实验物理与工业控制系统平台在HL-2A主机测控系统中的应用

描述了利用实验物理与工业控制系统(EPICS)平台对HL-2A主机运行参数进行的集中测控系统开发。系统采用s7nodave设备驱动模块,实现了SoftIOC与各PLC的通讯,将各子系统的PLC集成到了EPICS控制系统中。通过对关系型数据库和应用层软件CSS中数据归档及报警等组件的扩展与配置,实现OPI层与各个子系统的实时通信。测控系统成功地将HL-2A主机参数集中在EPICS平台下运行,为下一代装置的主机集中测控系统设计打下了基础。     

实验物理与工业控制系统平台在HL-2A主机测控系统中的应用

描述了利用实验物理与工业控制系统(EPICS)平台对HL-2A主机运行参数进行的集中测控系统开发。系统采用s7nodave设备驱动模块,实现了Soft IOC与各PLC的通讯,将各子系统的PLC集成到了EPICS控制系统中。通过对关系型数据库和应用层软件CSS中数据归档及报警等组件的扩展与配置,实现OPI层与各个子系统的实时通信。测控系统成功地将HL-2A主机参数集中在EPICS平台下运行,为下一代装置的主机集中测控系统设计打下了基础。     

非朗伯体红外测温计算研究

根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,建立了红外热像仪测温的通用数学模型;基于物体表面法向发射率的特点,简化了热像仪测温的数学模型,得到了红外热像仪测温的计算公式。通过相关实验,验证了在一定的温度范围内,物体的发射率和反射率之和基本保持不变这一结论。物体的发射率与反射率之和a与物体种类、表面状况及物体温度有关。物体与朗伯体越接近,a越大,其值越接近于1;物体表面状况偏离朗伯体越远,表面越光滑,越小。实验表明,若物体接近朗伯体,则可将其视为朗伯体,无需进行实际物体修正;对于非朗伯体(特别是表面光滑且发射率较低的物体),需要对其红外测温进行修正,否则将增大测温误差,甚至偏离其真实温度很远。该研究表明,通过修正,可以对非朗伯体进行红外测温。     

稀疏分解在钢水红外图像去噪中的应用

基于辐射测温原理,介绍了红外测温理论和稀疏分解去噪原理,为了提高钢水的测温精度,对钢水的红外图像噪声进行处理。搭建钢水红外测温的实验平台,获得不同实验条件不同温度下的钢水红外图像,利用稀疏分解对钢水红外图像进行去噪处理。与维纳滤波图像去噪结果进行比较,实验结果表明,稀疏分解更好地去除了钢水红外热图像中的噪声,图像的峰值信噪比提高了10 dB。     

反射温度补偿法对红外测温的补偿计算与误差分析

根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,介绍了反射温度补偿法的原理与实施方法,得到了该补偿方法的理论计算公式及误差的计算公式,分析了补偿效果及补偿后各影响因素对红外测温的影响,同时用实验验证了该补偿方法的有效性与适用性。研究发现,该补偿方法简单易行,精度高,适用于大部分的红外热像仪,具有一定的推广价值;补偿效果与采用的红外反射镜的材料有关;短波热像仪的补偿效果比长波热像仪好。     

精密红外辐射计测量模块研究北大核心CSCD

红外辐射计用于红外热像仪测试设备的校准。介绍了一种用于红外辐射计的测量模块及方法。设计了采样保持的测量方案,通过参考信号生成采样脉冲,并将采样点设置在每个信号周期的1/4相位处,能显著提高微弱信号的测量能力。对于35℃的黑体辐射信号,通过与现有方案的对比实验,测量信号强度可提高57.6%;在红外热像仪测试设备背景温度为22℃条件下,通过与现有仪器的对比测试,测量信号精度可提升50%以上。     

