一种基于谱线幅值归零的加窗插值FFT谐波检测方法

提出了一种基于谱线幅值归零的加窗插值 FFT 谐波检测方法用于分析复杂电网信号中的各次谐波。 该检测方法将每一次在离散频谱中找到的最大谱线及其左右两侧的数根谱线幅值归零,直到各次谐波分析完毕。 通过仿真实验分析了在基波频率稳定时对模拟信号的测量精度,研究了基波频率波动对谐波分析的影响。通过对EAST 实验数据的分析,验证了该谐波检测方法的可行性和高精度性。     

基于CIS的自动纠偏控制器的设计与实现

设计了一种基于CIS的柔性片材光电自动检测纠偏控制器,可以准确地检测出特征标志线的位置,并驱动执行机构带动切割刀片进行实时、准确的位置分切。在差动纠偏方法的基础上,采用了阈值增量法和均值边缘检测方法更精确地检测标志线的位置,并介绍了纠偏控制系统的硬件结构和软件设计。与两对光电元件为检测传感器的纠偏检测控制器相比较,该纠偏控制器具有较高的空间检测分辨率和精度。     

基于双目线结构光的机车闸瓦厚度检测

为了提高智能化检测精度,提出了基于双目线结构光的机车闸瓦厚度检测方法,利用线结构光获取物体表面信息,对采集的图像进行光条中心线提取,再根据双目视差原理得出闸瓦的三维信息,从而求出闸瓦厚度。实验结果证明,该方法检测精度高,可以有效解决闸瓦遮挡和视觉盲区等问题,能够满足实际检测需求。     

近红外技术在纸张水分率测量中的应用

为了解决纸张水分率指标的在线测量问题,研究了基于近红外光谱分析的水分率测量技术,阐述了介质对光谱吸收的基本原理,分析了该原理应用于纸张水分率测量时存在的问题,探索了采用两条谱线(测量谱线和参考谱线)的方法实现水分率在线检测的关键技术,设计规划并实验研究了相应的测量方案,论述了方案中各功能模块的作用.基于光谱法和干燥称重法的水分率对比测量实验表明,基于光谱法的测量准确度可控制在0.5％以内.因此该方法可实现在线检测且满足准确度要求.     

弧矢聚焦双晶单色器性能测试研究

针对同步辐射光束线中的弧矢聚焦双晶体单色器,研究了高准确度自准直平行光管对Bragg转角的步长分辨、转角准确度等参量检测的方法.利用单色器的双晶平行光路,可以方便实现对晶体微调角度的放大,从而检测微调机构的性能.建立了光束线模拟光路,可以实现对弧矢聚焦效果的检测.利用该方法,完成了我国第一台弧矢聚焦双晶单色器的离线检测,检测结果达到了理论设计指标,表明了测试方法的有效性.     

深紫外光谱研究

高频无极汞灯采用电磁感应耦合激励汞泡发光的方法,具有稳定性好、寿命长、发光强度大等优点,广泛应用于原子吸收光谱分析,紫外消毒以及环境污染监测等领域。高频无极汞灯辐射最强的紫外谱线为253.7nm,采用汞灯照射样品,检测样品对该谱线的吸收谱,可检测样品中汞的含量以及环境中汞污染程度。我们研究了高频无极汞灯辐射253.7nm谱线幅度随着汞泡冷端温度的变化,得出了该谱线辐射最强时的温度,作为汞灯的最佳工作温度。     

