超导磁体低温液位监测单元的设计与实现

介绍了一种应用于超导磁体的低温液位监测单元的设计与实现.设计了压控电流源电路和电压-频率转换电路用于液氦的液位测量,并设计了电容-频率转换电路用于液氮的液位测量;设计了以STM32微控制器为核心的数字电路,用于压控电流源的控制、频率信号的处理和液位监测数据的数字化显示;同时通过CAN总线把液位的监测数据自动发送至上位机,完成液位监测单元的远程控制.测试结果证明了该设计的可行性.     

基于演算子理论的液位控制系统应用研究

为了模拟工业锅炉液位过程控制,以水箱过程控制实验装置为基础进行了液位控制的实验研究。首先提出了基于演算子理论的右互质分解方法实现非线性控制系统的设计;接着以PCL-812PG数据采集卡为基础进行了数据采集与驱动设计;然后利用设计好的控制器在Visual C[HT6"H]++开发环境下对该液位系统进行了实验研究;实验中液位设定值为300 mm,结果显示液位控制系统上升时间小于260 s,系统超调低于5%,满足要求的性能指标;实验结果表明了控制系统设计的有效性。     

基于labview与容栅传感器的液位测控系统

根据容栅传感器的检测原理,设计了一套基于LabVIEW和容栅传感器的液位精密测控系统,精度达0.05ml。利用容栅传感器输出的电容信号经信号调理模块输入msp430单片机处理并精密控制液位,采用LabVIEW设计系统监控界面程序,实现系统数据的显示、存储、绘图以及人机控制测定仪工作等功能。可配装为数显测定仪和物体密度测量仪,人机界面良好,成本低,易推广。     

基于OpenCV的透明瓶装无色液体液位实时检测

为了实现对无色液体透明瓶装产品的非接触性检测,设计一种液位实时检测系统;系统通过工业数字摄像头实时采集产品图像,基于OpenCV开源平台,对其进行相关的预处理,检索液体区域的轮廓,提出了一种适合液位检测的包围盒取高算法,可得到液位高度;图像采集过程中利用白色背景和特殊的光源设计突显液体区域,不借助外部测量仪器对液位进行实时检测;对100副不同液位的产品图像进行测试,测量结果表明,此系统能够快速准确地获得瓶装液体的高度信息,最大相对误差0.8%,具有较好的准确性和实时性。     

某型瞄准线稳定测试系统RS232串行通信的研究

某型瞄准线稳定测试系统是用于测试和检验班组武器系统、轻型低空反导转管机枪等武器系统中的光电跟踪子系统瞄准线独立性能的专用设备;介绍利用LabWindows/CVI实现上位机与下位机之间的通信,设计了瞄准线稳定测试系统,分析了下位机需要实时检测的物理量信息;为了提高系统的可视性和实现对下位机的控制,通过RS232串行通信技术向上位机传输数据;对上位机利用LabWindows/CVI的控件实现数据采集,数据显示和存储进行了研究;实验结果表明,基于LabWindows/CVI的RS232串行通信的上位机数据采集与显示系统具有可视性强、操作简单等特性。     

基于FPGA的地检系统设计与实现

系统是为某型号新一代航天载荷可见光通道设计;主要功能是实现可见光通道的图像的实时采集与获取,完成可见光通道的地面调试与性能检测;文中针对测试需求提出了完整设计方案和软硬件实现方法;系统采用Xilinx新一代低功耗现场可编程门阵列(FPGA)作为控制核心,通过自顶向下的程序设计方法完成硬件时序驱动和逻辑控制;系统主要完成了机械接口设计,CMOS探测器的电路设计与时序驱动,光电压信号的放大、滤波与数模转换,图像数据与上位机的传输接口设计以及上位机软件设计;高速数据传输通过USB接口来实现;经测试验证,系统功能良好,能很好地满足实际工程需求。     

基于ZigBee无线传感器网络的输液监测系统的设计

结合ZigBee无线通信技术设计了一款输液监测系统,该系统有效地解决了静脉输液过程中存在的输液速度难掌控、输液中断无报警、输液完毕无提示等问题;采用ZigBee无线传感器网络和红外光电传感器对输液过程进行实时监测,并将采集的液滴速度、液位信息、输液量等信息反馈至上位机,医护人员通过上位机可视化软件平台监测输液过程;实施结果表明:该系统液体滴速检测准确,其误差在±2滴以内,当液位降低到一定量或者输液出现异常情况时,终端节点可以发出声光报警信息,上位机软件发出橙色或者红色报警信息,提醒医护人员有效地处理紧急情况,提高输液的安全性,减少医疗事故。     