目标表面发射率对红外热像仪测温精度的影响

介绍了红外热像仪测温原理,分析了影响红外热像仪测温精度的因素,计算了不同表面发射率下红外热像仪的测温误差曲线。理论分析表明,目标表面发射率越高,红外热像仪测温精度越高。实验改变表面发射率的设置,计算了不同表面发射率对应的总辐射亮度,得到TP8型长波红外热像仪能够精确测温时,目标表面发射率必须大于0.5的结果。最后,对表面发射率分别为0.96、0.93和0.3的3种材料进行实际测温,结果表明,材料表面发射率较高时,红外热像仪具有较好的测温精度。     

目标表面发射率对红外热像仪测温精度的影响

介绍了红外热像仪测温原理,分析了影响红外热像仪测温精度的因素,计算了不同表面发射率下红外热像仪的测温误差曲线。理论分析表明,目标表面发射率越高,红外热像仪测温精度越高。实验改变表面发射率的设置,计算了不同表面发射率对应的总辐射亮度,得到TP8型长波红外热像仪能够精确测温时,目标表面发射率必须大于0.5的结果。最后,对表面发射率分别为0.96、0.93和0.3的3种材料进行实际测温,结果表明,材料表面发射率较高时,红外热像仪具有较好的测温精度。     

导弹特种车辆行驶操稳性测量系统设计

针对红外热像仪性能检测设备国产化的紧迫需求,设计了检测样机的电路系统。根据红外检测的设计指标要求,提出了测控系统的总体方案,详细介绍了检测系统的硬件电路设计,阐述了红外系统MRTD、NETD等关键指标的测试算法,给出了电路检测软件和维修指导软件的设计方法。实验测试表明,该检测系统电路达到了设计指标要求,已应用于某小型红外系统检测诊断设备中。     

高精度非致冷长波红外热像仪的辐射标定

为使非致冷长波红外热像仪在不同温度下保持较高的测温精度,建立了考虑探测器工作温度效应的非致冷长波红外热像仪的辐射标定模型。对非致冷长波红外热像仪进行辐射标定实验,在不同黑体温度和不同亮度增益值条件下,获得了16组图像灰度与探测器工作温度之间的函数关系,建立了目标温度的数学计算模型,并对定标结果进行了实验验证。结果表明：在25～40℃,探测器的工作温度效应可做线性化处理,且与目标温度无关。通过设定合适的亮度增益值可使红外热像仪的测温误差〈0.5℃,极大地提高了非致冷长波红外热像仪在不同温度环境下的测温精度。     

静态磁场测试平台的采集监控系统的设计与实现

介绍了静态磁场测试平台的结构和特点,详细描述了采集监控系统的体系架构,该系统是由数据采集管理系统和操作监控平台组成的。根据该系统的特点,设计了基于Qt的数据采集管理系统和基于EPICS的操作监控平台。该系统实现了对静态磁场测试平台的实时控制、设备状态检测及监控、数据采集、存储及查看。该应用运行稳定,能满足静态磁场测试平台对采集监控的需求。     

非制冷热像仪内部温升对测温精度的影响修正

随着非制冷型热像仪工作时间的增长,其内部器件、机械结构所积累的热量越来越多,其温升所导致的热辐射势必会对热像仪的测温精度产生严重影响。因此,要实现热像仪的准确测温,必须对其内部的各温升影响因素进行相应的修正。本文通过对影响测温精度的镜筒辐射温度、探测器靶面温度以及热像仪工作累积时间三个因素进行评估和建模,并对其相互关系进行评价,根据数据模型对热像仪辐射测温值进行修正。结果表明,在实验室条件下,经过修正,非制冷型红外热像仪测温精度可控制在±1℃以内,其稳定性可控制在±0.5℃以内。修正后的温度结果基本不受内部温升的影响,有效的提高了非制冷测温型热像仪的稳定性、可重复性以及测温精度。     

