基于峰值匹配分布式估计算法的光纤布拉格光栅传感网络重叠光谱的波长解调

针对有限光源带宽条件下光纤布拉格光栅传感网络重叠复用的解调瓶颈,提出基于峰值匹配分布式估计算法的波长解调方法,将光纤布拉格光栅传感网络重叠光谱的解调问题转化为函数优化问题,利用理论光谱与重叠光谱之间的差异构建优化模型,通过峰值匹配分布式估计算法对该优化模型进行求解得到各光纤布拉格光栅的传感值.分布式估计算法采用高斯混合模型构建描述光纤布拉格光栅传感网络的解空间概率分布,由概率模型采样产生新的种群个体,并引入峰值匹配算子消除光纤布拉格光栅峰值错配,通过反复进化最终得到最优解.采用该方法对不同规模数量的光纤布拉格光栅传感网络进行解调实验,结果表明该方法在大规模光纤布拉格光栅光谱完全重叠的情况下,平均误差可控制在10pm以内;与现有其他解调技术相比,其具有更高的解调精度,能够解决光纤布拉格光栅传感网络光谱在部分重叠甚至完全重叠情况下的波长解调问题,为提升光纤布拉格光栅传感网络复用数量提供了新的解调途径.     

混合动力汽车电机驱动系统监测与控制研究

通过串口通信实现混合动力汽车电机驱动系统的电池组电压、电流和加速踏板位置等信号的实时采集、处理和显示,并对驱动系统进行诊断;采用PWM(脉宽调制)技术控制电动机速度;上位机(PC机) 程序采用 Delphi高级语言编写,下位机(单片机)程序采用C语言编写。通过对系统调试与模拟仿真,表明所设计的系统有效和可行。     

基于色散补偿光纤的高速光纤光栅解调方法

本文提出并论证了一种光纤光栅高速解调的新方法, 利用色散补偿光纤的色散效应, 将光纤光栅的波长漂移信息转换成时域信息. 采用脉冲激光器作为光源, 仅需一个光脉冲可获取单根光纤上所有光纤光栅的反射光脉冲, 再根据各个光栅反射回光脉冲的延时变化即可实现波长的解调. 本方法可用于准分布光纤光栅传感网络解调, 系统采用全光纤结构, 无需波长扫描, 大大提高了解调速度. 本文搭建了测试系统进行实验验证, 对3个光纤光栅组成的准分布式传感网络进行了解调, 实验结果表明, 解调出的光纤光栅布喇格波长线性度好, 解调速度最高可达1 MHz, 采样数据取10次平均后解调线性度可达0.9969, 解调误差约为27.8 pm.     

一种利用啁啾光栅反射滤波的光纤光栅传感解调方法

利用啁啾光纤光栅结合长周期光纤光栅边沿线性滤波技术,提出了一种新颖的光纤光栅传感解调方法,并实现了在传感波长变化5 nm范围内的波长解调.采用了全光纤结构,无需机械部件调谐,可大大提高光纤传感系统的解调速度及稳定性.     

基于混沌光纤激光的准分布式布拉格传感网络

提出了一种基于混沌光纤激光器的准分布式布拉格光纤光栅传感系统,将波长可调谐的混沌光纤激光器作为传感光源,全同弱反射布拉格光纤光栅作为传感元件。利用混沌光源具有delta函数的自相关特性,将混沌源的参考光信号与从全同弱反射布拉格光纤光栅反射的光信号经光电探测器进行光电转换,结合相关法对参考光和反射光进行相关运算,根据相关峰的位置对传感器位置进行精确定位。利用混沌激光的可调谐性实现因应力作用而发生变化的全同弱反射光纤光栅的中心波长的解调,从而实现准分布式的传感网络。实验结果表明利用混沌激光可在单路光纤上复用全同弱反射光纤光栅实现传感,并有望实现密集型全同弱反射光纤光栅传感网络。     

基于CDMA的布拉格光纤光栅传感系统的仿真分析

讨论了光纤光栅传感系统中常用的复用技术及其限制,阐述了利用CDMA技术实现光纤布拉格光栅阵列波长解调的复用方式,对系统的原理和性能进行了理论分析。在此基础上通过MATLAB做了基于CDMA的光纤光栅传感仿真分析,仿真结果表明该方法能区分反射波长重叠的光栅,从而提高FBG网络复用的频带利用率。     