基于AVR的静压气体轴承性能检测装置控制系统设计

为了实现对静压气体轴承气膜厚度,压力分布和承载能力的自动检测,设计了一种基于单片机的检测装置和控制系统。该系统采用ATmega16L单片机作为平台运动控制和数据处理的核心,结合软件控制步进电机的转向和转速,实现了极坐标定位,并采集承载力,气膜压力和气膜厚度等数据,通过LCD显示和键盘输入,较好地实现了人机交互;同时,装置可以通过RS232与上位机通讯,实现上位机的直接控制。     

基于TCP/IP协议的测控系统的开发

为实现复杂工业现场下的设备测试,本文介绍了一种基于TCP/IP协议的测控系统,该系统采用客户机/服务器模型。测控系统的中央控制计算机与子测控系统的下位机间为“一对多”通讯,中央控制计算机作为服务器,子测控系统的下位机作为客户机;子测控系统的上位机与下位机之间采用“一对一”网络通讯,子测控系统的下位机作为服务器,上位机作为客户机。中央控制计算机采用LabView开发,子测控系统的上位机与下位机采用Visual C+ 6.0开发。最终实现了测控系统的TCP/IP通讯,完成了复杂工业现场下的测试工作。     

基于粒子群算法进行参数自我调整的广义预测控制算法在汽包液位控制中的应用

PID控制算法的学习性能及泛化性能取决于参数设置;在常规方法中,这些参数以固定值形式参与运算,而当面对复杂分布的数据集时,可能无法挑选出一组能够胜任各种分布情况的参数;因此,提出一种基于粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)进行参数自我调整的广义预测控制算法(generalized predictive control, GPC);该算法根据工业锅炉现场环境的复杂性,机组参数的时变性,有效地解决了PID控制的控制精度受到限制的问题;着重讲述了汽包液位控制方案的设计,可看出PSO-GPC控制在汽包液位控制中的重要应用,其次,通过粒子群算法对参数进行辨识,并给出了仿真算例,参数辨识准确,最后用PID控制算法在液位控制中的仿真曲线与广义预测控制算法对锅炉汽包液位进行了仿真曲线进行了对比分析,可见广义预测控制增强了系统的快速性,稳定性好且抗干扰性强。     

标准金属量器液位图像识别装置的研制

在使用标准金属量器对液体进行计量过程中,传统的人工读取液位的方法测量效率和准确度都比较低。提出了一种高精度的标准量器液位图像识别装置,该装置主要由水平调整和图像处理两部分组成,选用S3C2440 ARM芯片和Linux嵌入式系统作为硬、软件平台。水平调整是通过SCA100T双轴倾角传感器测量量器的倾角并控制步进电机自动调整;对采集的液位图像,由OpenCV进行灰度化、滤波、边缘检测、液位提取,再经过标定计算转换成实际液位高度。实验结果表明该方法能快速测量液位,精度高,应用于燃油加油机计量检定装置上,有较好的推广价值。     

用于石油罐的光纤传感液位测量系统

许多石油化工企业的油品储存罐仍使用着靠人工读数的浮子式液位测量装置，其工作效率低、误差大，而且无法实现自动化控制和管理。针对这种情况，采用先进的光纤传感技术在人工浮子液位计的基础上研制了一种新型的液位测量系统。该系统利用力平衡原理测量液位，利用光纤传感器探测和传输信号，采用自制的光码盘实现光信号的调节。该系统的现场测试结果表明，系统在测量范围为0～1000mm时，测量误差≤±6mm、相对误差＜2％。现场应用表明，该系统的各项性能指标符合生产要求，并且运行稳定，性能可靠。     

Grounding resistance for control of static electricity ignition hazards

The flow of hydrocarbon product in pipes generates static electricity at density levels that may be sufficient to cause sparks and ignition when product is delivered to a tank. This paper describes the formulation of a method that can be used to control such electrostatic ignition hazards during tank filling operations. The grounding current for a grounded metallic tank being filled with charged liquid was found. The grounding current found was used to find the grounding resistance limit that ensures that dischargeable energy is always below the ignition level. The analysis presented in this paper was focused on cylindrical tanks; however, the method can be extended to any shape charged liquid container whose electric potential is known.     

