可实现防碰撞通信的新型声表面波温度传感器

针对多声表面波传感器系统中各传感器信息读取时会产生通信碰撞的问题,提出了一种可实现防碰撞通信的新型声表面波温度传感器;通过分析声表面波温度传感器的回波脉冲信号,将沃尔什码作为编码内容实现了多声表面波温度传感器系统中各传感器的正交编码;将传感器对应的匹配信号与系统回波信号进行互相关运算,提取了系统中各传感器的感测温度信息,达到了防碰撞通信的目标;该传感器兼顾编码效率和加工工艺两方面要求,简化感测信息提取的复杂程度;仿真实验验证了上述理论的正确性。     

分布式矢量传感器对宽带源被动定位的方法研究

本文给出了两种基于矢量传感器的被动定位方法。一般来说，对目标进行被动定位可以通过方位信息或时延信息来实现。单个矢量传感器就可以实现目标方位估计，而对多个矢量传感器接收的信号进行互相关运算即可得到目标对各矢量传感器的时延信息。本文先给出了利用方位信息进行被动定位的方法，然后给出了利用分布式矢量传感器进行方位一时延信息联合被动定位的新方法，并通过仿真分析对这两种方法的定位性能进行了比较。     

并联传感器系统压力传感器故障诊断系统设计

在工业生产过程中电子皮带秤普遍采用多个称重传感器输出信号的并联方法,而该方法对多个称重传感器无法独立采集同时无法准确判断故障。应用TI公司MSC1210单片机最小系统和信号分离器,设计一种并联传感器系统压力传感器故障诊断系统,实现多个称重传感器并联应用时的独立采集;发明一种皮带秤称重传感器累计量校准方法,将不断变化的累计量转换成定量值实现并联传感器系统压力传感器故障诊断。结果表明该系统较好实现多个称重传感器的独立采集和故障传感器判断,为皮带秤等计量装置并联传感器系统的技术升级提供有效手段。     

CCD与CMOS像素传感器γ射线电离辐射响应特性对比研究

为了研究CCD与CMOS像素传感器对γ射线电离辐射的响应差异,对比研究了4类像素传感器的结构特点和辐射响应特性。通过辐射实验,对各传感器在不同辐射水平条件下的光子响应事件分布、平均灰度值以及典型光子响应事件进行研究。研究结果表明：光子响应程度均与辐射剂量率相关;CCD像素传感器的沟道传输方式使每列像元间的辐射响应更容易相互干扰;平均灰度值随剂量率的增大存在明显的梯度,各积分周期内输出信号灰度值围绕均值上下波动,CCD像素传感器输出信号灰度浮动范围较小;CMOS像素传感器各像元对光子的响应更加明显,CCD像素传感器各像元的响应信号易与相邻像元发生串扰;各类像素传感器典型辐射响应事件区域中发生光子响应的像元数量随剂量率的增大而增多,响应事件并非单个光子的行为,而是反映了多个光子在区域内同时沉积能量的过程。本研究为开发像素传感器的γ射线辐射探测技术和应用提供了重要的理论分析和实验数据支撑。     

基于红外光谱吸收的煤矿瓦斯光纤传感网络

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的原理,通过对甲烷气体红外吸收光谱的分析,设计了一套检测甲烷气体浓度的多点光纤传感网络。该系统采用分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,高灵敏度、低噪声的InGaAs PIN作为光电探测器,结合空分复用技术复用了16个甲烷气体传感器,采用滤波、前置放大等电路对微弱信号进行处理,经PCI数据采集卡采集各路信号后,再用软件编写程序对采集信号进行快速傅里叶变换等分析。研究表明,该网络各传感器的灵敏度均达到200 ppm(μｇ·mL-1),长时间的精确度和稳定性均可满足实际要求,单个传感器的响应时间小于2 s,系统巡检一周的时间小于32 s。通过理论分析得出,该系统各传感器可放置于离地面20公里以上的矿井中,且该系统可在多场合进行多点的实时检测。     

