换器（DAC）高采样率、大带宽的要求,提出针对该类DAC动态性能的测试方法。通过分析光传输系统中DAC芯片的特点,解决了内部预设波形无法直接测量,采样时钟不能直接捕获,分辨率不易统计,差损的非线性导致带宽测量产生偏差等问题,并将该测试方法应用于国家高技术研究发展计划（863计划）＂下一代光传输系统中高速模数转换（ADC）/数模转换（DAC）芯片和关键技术研究＂项目的评测中。测试结果表明,该方法解决了最高采样率70 GSPS带宽16 GHz的超高速DAC测试中的一些关键问题,基本可以满足下一代400Gbps光传输系统对DAC的动态性能测试要求。
  • 摘要：流域水资源的科学管理是建立在充分掌握流域水资源状况、了解水资源时空变化的基础上的。随着社会的发展,有关水资源的研究成为了热点,尤其是水资源的预测。水资源系统具有复杂性和非线性,因此复杂网络理论是一种研究水资源问题的有效手段。提出了一种以复杂网络理论研究PUB问题的新方法,其基于水文变量的时空序列构建水文网络,在此基础上利用社团划分方法对流域进行划分,挑选出共性候选节点和特性节点,以此来预测未知站点的流域水文变量信息。以USGS获取的数据进行实验仿真,验证此种方法的有效性。
  • 摘要：经验小波变换(EWT)是一种新的自适应信号分解方法,它能将信号分解成不同的纯调幅-调频(AM-FM)分量。基于上述性质提出了一种新的信号趋势项提取方法,通过排除信号分解分量中的AM-FM成分提取出信号中的趋势分量。仿真结果表明,经验小波变换趋势项提取方法与EMD方法相比有一定的优势,为趋势项提取提供了一种新的有效方法。最后将该方法应用于实测振动位移信号趋势项提取中,结果进一步证明了提出方法的有效性,与EMD方法相比能够更真实地提取出信号趋势分量。
  • 摘要：针对航天领域测温范围差异大、环境复杂以及精度要求高等需求,设计了一种基于多种类型热电偶的分层测温电路。根据不同类型热电偶的测温范围以及特点,选用了T型、K型和S型3种热电偶。首先,分别设计了与3种热电偶相对应的冷端补偿方案,并对输出信号进行放大、滤波以及过压保护,以提高电路的抗干扰能力。利用采集量化电路选取测温通道,并将热电偶输出信号进行数模转换。采取多项式分段线性拟合的方式对热电偶进行非线性校正,并通过试验计算测温电路的误差精度。T型热电偶通道测温范围为-50℃~300℃,K型热电偶为-20℃~1100℃,S型热电偶为0℃~1600℃。结果表明,3种类型热电偶测量精度均满足±0.2%F.S。
  • 摘要：有效地对电力负荷进行分类,可为电力系统的规划、分时电价和负荷预测等提供依据和指导,节约能源并减少了电力用户的电费。基于此,为了研究准确、合理、快速的电力负荷分类方法,提出了基于改进K-means算法的电力负荷分类方法。对电力负荷的特性进行了分析,根据其各自的特点和指标,选取日负荷曲线作为研究的特性指标。采用密度参数方法对K-means初始聚类中心的确定进行了优化,获得更接近聚类中心的初始点,为决策提供了理论指导。
  • 摘要：超晶格是一种新型PUF实现技术,具有物理不可克隆的孪生现象,基于这个现象可以实现异地之间的密钥分发。对超晶格进行温度特性研究实验和温度控制设计。研究结果表明超晶格室温25℃下片内汉明距离为3.39%,温度每变化4℃片内汉明距离上升4%左右,不利于超晶格实际环境中的应用。根据实验结果设计温控系统提高超晶格的温度适用范围,在不影响超晶格正常工作情况下,-20℃~45℃温度范围内保证超晶格的输出端响应信号片内汉明距离波动控制在6%以下。
  • 摘要：ActiGraph GT3X经过多年的发展,已应用于很多领域,身体活动对健康的影响也非常明显,人们越来越重视。为了了解GT3X的基本原理及GT3X在监测日常身体活动中的研究现状。通过文献资料法,对国内外相关文献进行了简单的对比与总结,结果表明国内外通过GT3X监测身体活动的研究都有广泛的应用,但相较于国外的研究领域和研究成果,国内还是有很大的提升空间。可见国内有必要增加以GT3X为代表的可穿戴设备在监测日常身体活动中的研究,从而更加科学和深入的对不同时期的身体活动的疾病研究和研发最适合我国人群的健康身体活动指南。
  • 摘要：针对当前发票中被印章覆盖的字符识别准确率较低的问题,提出了一种基于像素灰度值检测的字符修补方法。首先,对带印章的一组字符进行三通道的分解得到方便后续处理的R通道图像;其次,根据R通道图像字符中间出现的断层这一情况,遍历图像中灰度值满足特定条件的像素,并通过一系列的阈值条件判断该像素是否属于断裂区域;最后,采用基于反向传播算法的多层感知分类器对已修补的字符进行识别。采用halcon自带的3个字符模板和对原始发票中的字符训练得到的模板分别对修补之后的字符进行识别,后者的识别效果不论在消耗的时间上还是准确率方面较前者都要好,准确率达95.38%。从识别消耗的时间和准确率来讲,提出的方法能够对含印章字符进行快速和准确的识别。