基于多谱线内标法的不规则铜合金样品中 Pb元素成分检测研究

原位分析和在线检测是激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的一大优势,但是,在野外环境中,人们无法对样品进行统一预处理,面对各种形态的待测样品如何保证LIBS的检测精度是函待解决的一大难题。提出一种多谱线内定标的方法来解决上述问题,即通过求解多条分析谱线的强度和与内标元素谱线的强度比值来建立定标曲线,进而降低光谱信号波动带来的误差,提高线性相关性和检测精度。实验中以铅黄铜合金样品为例,采用LIBS对厚度不一（最大变化值为±2 mm）的铅黄铜样品中的Pb元素进行了定量检测研究,并分别采用传统定标法和多谱线内定标法对这种不规则样品进行校正和建立定标曲线。实验发现,对于不规则样品,传统定标法的检测精度大大降低,定标曲线没有明显的线性关系。当采用单条谱线的内定标方法时,定标曲线线性相关度大大提高,校正决定系数达到0.724 89。而采用多条谱线内标方法（考虑多条分析谱线的相对强度总和）计算发现,当选取5条Pb谱线（Pb 261.42 nm,Pb 280.20 nm,Pb 368.35 nm,Pb 405.78 nm和Pb 520.14 nm）进行计算时,定标曲线线性拟合度达到0.984 6,由此可见该方法消除了样品不规则所带来的光谱强度波动误差,显著提高了测量精度。虽然继续增加分析谱线数目可以进一步提升线性相关度,但是也会增加计算的复杂度,所以选择合适的分析谱线是十分重要的。此外,通过多谱线内标法也能一定程度上消除基体效应和光谱干扰等影响,是一种简单有效且具备普适性的数据处理方法。当然,该方法也存在一定的局限性（如样品成分分布极不均匀、样品表面极不规则致使激光能量低于击穿阈值等）,不过通过调整和优化检测装置方案（例如增大激光能量、增大聚焦光斑、采用长焦距聚焦透镜等）可以更好的发挥该方法的优势。该研究内容可以为LIBS原位检测和在线检测的应用提供一种新思路。     

激光诱导击穿光谱定量检测土壤微量重金属元素方法研究

在对激光诱导击穿光谱数据分析的基础上提出了一种可以用于元素定量分析的方法。该方法利用傅里叶分析的方法研究了光谱数据中的不同部分(白噪声、热辐射噪声和原子发射光谱),通过带通滤波实现发射光谱与大部分噪声的分离,得到仅含少量白噪声的发射光谱;通过计算待量化元素谱线与其对应单位强度特征谱线的相似度引入卷积强度来衡量待测谱线的强度。选取Cu 324.75nm作为分析线,Ti 337.28nm谱线作为参考线,采用上述方法对含微量Cu元素土壤样品进行了测量。实验结果显示:Cu元素含量和其卷积强度的线性系数达到0.997 9,计算得到土壤中Cu元素的检测限为44mg.kg-1,达到国家土壤环境质量标准规定的二级土壤中Cu含量要求,测量相对误差在10%以内,表明该方法能够满足土壤微量重金属检测简便、快速的要求。     

基于谱线线型函数的气体浓度检测技术

快速、精确地测量微量气体浓度的技术在大气质量分析、环境污染检测等领域具有广泛的用途。在红外光谱检测技术中,气体吸收光谱的谱线线型函数是定量测量气体浓度的一个重要参量,而如何准确和快速地得到气体谱线线型函数值是气体浓度测量中的一个关键问题。首先从理论上分析了谱线线型函数,得出计算谱线线型函数的一般方法及探讨了气体浓度与谱线线型函数峰值之间的关系。然后,利用可调激光器及光谱仪检测系统测量了乙炔在1 515～1 545 nm波长范围内的吸收光谱,再通过Lambert-Beer定律计算得到在不同频率下的谱线线型函数峰值,最后利用程序拟合出该波段内气体的谱线线型函数峰值分布曲线,并与Voigt线型函数理论计算值进行了比较,发现理论计算的谱线线型函数峰值仍存在一定的偏差。相比理论计算结果,所提出的检测方法得到的乙炔浓度与真实的乙炔浓度值更加吻合,表明了通过实验确定的谱线线型函数的经验公式可以更好地用于气体浓度的检测。由于利用实验测量值获得了谱线线型函数峰值分布的拟合曲线,因此可以快速准确地计算出所对应的谱线线型函数峰值,从而大大地简化了线型函数的计算过程。实验所获得的数据可应用于光学遥测乙炔气体浓度,且提供的方法也可以应用到其他气体的谱线线型函数峰值的测量中。     