FREE-VIBRATION ANALYSIS OF LIQUID-FILLED TANK WITH BAFFLES

The natural frequencies of liquid in a liquid-filled cylindrical rigid tank without and with baffles are evaluated. An annular plate is used as a baffle, which is fitted to the inner periphery of a cylindrical tank. Both rigid and flexible baffles are considered. Finite elements are used to discretize both the liquid and the structural domain. The slosh frequencies of liquid are computed for different dimensions, thicknesses and positions of baffles, both rigid and flexible considering the circumferential wave number as one. The axisymmetric and other asymmetric modes are not studied. The results obtained for rigid baffle case are comparable with the existing results. The coupled vibration frequencies of the tank-flexible-baffle system are computed considering the effect of sloshing of liquid.     

基于模糊控制的清水池水位控制系统设计

清水池水位控制具有时变、滞后、突发性强等特点,难以准确建立合适的数学模型,为了达到快速维持清水池水位在期望值,避免所有水泵同时启停的目的,提出了一种清水池水位模糊控制的方法,该方法借助于MATLAB软件对控制系统进行了仿真,验证了模糊控制算法在清水池水位控制系统中应用的合理性,并计算出模糊输出控制量表,为确定水泵启停台数提供指导。采用了S7-200 PLC控制器和MCGS组态软件实现了清水池模糊控制系统的程序设计,给出相应的模糊控制PLC程序,并应用于清水池水位控制系统中。结果表明,系统稳定性好,响应速度快,能够较好的满足控制要求。系统将模糊控制理论与实际控制相结合,满足了清水池水位控制的要求,延长了水泵使用寿命,节省电能,为清水池水位自动控制提供借鉴。     

浮力式低温液位计的设计原理及运行工况分析

全超导磁约束核聚变实验装置EAST的13对磁体电流引线全部采用高温超导(HTS)。为保证其安全运行,特为其液氮储槽设计制作了浮力式液位计。经过几轮物理实验,证明这种深冷液位计能较准确地监视HTS电流引线液氮储槽的液面,从而保证HTS电流引线的安全运行。文中介绍浮力式深冷液位计的设计原理及其运行工况。     

微小卫星贮箱内两相流界面变形定位及控制管理

液化气推进技术是微小伴随卫星在轨飞行采用的一种新型推进技术。微小伴星空间调姿、变轨过程需精确的推力控制,因此必须了解卫星推进系统中推进剂的形位分布。本文理论分析了空间微重力环境下液化气推进剂气/液界面的形位分布及变化,并通过落塔实验验证了微重力环境下有效控制液体推进剂的管理方法。     

设计参数对涡流二极管泵性能影响的试验研究

为了得到涡流二极管流体泵输送系统主要系统参数的设计依据,建立了系统参数可调的性能试验装置,试验测试了气源压力、供液槽液位及气液换能筒内液位变化行程等系统参数变化条件下系统的水力性能变化特证,分析了系统参数对系统水力性能的影响。试验结果表明,在保证系统稳定的前提下,适当增大气源压力,提高供液槽液位,增大换能筒液位变化行程可以提高涡流二极管泵系统的时均排液量和容积效率,获得较为理想的周期特性。     

激光雷达光纤液位仪光学系统的设计与分析

提高了一种新激光雷达光纤液位光仪光学系统，对模拟油罐实现了全光无电检测，用对称补偿技术的发射接收共轴式光学系统可以克服许多不利因素且到得了较为满意的实验结果。     

Liquid level sensor using ultrasonic Lamb waves

This paper describes a novel, noninvasive method for measurement of liquid level in closed metal tanks that are under high pressure. It is based on the use of ultrasonic Lamb waves propagating along the tank wall. Contact with liquid substantially changes the characteristics of these waves and this can be used as an indicator of liquid presence. Theoretical analysis shows that the symmetric and antisymmetric Lamb wave modes, both fundamental and higher order, are sensitive to presence of the liquid. The optimal wave frequency depends on the thickness of the tank wall and wall material. A prototype level sensor based on this principle has been developed. It uses two pairs of wedge transducers to generate and detect Lamb waves propagating along the circumference of the gas tank. An operating frequency of 100 kHz is found to be optimal for use with tanks having a wall thickness of 30-50 mm. Prototype sensors developed under this program have been used successfully in oil fields in the far northern region of Russia.