热声热机热声核内传热与流动特性实验研究

本文通过搭建扬声器驱动的热声热机可视化实验台,利用粒子成像测速仪(PIV)和红外热像仪得到冷、热端换热器间速度及温度场分布,对有无声场两种情况下热声核中速度及温度场的变化进行了实验研究。实验结果表明,外加声场改变了热声核中热对流的基本模式,增强了冷热端换热器间的换热能力,对热声核中的温度分布有着显著的影响。揭示了热声核中的流动与换热规律。     

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通过分析子系统接入EPICS平台时大量的数据定义以及数据转换问题,研究了EPICS IOC数据库构成和EPICS数据组成结构。采用基于ASP.NET构架的C#编程技术实现了EPICS过程变量(PV)管理自动化系统,并提供相应的操作界面。该系统解决了IOC PV信息收集与数据保障的问题,实现了PV的批量存储、权限管理、历史查询和实时更新等功能。     

HL-2A 装置EPICS 过程变量管理自动化系统

通过分析子系统接入EPICS 平台时大量的数据定义以及数据转换问题,研究了EPICS IOC 数据库构成和EPICS 数据组成结构。采用基于ASP.NET 构架的C#编程技术实现了EPICS 过程变量(PV)管理自动化系统,并提供相应的操作界面。该系统解决了IOC PV 信息收集与数据保障的问题,实现了PV 的批量存储、权限管理、历史查询和实时更新等功能。     

气氧煤油发动机尾焰红外辐射特性研究

提出了一种考虑碳烟颗粒的气氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法,首先对气氧煤油发动机纯气相内流场进行计算,然后以喷管喉部作为气体和固体碳烟颗粒的入口边界计算发动机尾焰流场,最后以发动机流场参数分布为基础,采用有限体积法和伪气体理论对发动机尾焰红外辐射特性进行计算。进行了气氧煤油发动机点火实验,并将计算结果与实验结果进行对比分析。结果表明,燃烧室内两个压力测量点的测量与计算误差分别为1.4%和3.4%,燃烧室内计算温度与热力学计算误差为2.16%,证明了燃烧室流场计算模型的准确性。含有碳烟颗粒的尾焰流场计算结果与热像仪测量结果比较吻合,证明了尾焰流场计算方法和模型的准确性。4.3 μm波段尾焰红外成像计算结果与工作在4.3 μm波段的红外热像仪测量结果吻合比较一致,证明了尾焰红外辐射特性计算方法和模型的准确性。     

The cryogenic control system of BEPCⅡ

A superconducting cryogenic system has been designed and deployed in the Beijing Electron-Positron Collider Upgrade Project(BEPCⅡ).The system consists of a Siemens PLC(ST-PLC,Programmable Logic Controller)for the compressor control,an Allen Bradley(AB)PLC for the cryogenic equipments,and the Experimental Physics and Industrial Control System(EPICS)that integrates the PLCs.The system fully automates the superconducting cryogenic control with process control,PID(Proportional-Integral-Differential)control loops,real-time data access and data storage,alarm handler and human machine interface.It is capable of automatic recovery as well.This paper describes the BEPCⅡ cryogenic control system,data communication between ST-PLC and EPICS Input/Output Controllers(IOCs),and the integration of the flow control,the low level interlock,the AB-PLC,and EPICS.     

人体头部体表温度随室内环境温度变化研究

为研究人体头部局部特征部位的散热情况,得到局部特征部位体表温度随环境温度变化规律,选取身体健康、体态标准的青年男女各20名为测试对象并分成男、女两组,根据红外热辐射测温原理对测试对象头部选取5个局部特征部位进行测温、记录。控制空气湿度50%和风速0.15 m·s-1,并以2 ℃幅度逐渐将环境温度从18 ℃升高到32 ℃。发现健康青年女性头部各特征部位体表温度略高于男性;男女受试者头部各特征部位体表温度在一定范围内随环境温度近似正比例变化;运动对头部体表各部分温度影响较小且存在差异。分析结果可应用于人体头部特征部位热流研究并对人体健康状况判断提供参考数据。