利用手机加速度传感器探究加速度与力、质量的关系

利用智能手机加速度传感器探究了合外力做功与动能变化量的关系.该实验在气垫导轨的滑块上安装智能手机,利用智能手机加速度传感器直接测出小车的加速度,进而得到合外力,再利用光电门测量速度,从而实现了探究合外力做功与动能变化量的关系.该方法不仅可以减小摩擦力对实验结果的影响,同时用加速度传感器得到合外力比用重力近似代替合外力实验更加精确.     

天文定位中倾角传感器的标定

为提高天文定位系统的定位精度,减小倾角传感器安装误差对系统水平测量精度的影响,对系统中倾角传感器的安装参数标定及校正进行了研究.首先,给出基于倾角传感器的天文定位系统工作原理,分析倾角传感器安装过程中存在的误差源.然后,提出一种通过对天文定位系统进行改造,利用系统自身完成倾角传感器安装参数标定的方法,并给出了倾角测量数据的校正算法.最后,建立三视场天文定位系统仿真测试平台,对标定方法的性能进行了分析和验证.实验结果表明:该倾角传感器安装参数标定方法的标定精度与倾角传感器自身测量精度保持一致,在全量程范围内校正后的倾角测量结果最大误差为4.315 5″,基本满足天文定位系统中高精度倾角测量要求.     

体内预应力钢绞线光纤光栅监测技术及其应用

设计了一种在预应力钢绞线中心丝上设置倾斜凹槽封装光纤光栅的自感知钢绞线,以解决体内预应力钢绞线其它传感器无安装空间,易碎断导致封装成活率低以及监测量程不够等技术难题.理论分析了不同凹槽倾角封装的光纤光栅传感器的监测应变与钢绞线应变,根据复合材料剪滞模型理论建立了二者之间的应变关系.以倾角为变化参数,研制了系列光纤光栅自感知钢绞线,并对其进行张拉试验,测定光纤光栅传感器量程的变化情况.试验结果表明:该方法能有效扩大光纤光栅传感器的监测量程,当倾斜角度为30°时,所能监测的应变范围与0°相比,提高了44%.采用该技术,利用光纤光栅传感器对某高速公路预应力箱梁的施工张拉及服役进行实时监测,传感器成活率为100%,同时将光纤光栅的理论及标定应变关系与现场张拉及二次张拉的数据进行对比,误差均在5%以内.该技术实现了对体内预应力钢绞线施工张拉和服役全生命周期的监测.     

广东科学中心高温超导磁悬浮车设计与制作

广东科学中心交通世界展馆的高温超导磁悬浮车演示模型,由支架、永磁轨道、超导磁悬浮小车、直线电机和控制系统构成。∞形轨道长19m,包含直线、圆曲线、缓和曲线、坡道,轨道沿线布置直线电机线圈和光电传感器。磁悬浮小车为两节联挂,每节小车车体由两个低温液氮容器和一个直线电机动子组成,每个液氮容器中包含6块YBCO超导块材。磁悬浮小车可以在轨道上连续运行,自控系统能够对小车进行启动、加速、减速、定位停车等运行控制,运行模式分自动行驶和手动操作两种。     

双车法演示实验中抵消摩擦力的分析

考虑了用双车法演示牛顿第二定律实验中被忽略的因素,理论分析得出了斜面倾角与小车质量等因素的关系,并通过实验验证了小车质量发生变化后需要重新调节倾角的结论,同时指出在实验中应如何选择实验器材减小小车质量的变化对实验的影响.     

光纤Fizeau干涉仪的声发射检测研究

验证了一种基于光纤Fizeau干涉仪的声发射传感器,可用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析.     