GF-2 PMS2与ZY-3 MUX多光谱传感器数据的交互对比

近年来随着我国新型国产高分影像的相继问世以及相关应用的逐步展开，不少研究涉及了不同国产高分影像多光谱数据之间的交互对比，但两种国产分辨率最高的GF-2 PMS2与ZY-3 MUX传感器多光谱数据之间的对比仍未见报道。为了使这两种国产主力高分辨率传感器的多光谱数据能够在实际应用中相互补充使用，发挥更大的作用，基于它们的3对同日过空影像，采用两种方法对其进行交互对比。第一种方法是对整个试验区采用逐像元光谱比较法进行对比，第二种是采用样区光谱均值比较法进行对比，即在试验影像上选择一系列的样区，然后以各样区的均值进行对比。通过对两种传感器同步影像对的表观反射率进行回归分析，获得各对应波段的回归散点图，查明它们之间的定量关系，并据此提出相互转换的关系方程。研究结果表明，两种对比方法得出的结果相一致，但使用样区光谱均值比较法进行交互对比的结果的准确性更高。GF-2 PMS2与ZY-3 MUX各对应波段具有很强的相关性，其线性回归方程的决定系数(R2)都大于0.9，但其值在蓝绿波段较高，在红光和近红外波段有所下降，表明两种传感器的表观反射率在蓝绿波段的一致性好于红光和近红外波段。总体上看，GF-2 PMS2的信号强于ZY-3 MUX，二者的信号差异在蓝、绿光波段较大，在红光和近红外波段较小，但却明显受到地物类型的影响。对于以裸土为主的影像，两种传感器之间的差异随着波长的增大而逐渐减小，而对于以植被为主的影像，二者之间的差异却随着波长的增大而逐渐增大。将纯植被与纯裸土的样区单独提取出来做进一步分析，结果表明，两种传感器的信号差异程度在红光波段主要受裸土影响，而在近红外波段则主要是受植被影响，且植被长势越旺盛，两种传感器的表观反射率差异越大。通过研究获得了两种传感器多光谱波段数据之间的相互转换方程，并对其进行验证，结果表明：经过转换后的GF-2 PMS2数据与ZY-3 MUX数据之间的差异大大减小，各波段均方根误差的均值降幅可达64.79%，平均相对偏差率也有明显的降低。这表明，所查明的两种传感器的定量关系是有效的，其对应波段的转换方程可以用于两种传感器数据的相互转换，经转换后的数据更有利于这两种传感器数据的协同使用。分析两种传感器数据的差异原因表明：二者数据的差异主要是由于它们的光谱响应函数的差异和空间分辨率的差异引起的。ZY-3 MUX的光谱响应函数曲线相对平缓，没有明显的起伏波动，而GF-2 PMS2则较不稳定，在四个波段呈现出程度不同的起伏变化，从而影响了二者表观反射率信号的一致性；而GF-2 PMS2具有的4 m空间分辨率明显高于ZY-3 MUX的6m空间分辨率，因此更容易捕捉到细小地物的光谱信息，这也使得二者信号出现不一致。     

基于MC33810的电控ECU点火驱动设计

针对某六缸气体机电控系统,选择Infineon XC2785芯片作为微控制器,采用MC33810作为点火预驱动芯片设计了一套点火驱动。利用曲轴和凸轮信号进行相位信号分析与判断,以诊断得转速传感器工作是否正常。根据所判断的转速传感器信号正常或缺失情况,设计相应的点火输出控制策略。利用曲轴和凸轮轴进行压缩上止点相位判断并进行点火正时控制。根据转速的高低所带来的不同曲轴转角延迟,设计了数齿及计时的点火输出策略。最终通过试验验证了该算法的可行性。     

干涉型光纤传感器阵列的偏振态反馈叠加控制

提出了在干涉光纤传感器阵列中将各传感器的最佳输入偏振态反馈控制信号叠加用于阵列最佳输入偏振态控制的方案，并对阵列各单元最佳输入偏振态的较差分布时的控制效果进行了理论分析，对达到这一较差分布的概率也进行了计算，分析表明，该方案简单易行，经过信号处理能使各个光纤传感器在降低信噪比的情况下吏可见度均达最大值１，从而消除了阵列中各单元的偏振态衰落。     

一种多传感器目标跟踪的数据融合方法

提出了一种多传感器目标跟踪数据融合方法,先对各传感器信号作经Kalman滤波,分别得到目标的航迹,再对各航迹进行数据融合,以提高目标的定位精度。该方法直接对经Kalman滤波后得到的直角坐标下航迹进行数据融合,避免了各个传感器之间繁琐的几何位置转换,又由于经Kalman滤波直接得到滤波后航迹的后验误差,从而避免了复杂的误差转换,具有简洁、高效等特点。     

多点扰动对光纤分布式扰动传感器定位准确度的影响

基于激光干涉原理,建立了基于Mach-Zehnder干涉仪的光纤分布式扰动传感器多点同时扰动的信号模型.在此基础上,通过数值模拟研究了多点同时扰动对传感器定位准确度的影响,明确了多个扰动信号同时作用时扰动的幅值比和位置差不同情况下传感器的定位准确度.仿真结果表明:当多点同时扰动的信号幅度差别大于等于20倍时,可以给出较强扰动的定位信息;当多点同时扰动的空间距离小于等于100m时,可以近似看成单点扰动.在光路中增加偏振分束器来抑制偏振衰落的影响,并采用信号发生器对实验光路中的两个压电换能器同时施加正弦信号来模拟扰动进行实验.实验结果表明:在5km和10km的位置同时施加扰动,当两个扰动的幅值比大于等于20时,距离较强扰动点的最大定位误差的最大值为200m;在5km和5.05km位置同时施加幅值比为1的扰动,距离5km位置的最大定位误差为200m,验证了仿真结果的正确性.该研究为多点同时扰动条件下光纤分布式扰动传感器定位准确度的提高和误报率的降低提供了理论指导.     