基于多尺度滤波和线检测算子的视网膜血管检测

视网膜血管分割在眼底图像分析中具有重要作用。结合多尺度Hessian矩阵滤波和线检测算子,提出了一种有效的血管检测方法。首先利用多尺度Hessian矩阵的特征值构建血管相似性函数,实现血管增强;然后采用改进的线检测算子,提取反映血管测度的特征;最后采用SVM实现血管检测。实验结果表明,该方法只需要较少的训练样本即可达到与其他方法相当的准确率,且在灵敏性上具有更好的性能。     

蔡氏电路的研究与制作

在非线性电路中蔡氏电路是迄今为止产生复杂动力学行为的最为有效和较为简单的电路之一。从软件仿真和电路制作两个角度分别对蔡氏电路的特性进行了研究,讨论蔡氏电路的工作原理,分别用PSPICE和MATLAB软件仿真出蔡氏电路的相关特性,并制作出硬件电路,给出观察蔡氏电路周期1、周期2极限环及单涡卷和双涡卷混沌吸引子的实验结果,得出了与理论分析一致的结果。对进一步研究和设计专用混沌集成电路及混沌在保密通信中的应用具有积极的意义。     

The voltage-current relationship and equivalent circuit implementation of parallel flux-controlled memristive circuits

A flux-controlled memristor characterized by smooth cubic nonlinearity is taken as an example, upon which the voltage-current relationships （VCRs） between two parallel memristive circuits - a parallel memristor and capacitor circuit （the parallel MC circuit）, and a parallel memristor and inductor circuit （the parallel ML circuit） - are investigated. The results indicate that the VCR between these two parallel memristive circuits is closely related to the circuit parameters, and the frequency and amplitude of the sinusoidal voltage stimulus. An equivalent circuit model of the memristor is built, upon which the circuit simulations and exper/mental measurements of both the parallel MC circuit and the parallel ML circuit are performed, and the results verify the theoretical analysis results.     

Chaotic memristive circuit: equivalent circuit realization and dynamical analysis

In this paper, a practical equivalent circuit of an active flux-controlled memristor characterized by smooth piecewise-quadratic nonlinearity is designed and an experimental chaotic memristive circuit is implemented. The chaotic memristive circuit has an equilibrium set and its stability is dependent on the initial state of the memristor. The initial state-dependent and the circuit parameter-dependent dynamics of the chaotic memristive circuit are investigated via phase portraits, bifurcation diagrams and Lyapunov exponents. Both experimental and simulation results validate the proposed equivalent circuit realization of the active flux-controlled memristor.     

Mapping equivalent approach to analysis and realization of memristor-based dynamical circuit

A novel mapping equivalent approach is proposed in this paper, which can be used for analyzing and realizing a memristor-based dynamical circuit equivalently by a nonlinear dynamical circuit with the same topologies and circuit parameters. A memristor-based chaotic circuit and the corresponding Chua’s chaotic circuit with two output differentiators are taken as examples to illustrate this approach. Equivalent dynamical analysis and realization of the memristor-based chaotic circuit are performed by using Chua’s chaotic circuit. The results indicate that the outputs of memristor-based chaotic circuit and the corresponding outputs of Chua’s chaotic circuit have identical dynamics. The proposed approach verified by numerical simulations and experimental observations is useful in designing and analyzing memristor-based dynamical circuits.     