基于RFID和WSN仓储车辆定位系统设计

通过研究基于无线传感器网络的定位技术和无源超高频RFID的定位技术,提出了一种WSN-RFID协同精确定位方法对仓储运输车辆进行定位,并采用该方法设计了具有定位功能的智能小车,实现了对小车的区域定位和精确定位;文章详细阐述了RFID和WSN基本原理以及定位技术,给出了WSN与RFID硬件设计框图,搭建了仓储车辆定位系统硬件平台;通过对智能小车的定位功能进行测试,定位精度达到了86.5%,验证了WSN-RFID协同精确定位方法的有效性与可行性。     

一种压力传感器单故障实时诊断方法研究

研究对象为容式变极距型液位压力传感器。分析了传感器测量电路的工作原理与特性。故障诊断首先用压力变化率判断测量电路故障存在性;再得到额定输入信号下电路电桥输出信号和运算放大器输出这两个检测信号的表达式,各表达式均以电路相关元件为自变量。因不同元件发生数值漂移故障时,对检测信号的影响趋势各不相同,使得精确到元件的故障定位得以实现;确定故障位置后将正常元件值代入检测信号表达式联立方程组求解,以实现精确到元件的故障定值。仿真显示该故障诊断方法所求得故障值非常接近真实故障值。     

基于STM32单片机的视频遥控小车

主要介绍基于STM32单片机来遥控小车的数据传输过程及实现原理,如利用wifi模块实现小车与电脑间进行数据传输的IP通信原理和PWM电机调速原理等等。该款小车结合了多传感器信息融合技术,实现了无线视频监控的远程操作效果。用户可通过电脑和手机等视频终端设备,利用wifi无线网络技术来控制小车的移动路径并且监控视频画面。     

光纤光栅传感器波长移位检测方法

光纤光栅波长移位检测是光纤光栅传感器的核心技术之一,已提出的光纤光栅波长移位检测方法有被动解调法、匹配光栅法、非平衡Mach-Zehnder干涉仪法、可调谐窄带光源法和激光锁模法等详细介绍了光纤布拉格光栅(FBG)传感器的波长移位检测方法,分析了各种检测方法原理.重点讨论了非平衡M-Z干涉仪法和可调谐窄带光源法,并对以上各种方法的优、缺点进行了分析和讨论.     

基于数字天顶仪的双轴倾角仪研究

数字天顶仪在进行天文定位的过程中存在轴系偏差.为了高准确度地进行倾角补偿,在考虑倾角仪参量的基础上精确推导了倾角的输出数据,并分析了倾角仪参量的准确度对定位结果的影响.得出当倾角仪双轴尺度系数变化值的平方和小于10-6时,倾角仪标定参量的变化对定位结果的影响可以忽略.对数字天顶仪的倾斜角和测站点位置准确度对倾角仪参量的标定准确度的影响进行了分析,结果表明倾角在大于100″时参量标定的准确度较高,当测站点位置误差小于0.23″时对于标定参量的影响较小.     

基于TEDS接口的智能传感网络系统

为了扩展测试系统挂接传感器的数量,使不同类型传感器在配置时实现即插即用,提出了一种基于TEDS接口的智能传感网络系统;此网络系统采用温度传感器和倾角传感器分别对-55～+125 ℃环境温度和-90°～+90°的倾角进行实时测量;通过TEDS(Transducer Electronic Data Sheets)技术实现了传感器的智能化要求;传感器采集到的信号,经过FPGA进行相关的处理,通过RS485总线传输到总的网络适配器,网络适配器的控制单元通过USB接口上传给上位机;实验结果证明,温度测量精度达到0.1 ℃,倾角的测量精度达到0.5°,验证本系统的稳定性和可靠性。     

基于Gocator的多传感器数据拼接方法研究

点云数据拼接在众多科研领域有着十分广泛的应用。为完整、精确地得到复杂物体的点云数据,提出一种基于Gocator的多传感器数据拼接方法。该方法需要对多传感器系统进行两两校准以获取各传感器坐标系与基准坐标系之间的空间变换关系,进而将各传感器自身坐标系下的数据转换到基准坐标系下,实现多传感器数据的拼接。对于双传感器数据拼接,首先通过两只传感器同时拍摄单孔标定块,利用最大距离法提取标定块轮廓坡口特征点,根据坐标转换原理,初步确定了两传感器间的旋转平移关系;在此基础上采用迭代最近点(ICP)算法进一步优化确定两传感器之间的最优变换矩阵,以得到精确的拼接关系。实验室搭建双传感器钢轨廓形检测平台对该算法进行验证,实验结果表明,多次拼接得到的钢轨廓形与标准模板误差不超过0.2mm,完全符合钢轨廓形允许误差要求,该算法具有较高精度和稳定性。     