  • 摘要：卫星通信系统凭借其独特优势,在各个领域的应用越来越广泛,其通信质量相当程度上依赖于天线对卫星的跟踪。在分析跟踪原理的基础上,给出了一种基于STM32单片机的卫星跟踪系统。该系统以STM32单片机为核心,由GPS模块、方向传感器模块及转台构成。对各个模块进行性能测试后,搭建了实验系统。从实验结果看,各模块性能表现良好,可以满足系统的要求,系统能够通过解析相应模块的数据,驱动转台中的方位电机和俯仰电机,带动天线转到指定位置,以实现对卫星的跟踪。经过大量测试实验,该系统具有使用方便、跟踪精度高、响应速度快等特点。
  • 摘要：采用基片集成波导设计了一种新型宽阻带、高隔离度的双工器,该双工器由中心频率为2.4GHz的1/4模基片集成波导TX滤波器和中心频率为3.9GHz的1/8模基片集成波导RX滤波器构成。通过在1/8模基片集成波导滤波器上蚀刻三角形互补开口谐振环使谐振腔激发负一阶谐振使双工器的体积大大减小,并提高了带外抑制。通过一个T型结连接到共同输入端。测试结果显示,双工器两个通道之间的隔离度超过44dB,20dB上阻带宽度达到3.4倍中心频率。与相同谐振频率下传统结构相比,尺寸减小了75%以上。仿真与测量结果一致证明该方法可行。
  • 摘要：随着现代人生活的改变,越来越多的中老年人因缺乏锻炼而患有肌少症,进而导致肌肉萎缩的发病率增加。为了及早地判断是否患有肌少症的风险,本文实验通过生物电阻抗法对人体进行了检测。基于AFE4300设计了一套四电极的人体生物电阻抗测量系统,该系统以STM32单片机为核心,由AFE4300模块、数字握力计模块、串口模块、电源模块和上位机等组成。采用AFE4300模块对人体四肢阻抗进行测量,拟合计算出四肢骨骼肌含量,以及使用数字握力计对实验对象进行握力测量,结合四肢骨骼肌含量和握力值大小,在国家肌少症评判标准上进行对比优化,将风险状况分为低风险、中等风险和高风险3个级别。通过对18岁以上的人群进行实验,结果表明,该系统能更好地反映出人体肌少症的风险状况。
  • 摘要：针对推进剂泄漏的严重危害性,提出一种以CC2530微控制器为核心,基于ZigBee技术的推进剂泄漏无线监测报警系统。系统主要包括无线推进剂泄漏监测气体传感器、双模监测报警主机和总控计算机。传感器与报警主机之间通过ZigBee无线技术进行信号传递,并通过以太网通信将报警主机采集的数据传送到监控中心的总控计算机上。试验结果表明,系统无线传输可靠,对推进剂的监测误差小于3%。该系统实现了推进剂泄漏的无线监测,极大降低了系统的安装布置时间,具有很强的机动性,不但实现了固定模式的推进剂泄漏监测,还实现了机动模式下的泄漏监测。
  • 摘要：为了解决传统水雨情监测采用GPRS通信方式存在的耗电大、费用高等问题,根据水雨情遥测实时监测要求,设计了一种基于NB-IoT的水雨情实时监测系统与设计。通过雨量传感器、流速仪、水位传感器等多种传感器采集数据,通过电信云平台将水雨情数据以规定的格式通过BC28通信模块上传至监控中心的Java Web平台,实现监测数据的远程传输、显示、查询以及网络共享,该系统在一定程度上提高了监测水雨情的工作效率,具有良好的推广价值和经济效益。
  • 摘要：针对目前插管式地层温度监测方式的传感器数量过多导致故障率高且精度差等缺点,设计了采用基于插管式的升降结构监测系统。该系统基于STM32F103VET6微控制器的地面终端控制升降结构控制器升降测量头,测量头基于MSP430单片机采用新型MS5837-02BA传感器获取数据,在保证稳定性的同时提高测量精度。基于物联网技术通过SIM900A模块以GPRS数据链上传至服务器长时间保存,便于用户随时调取数据。经多次测试该系统测量方式能够在任意浅地层获取精确温度数据,充分证明了该系统的可行性与稳定性。
  • 摘要：随着智能网联汽车的飞速发展，车载设备的高效数据采集、安全远程控制变得日益重要。结合Modbus协议，设计了一种封闭式的车载OBD设备检测控制系统。该系统以STM32F439单片机为控制核心，基于自定义Modbus协议帧包装OBD数据，微控制单元通过CAN总线采集OBD数据并解析后发送至加速处理器，加速处理器实时上传数据至网络服务器，用户终端通过访问网络服务器上的数据实现对OBD设备的检测；同时，用户可通过安卓平台手机应用，向系统发送反向控制信令，实现远程控制。
  • 摘要：对MEMS惯性姿态模块中传感器的标定主要包括非正交误差标定和温度漂移误差标定。传统标定过程,人员通过操控转台,逐台完成标定,无法满足工程批量生产的需求。尤其是温度标定,人员需按温度变化,及时控制转台,长时间操作易出现疏忽导致标定结果偏差。设计了一种基于STM32F407的批量自动化标定系统,一次可自动标定八台产品,提高了效率,降低了成本。使用该系统标定后,姿态角精度从原先人工标定的1.8°提高至0.8°,惯性姿态模块的性能精度得到明显提高。

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