非制冷红外探测器读出电路的非均匀性研究

对于长线列的非制冷红外探测器组件, 不同探测元之间的非均匀性是衡量电路设计的关键指标. 为了实现长线列非制冷红外探测器的高性能读出, 本文设计了一种基于电流镜方式的非制冷红外探测器160线列读出电路, 电路由电流镜输入模块、电容负反馈互导放大器模块及相关双采样输出模块组成. 电路采用0.5 μm工艺制作完成. 通过合理设置电路中MOS管的参数和布局电流镜版图, 电路的非均匀性有了明显地改善. 通过测试, 电路的非均匀性小于1%, 器件总功耗约为100 mW, 并具有良好的低噪声特性, 输出噪声小于1 mV, 输出摆幅大于2 V. 该电路与160线列非制冷红外探测器互连后, 能较好地完成红外信号的读出, 在积分时间为20 μups的情况下, 器件的响应为0.294 mV/Ω, 整体性能良好. 该电路的研制对超长线列的非制冷红外冷探测器读出电路研制奠定了重要的技术基础.     

Analysis of the effect of stray capacitance on a charge/discharge-based electrical capacitance tomography system

The measurement circuit of electrical capacitance tomography (ECT) system mainly includes CMOS switches, C/V conversion circuit and Data processing circuit. In order to improve the image reconstruction quality, conversion circuit is very necessary to the small capacitance measurement circuit. A charge/discharge measurement circuit is one of the most suitable for the C/V conversion circuit in ECT. The stray capacitance between the measurement electrodes and earth can be large and have an effect on the capacitance measurement. This paper analyzes this effect, taking into account the ON-resistance of the COMS switch, the unit gain frequency of op-amp, and gain error in the measurement circuit. Finally, it is shown that if the range of stray capacitance is 150 ± 60 pF, overall error would be estimated. Comparing the effects of the circuit parameters, this charge/discharge-based capacitance is effectively stray-immune. It is a more efficient analysis to C/V circuit in ECT and offers a great benefit to information processing.     

单相并联谐振变换器输出LC滤波器参数优化

采用在静止直角坐标系中构造虚拟正交电路的方法,推导了单相并联谐振变换器在直接正交(D-Q)旋转坐标系中的等效电路,求解了该等效电路的传递函数;通过仿真验证所推导的D-Q等效电路能够准确地代表原变换器电路。基于阻抗匹配的原则,通过D-Q等效电路的传递函数对单相并联谐振变换器的输出LC滤波器参数进行了优化,达到了输出脉冲电压上升沿时间小于50μs、过冲小于5%、调节时间小于100μs和纹波小于5%的预期指标,验证了采用该方法来优化并联谐振变换器输出LC滤波器参数的可行性。     

Dynamical characteristics of an HP memristor based on an equivalent circuit model in a chaotic oscillator

To develop real world memristor application circuits,an equivalent circuit model which imitates memductance(memory conductance) of the HP memristor is presented.The equivalent circuit can be used for breadboard experiments for various application circuit designs of memristor.Based on memductance of the realistic HP memristor and Chua's circuit a new chaotic oscillator is designed.Some basic dynamical behaviors of the oscillator,including equilibrium set,Lyapunov exponent spectrum,and bifurcations with various circuit parameters are investigated theoretically and numerically.To confirm the correction of the proposed oscillator an analog circuit is designed using the proposed equivalent circuit model of an HP memristor,and the circuit simulations and the experimental results are given.     

一种基于电容传感器的液体密度测量电路的设计

设计了一种基于电容传感器的液体密度测量电路,介绍了设计思想和各部分的工作原理,给出了总的测量电路图.利用本电路测量相对误差在0.5%以内,具有测量准确度高、测量速度快、数字显示直读、使用简单的特点.     

RL与C并联谐振电路品质因数精确值的计算

在谐振电路中,品质因数是一个重要的参数.一般教材对RLC串联谐振电路和RLC并联谐振电路的品质因数讨论较多,品质因数一般定义为电压或电流之间的比值.对实际应用中较为常见的电感线圈和电容并联谐振电路,即RL与C并联谐振电路的品质因数的讨论较少.本文根据谐振电路储能与耗能所定义的品质因数,计算了实际中常用的电感线圈和电容并...