基于MEMS技术的移动危化品远程监测系统设计

目前危化品运输监测体系不够完善,同时事故的预防和处理对人力依赖过度,监测效果不尽如人意。为了最大程度上减轻危化品泄露事故危害,设计了一种基于无线通讯和卫星通讯系统的移动危化品远程监测系统。利用车体不同位置安放的各种MEMS传感器及时地获取运输信息(如气体泄漏情况、速度、加速度、温度、湿度及倾角等),采用ZigBee技术传输至移动端中央处理器,并通过GSM向监控端进行反馈,从而对监测到的异常情况做出迅速反应。经过实际测试,测试结果满足精度要求,有效的解决了移动危化品的在线监测和定位。     

光纤Bragg光栅倾角传感器的标定与不确定度分析

实现光纤Bragg光栅倾角传感器的静态的测试和性能分析。设计了一种量程为5°的倾角传感器标定装置,对其进行校准实验。通过对光纤光栅解调仪的中心波长差和标定装置产生的倾角值进行最小二乘法拟合,求出静态标定系数,并对倾角传感器标定装置的不同不确定度分量进行分析以求出合成不确定度。实验结果表明,光纤传感器的灵敏度为0.17343nm/(°),线性度为99.993%,重复性误差为0.0552%,标定装置的合成不确定度为8.606×10-2°。     

环形光纤声发射传感器的相位调制特性研究

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的环形传感器，用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器的两个臂到达探测器时，干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换，测得了超声信号的振幅和频率.而且对传感系统的位相调制特性进行了仿真，并对实验结果进行了分析，结果表明该系统可用于固体表面传播的超声波频率特征的识别.     

STEAM课程理念下的高中物理实验设计——以基于Arduino探究小车速度随时间变化规律为例

融合物理、技术、工程、数学等学科知识,对用打点计时器测速度实验进行了改进.实验中采用HC-SR04超声波传感器测量小车位移,使用计算机对数据进行收集和处理,并对结果进行简要分析.尝试在STEAM教育理念的指导下,通过跨学科整合,充分以学生为主体,培养学生的创新思维,为基础物理实验的改革提供新思路.     

巯基苯甲酸在电化学沉积的金/银薄膜表面的吸附行为

通过表面增强拉曼散射(SERS)技术和密度泛函理论(DFT)研究对巯基苯甲酸自组装在电化学沉积的金和银薄膜表面的吸附行为.结果表明电化学沉积的金和银薄膜是良好的SERS活性基底. 通过对巯基苯甲酸的SERS光谱分析和DFT理论计算,以及表面选择定则,得到了对巯基苯甲酸主要通过羧基自组装在电化学沉积银膜表面,并且苯环表面可能和银表面有一倾角,对巯基苯甲酸主要通过硫原子和金表面相互作用,并且苯环平面可能和金膜表面有一个倾角     

一种电感数字传感器的循迹小车控制系统设计

针对传统的以红外反射式传感器为主的循迹小车存在受强光干扰不灵敏、循迹线的铺设色差及线宽要求较高的缺点,提出了以单片机为控制器,LDC1000电感数字转换器和外接线圈作为循迹传感器,结合光电测速电路、驱动电路、LCD显示电路等,实现在跑道标识为一根直径为0.9 mm的细铁丝的平面跑道上稳定运行;具备在运行途中检测跑道上的金属片,实现报警和计数功能;具备实时显示小车运行时间、速度和距离的功能;实验证明,该系统集测量精度高、显示直观及工作性能稳定等优点,采用的非接触、无磁体的感应技术对以导体为循迹标识的小车的设计有一定的指导意义。     

同核双原子分子离子的势能研究

使用作者最近建立的研究双原子分子离子精确势能的离子能量自洽法(ECMI),对碱金属、氟、氧的同核双原子分子离子的以下电子态进行了研究:Na2 的X2∑g 态,Li2 的X2∏u态,F2 的A2Пu态,F2 的X2∏g,和O2 的A2∏u态.将获得的ECMI势能曲线与用其他理论方法得到的势能曲线进行的比较表明,ECMI得到了这些态的最好势能,而且ECMI势不仅能获得平衡核间距附近的精确势能,还能得到其他方法往往难以得到的双原子分子离子渐进区和离解区的正确势能.