基于AVR单片机的超声波测距系统构建

为了提高超声波测距精度,构建了基于AVR单片机的测距及数据处理系统。分析了超声波测距的原理,以AVR单片机为处理器设计了超声波产生和发射电路、超声波接收和信号处理电路以及温度测量和补偿电路等。针对温度对超声波速度的影响,根据超声波速度与温度的关系,设计了超声波速度补偿算法。为了提高回波时间测量准确性,减小随机噪声及空气中其他杂散播干扰的影响,采用均值数字滤波方法,对计数时间进行处理。实测结果表明,在3cm~400cm范围内,超声波测距系统测量数据准确,最大误差为0.66cm。     

基于双轴超声列阵驻波原理的固体颗粒悬浮操控实验

针对传统超声阵列悬浮技术悬浮稳定性较弱等问题,基于双轴超声列阵驻波原理,设计了平面-凹球面组合超声阵列悬浮装置.利用COMSOL Multiphysics软件进行仿真实验,利用FPGA、超声波换能器等搭建装置,实现对固体颗粒的束缚及定位移动的互动式操控,根据装置在运动过程中悬浮小球的抖动情况分析装置的稳定性.实验表明:该装置可以精确地控制粒子移动,提高了悬浮稳定性.     

基于Sagnac光纤干涉仪的管道泄漏检测和定位技术

研制了一种基于Sagnac干涉仪的分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位.阐述了该传感技术的工作原理和泄漏点定位方法,并推导了泄漏引起的光信号相位变化表达式。管道泄漏实验结果表明,水压为0.3MPa时,该技术能有效地检测到管道泄漏的发生并准确定位。     

超声波采油技术的原理及应用

文章介绍了超声波技术在油井增产，防蜡，防垢及除垢和对原油的降粘等方面的作用原理和作用效果，并说明了超声波采油的适用范围。     

简易超声波换能器频率测试仪的研究

对超声波换能器频率测试系统进行了探讨，并在此基础上提出了改装设想，分析了所研究的简易超声波换能器频率测试仪的电路原理及实验结果。     

基于皮肤表面“振动信号”的多摄像头人体识别定位

提出了一种适应场景广泛的基于皮肤表面"振动信号"的多摄像头人体识别定位方法。提出了同一人体皮肤表面"振动信号"在多摄像头下具有同步性而不同人体皮肤表面"振动信号"具有差异性的原理,并通过实验进行了验证。基于肤色区域跟踪技术,实现了多摄像头下的人体皮肤表面"振动信号"的获取;基于其差异性和同步性原理及余弦相似度,实现了人体识别;并通过多摄像头坐标计算实现了多摄像头人体定位,最大定位距离误差为61.01cm。     

传感器网络基于特征值分解的信号被动定位技术

基于传感器网络的信号被动定位技术在电磁学、声学、声呐系统以及传热学等领域具有广泛的应用前景,当传感器网络节点所接收噪声强度不同或传输信道存在阴影衰落效应时,给出了目标信号到达距离比定位关联度量的估计方法与基于信号到达距离比的被动定位算法.将特征值分解技术引入到信号到达距离比定位关联度量估计中,通过接收信号协方差矩阵特征值分解技术估计各节点所接收噪声强度,并通过网络参考节点轮换与特征值分解方法消除阴影衰落效应所引入的定位误差,最后给出该算法的最小二乘定位解.该方法可较好的消除由于节点接收噪声强度不同以及阴影衰落效应等因素所带来的定位性能恶化.     

磁纳米粒子介导的磁致振动超声成像研究现状及展望*

超声成像作为临床上常用的影像检测方法,在疾病诊断、术中导航和术后评估等方面发挥重要作用。随着纳米技术的快速发展,不同的微纳米材料或成像探针的构建,为超声成像提供新的发展动力。其中,磁纳米粒子介导的磁致振动超声成像是近年来发展的一种新兴的成像技术。其主要原理是基于磁纳米粒子在变化磁场作用下产生磁致振动,利用超声波探测粒子的振动信息即可获得该粒子的空间分布信息。由于磁纳米粒子作为构建分子成像探针的重要组成部分,该成像方法有望为超声分子成像提供新的思路,具有较大的研究价值和应用前景。基于此,该文将围绕磁纳米粒子介导的磁致振动超声成像技术的原理和研究现状展开介绍,并对该技术的发展趋势进行展望。     

双马赫-曾德尔分布式光纤传感系统定位技术

基于马赫-曾德尔干涉原理的分布式光纤传感系统具有对油气管道破坏行为的预警潜力,而分布式的定位技术是其关键技术之一;基于互相关原理、对其定位理论进行了研究,构建了基于虚拟仪器平台的实验系统、并进行了试验;在总长20 km光纤的8个不同位置分别进行多次试验,初步试验结果达到了149 m的定位精度,接近了实际工程的定位需求。     

基于双目视觉的室内定位标定新方法

随着全球导航卫星系统的发展,位置服务日渐成为人们生活工作之中必不可少的一部分,越来越多的人习惯使用定位技术。随着室内导航应用需求的不断增加,基于多目视觉原理的室内定位导航技术已经成为目前很多技术领域的研究热点,并日趋成熟。在室内导航定位前,相机的标定过程是重中之重,标定精度对最终定位精度有着决定性作用。然而,当有气液界面存在时,由于视线在传播过程中发生折射,现有的线性标定技术不再适用,并成为制约室内特殊场景定位(如水下机器人作业)的主要技术障碍。针对有气液界面的条件提出了一种新的标定方法,对界面位置进行精确定位,并修正了线性针孔模型,能够有效解决有气液界面存在条件下不能准确标定的难题,克服了封闭体内测量时无法进行现场标定的困难。为验证标定方法的可行性与可靠性,进行了数值模拟,模拟结果显示,此方法误差较小,满足室内定位中的标定精度要求。     