一种用于界面接触状态评价的超声信号相似度分析方法*

针对常规超声反射系数对界面接触状态灵敏度受限问题,论文发展一种用于界面接触状态评价的超声信号相似度分析方法。针对不同压力下承压界面超声检测信号,研究了激励信号带宽、相似度函数类型及分析域对相似度分析方法对界面接触状态评价的影响。结果表明,检测信号的相似度指标随压力增加呈现明显规律性。激励信号带宽、相似度函数类型和分析域对界面接触状态评价效果有很大的影响。宽带激励下的时域欧式距离指标对界面压力微变化最为敏感,可用于界面接触状态的定量评价。     

基于迭代逼近算法的土壤中机油和柴油混合物荧光信号重叠特性研究（英文）

随着我国经济的迅速发展,石油制品需求量与日俱增,伴随着工农业生产活动,大量石油制品进入土壤,造成严重的土壤石油污染。土壤中的石油污染物会对植物生长产生危害,并通过食物链威胁人类健康,因此需对土壤中的石油污染物进行现场、快速检测。激光诱导荧光技术(Laser-Induced fluorescence, LIF)具有检测速度快、灵敏度高、可现场检测等优点,但在检测土壤中有机污染物时,面临着荧光光谱重叠严重等问题。为了研究土壤中机油和柴油混合物荧光信号的重叠特性,制备了10种含有不同浓度机油、柴油混合物的土壤样品。通过搭建LIF实验系统,获取不同混合浓度的机油和柴油的荧光光谱,对油类荧光光谱进行了最大值归一化处理,建立土壤中机油、柴油混合光谱的反演关系,以最小残差平方和为指标,使用迭代逼近算法计算出土壤荧光光谱中柴油和机油样品的荧光贡献率。分别使用了全谱法和截取特征光谱两种方法计算机油和柴油的荧光贡献率。全谱法是在混合油样的全波段光谱(200~600 nm)范围进行迭代逼近,截取特征光谱方法是在截取油样光谱(330~460 nm)段进行迭代逼近。(330~460 nm)范围内包含了混合油样的所有光谱特征。用计算出的机油的荧光贡献率与机油样品浓度做线性拟合时发现,截取特征光谱法的拟合系数R为0.989,优于全谱法的0.923。分别用全谱法、截取特征光谱法计算出的荧光贡献率以及归一化机油、柴油光谱合成混合油归一化光谱,与实际归一化混合光谱比较,截取特征光谱法计算的平均相对误差为3.38%,优于全谱的8.79%,其原因是全谱法比截取特征光谱法引入了更多的噪声信号,所以在计算油类荧光贡献率时产生了较大的误差。选取机油和柴油归一化光谱上300, 350, 400, 450和500 nm等5个位置的荧光强度与归一化混合油光谱做多元线性回归拟合,计算出平均相对误差为10.31%。结果表明截取特征光谱方法优于多元线性回归方法;土壤中机油和柴油的荧光贡献率与自身的浓度之间成良好的线性关系,说明在土壤中机油和柴油混合后各自的化学性质保持稳定,在土壤中的荧光信号重叠特性是线性叠加的。这种这种方法同样可以用于其他石油类混合物的解离。通过该研究提高了LIF技术在土壤中石油烃类污染物定性与定量检测的准确性。为土壤中石油烃现场快速检测提供了方法支撑。     

6110柴油机进气过程流动的多维瞬态数值模拟研究

柴油机进气过程中气体流动是强瞬变的非定常三维湍流运动,直接影响到充气效率、缸内气流状态及进气道和缸内壁面换热,因而也影响到燃油雾化、燃烧及有害废气生成等,对柴油机的动力性、经济性起着重要作用。因此,本文利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE对6110柴油机进气过程的气体流动进行多维瞬态数值模拟研究,通过计算可以得到不同时刻进气道和缸内流场分布,为柴油机进气系统的优化设计提供重要的理论依据。     