超声波探测技术原理实验

介绍了超声波测距和超声波测速的基本原理及应用。根据超声波探测技术中的测距和测速原理设计制作了相关实验组件。利用数据采集系统对超声波测距、超声波测速中的时间延迟、距离、频移量进行了测量,给出了声速、计算距离,相对速率等结果及误差分析。     

基于盲分离技术的水下多源环形阵定位方法研究

根据水下自动探测的工程实际技术发展需求,本文基于盲分离技术研究了环形阵对水下目标辐射噪声信号进行定位的方法,利用水声信号统计特性,通过构建针对水中目标的非线性函数和学习因子等,对自然梯度算法进行了改进,实船信号的盲分离实验结果表明,该方法改进了分离效果。在此基础上,建立了基于线性瞬时混合情况下的定位模型,完成了对六个水中目标的定位研究,取得了令人满意的结果。     

基于级联9电平技术的大功率超声波电源*

为了提高超声波电源的输出功率,该文提出了一种基于级联9电平技术的大功率超声波电源。电源逆变部分由两个H桥单元级联组成,经过一定的控制策略实现输出电压为9电平波形,可以显著提高超声波电源的输出功率,改善输出电压的波形质量。提出一种电压差法跟踪换能器的谐振频率,只需采样3个电压,根据3个电压之间的数值差调节输出频率。通过分析该超声波电源的系统结构、工作原理及控制策略,并进行仿真实验,验证了该方案的可行性和有效性。     

超声波传感器在摊铺机自动调平控制系统中的应用

针对摊铺机自动调平控制系统对测距精度的较高要求,设计了一种具有较高精度的基于超声波传感器的测距系统。实验结果表明,在常用的测距范围内,静态测距精度可达1mm。介绍了测距系统的原理以及系统的软、硬件实现方法。     

多色单分子定位超分辨显微成像术

多色成像作为超分辨成像技术的重要延伸,极大地增强了人们研究亚细胞结构定位与交互关系的能力,从而有助于研究者深入理解细胞内复杂的生命现象与过程。基于单分子定位超分辨显微成像术(SMLM)工作原理的特殊性,已实现了激发依赖、激活依赖、分光依赖等数种有特点的多色成像方法。介绍6种主要的多色单分子定位超分辨显微成像技术,从分色能力、光谱窜扰、数据采集效率等角度分析了各方法的优缺点,并讨论了与多色成像相关的细胞固定方法,帮助研究人员根据自身实验需求选择合适可靠的多色成像手段研究相应的科学问题。     

电子自旋共振技术在生物领域的应用进展

电子顺磁共振(ESR)技术是一种研究顺磁性物质的未成对电子结构和动力学信息的波谱检测方法。近年来ESR技术在生物医学领域得到了广泛的应用,如解析含有过波金属离子的单分子磁体的构象与功能,金属蛋白酶结构和催化机理,自由基相关的电子传递过程等。目前,随着电子顺磁共振技术向微观世界探索的深入,一种基于NV的微观自旋磁共振技术日趋成熟,甚至达到了单分子单自旋的探测水平。本文综述了ESR技术在生物学领域应用的原理方法和研究进展,以及微观SER技术等的应用原理和进展,为更好地将ESR技术应用在蛋白质单分子结构解析与动力学研究、自由基反应途径解析,自旋标记分子的细胞内定位等提供参考和借鉴。     

基于信息融合的移动机器人目标识别与定位

针对单目摄像头工作的双足机器人的视觉定位问题,设计了一种视觉传感器与超声波传感器相结合的信息融合方法,进行目标的识别和定位。对拍摄的图像进行HSV颜色空间的阈值分割得到二值图像,并对其进行形态学滤波处理和Hu轮廓不变矩匹配,以此识别到目标和其重心点图像坐标;建立单目定位模型,用机器人自身的超声波传感器得到与目标物之间的距离,采用Zhang标定法得到摄像机参数,把这些已知数据带入坐标转换,得到目标物在世界坐标系下的坐标,实现定位。借助NAO机器人的平台,将基于信息融合的定位方法和一般单帧图像定位方法进行对比实验。实验结果表明上述方法的误差相对较小,且能得到目标物的三维信息,验证了该定位方法的实际可行性。     

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。     

驻波法在功能模块化物理实验教学中的应用

基于功能模块化教学模式,用驻波法原理完成了超声波速度、微波波长以及弦线密度3个物理量的测量,传递了"同一物理原理解决不同实际问题"的模块化教学理念,有利于学生系统掌握物理知识,提高综合运用知识的能力。     

晶体管超声波发生器的研制

本文在分析超声波发生器现状的基础上,提出了研制晶体管超声波发生器应引起重视的几点原则,并着重介绍了按此原则研制完成的超声波发生器。同时,又对用这种发生器作为基本单元所构成的二种程式的超声波发生器的原理框图和试验结果作了简述。这类发生器配套而成的超声设备的可靠性和效率问题,在文末亦作了初步的讨论。