生物制气-柴油双燃料发动机燃烧特性研究

各种农林废弃的生物质,经气化炉热解气化产生可燃生物制气,作为柴油为引燃燃料的双燃料发动机主要燃料,测量该发动机及柴油机在运转范围内的燃烧过程,并分析燃烧始点、最高燃烧压力及相位的变化规律。双燃料发动机与燃用纯柴油时的发动机相比,燃烧始点较迟,在低速大负荷时比柴油机气缸最高燃烧压力及最大压力升高率要大,在其余工况比柴油机要低。     

兆瓦级NBI加热系统弧流电源故障诊断方法探究

针对中国环流器2号A(HL-2A)装置弧流电源的特点，以及弧流电源故障诊断的条件与现状，提出了结合中性束注入(NBI)控制系统的相关功能模块与基于Matlab/Simulink仿真技术构建的故障字典，以实现弧流电源运行状态的在线监测及其故障模式的诊断。NBI控制系统在监测到弧流电源故障状态后，调用存储的弧流电源输出信号进行分析，提取信号的特征值，然后通过查找弧流电源故障字典以诊断出可能的故障模式。结合实验数据论证了该故障诊断法对弧流电源简单故障定位准确，对复杂故障能缩小定位范围，具有原理简单、可操作性强等优点。     

生物柴油高压共轨喷雾特性的试验研究

应用高速摄影系统与高压共轨系统,在高压定容器内研究了生物柴油的喷雾特性,并与柴油进行了对比。结果表明,生物柴油油束形态比柴油细且长,喷雾贯穿距离比柴油大,喷雾锥角比柴油小;高的运动黏度与表面张力导致生物柴油雾化性能比柴油差。随着喷油压力的升高,生物柴油喷雾贯穿距离变长,喷雾锥角增大;随着背压的升高,生物柴油喷雾贯穿距离...     

Acoustic based condition monitoring of a diesel engine using self-organising map networks

In this paper, the acoustic based condition monitoring of a diesel engine is investigated. Firstly, an experimental test rig is set up to simulate engine faults. Acoustic signals are measured from the test diesel engine under different conditions. To analyse the measured acoustic signals, a two-dimensional topological seif-organising map (SOM) network is employed in this paper to perform feature extraction. The extracted features are processed by both statistical and spectral methods. The results show that the extracted features are able to show the differences between the engine's normal and faulty conditions.     

Understanding in-cylinder soot reduction in the use of high pressure fuel injection in a small-bore diesel engine

This study shows how soot particles inside the cylinder of the engine are reduced due to high pressure fuel injection used in a light-duty single-cylinder optical diesel engine fuelled with methyl decanoate, a selected surrogate fuel for the diagnostics. For various injection pressures, planar laser induced incandescence (PLII) imaging and planar laser-induced fluorescence of hydroxyl (OH-PLIF) imaging were performed to understand the temporal and spatial development of soot and high-temperature flames. In addition, a thermophoresis-based particle sampling technique was used to obtain transmission electron microscope (TEM) images of soot aggregates and primary particles for detailed morphology analysis. The OH-PLIF images suggest that an increase in the injection pressure leads to wider distribution of high-temperature flames likely due to better mixing. The enhanced high-temperature reaction can promote soot formation evidenced by both a faster increase of LII signals and larger soot aggregates on the TEM images. However, the increased OH radicals at higher injection pressure accelerates the soot oxidation as shown in a higher decreasing rate of LII signals as well as dramatic reduction of the sampled soot aggregates at later crank angles. The analysis of nanoscale carbon layer fringe structures also shows a consistent trend that, at higher injection pressure, the soot particles are more oxidized to form more graphitic carbon layer structures. Therefore, it is concluded that the in-cylinder soot reduction at higher injection pressure conditions is due to enhanced soot oxidation despite increased soot formation.     

New method for measuring diesel nozzle orif ice inlet structures based on synchrotron X-ray tomography

Spray behavior is regarded as one of the main factors influencing engine performances, fuel consumption and emissions for diesel engines. Under high injection pressure, diesel spray behaviors are extremely sensitive to the nozzle internal geometries, especially the geometric structures of orifice entrance. Based on the synchrotron radiation X-ray tomography technique, the 3D digital models of nozzle tips can be constructed. A new automatic method is presented to reveal the inlet structures according to these nozzle orifice models. The planes passing through the orifice axis are determined and used to cut the models, and then the corresponding cutting images are applied to measure the inlet chamfer radii around the orifice axis automatically. The orifices of a single-hole nozzle and an eight-hole nozzle are measured according to this method. The results show that this method can automatically measure the orifice inlet chamfer radii around the orifice axis with high precision. The obtained inlet chamfer radius shows the whole profile of the orifice entrance, which is a precise feedback for nozzle designing and manufacturing, and it also provides precise geometrical boundary conditions for the study of spray behaviors.