光纤光栅传感系统信号解调技术的研究

波长编码信号的解调是光纤光栅传感系统进入实用化的关键技术之一。本文讨论了光纤光栅传感信号解调的基本原理，分析了国内外提出的常用解调方法的工作机理和特点，并总结了信号解调过程中存在的主要技术难点，指出其发展方向，为光纤光栅传感系统解调部分的设计提供了依据。     

结合波分复用和空分复用的光纤光栅串口总线式检测系统

结合波分复用和空分复用技术,可增加光纤Bragg光栅(FBG)传感波长的解调数目。开发了FBG传感器检测仪与计算机系统之间的光纤Bragg光栅传感检测系统。该系统通过串口总线分别与光开关和解调仪通信,实现了传感光谱的实时描绘和16通道的FBG传感中心波长的动态更新。测试结果表明,系统工作波长范围为1527~1566nm,中心波长分辨率为1pm,一次采集光栅波长信息时间为620ms。     

非线性二次曝光法制作三角形光纤Bragg光栅

提出了一种利用非线性二次曝光技术制作三角形光纤Bragg光栅的新方法.该方法只使用普通Bragg位相模板,采用两次曝光技术,通过控制光纤光栅的本地谐振波长和反射率,达到控制光纤光栅谱形的目的.第一次直接对光纤曝光,用来控制光纤光栅谐振波长;第二次通过位相模板曝光,用来控制光纤光栅的反射率.考虑到光敏光纤感光特性曲线的多项e负指数变化规律,按照"分步写入光纤光栅设计软件"进行曝光分布设计,利用"分步曝光光纤光栅写入系统"进行曝光控制,使用信息产业部第46研究所生产的DCS-01型光敏光纤,得到了线性范围1.24 nm、反射率为0～64%的三角形光纤Bragg光栅.三角形光纤Bragg光栅作为光纤光栅传感解调器件,在光纤传感领域具有重要应用价值.     

动态匹配光栅解调传感系统温度补偿研究

采用一对辅助匹配光纤光栅,结合基于MAX1968EUI芯片闭环自动控制,设计了一种半导体小型温度控制系统.通过控制传感光栅反射峰值变化,使匹配光栅温度变化与传感光栅周围环境温度变化相匹配,实现了动态匹配光栅解调方案的应变测量系统温度补偿,消除了光纤光栅传感器温度、应变交叉敏感效应对传感系统测量应变的影响.解调系统同时采用一支微测力传感器作为解调系统的输出,消除了传统动态匹配光栅解调系统中压电陶瓷磁滞效应对测量结果的影响.实验结果表明,温度变化对系统应变测量影响误差小于2％,传感系统的线性优于0.999 5.     

蓝牙技术在大型镜面能动磨盘加工中的应用研究

利用蓝牙无线通信方式解决大型光学镜面加工中对能动磨盘的控制。该方法利用单片机控制蓝牙模块，采用基于HCI层的单片机对蓝牙模块控制的方法及PC机端通过RS232接口连接蓝牙模块互相配合，实现PC机与能动磨盘之间的通信。单片机根据蓝牙HCI层协议对蓝牙接收和发送数据进行处理。在蓝牙传输协议的基础上给出了应用于镜面能动磨盘加工中的软硬件实现方案。该技术克服了现在使用导电环带来的易磨损、成本高的缺点，对降低加工成本，减少复杂的工业布线有很大的意义。可以替代其他镜面加工中的导电环来进行控制数据传输，也可应用在其他无线串行通信领域。     

基于STM32的汽车涂装线监控系统研究与实现

针对现有汽车电泳涂装线监控系统普遍存在信息采集不全面、分析处理时间长、共享程度低等问题,研究开发了基于STM32的涂装线设备状态监控系统。该系统采用高性能的STM32处理器,结合通用性好易开发的VC 6.0平台自主开发系统上位机软件,完成对设备数据的采集、处理分析及在线显示。首先,构建基于数据采集、中央处理、设备控制及通信的下位机硬件系统;然后,通过RS485总线技术实现各采集模块与中央处理模块的通讯,并通过串口及时将设备参数上传到上位机,实现涂装线设备的实时监控。     

HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源远程控制的 一种新方法

为解决 HL-2A 装置低杂波电流驱动(LHCD)系统灯丝电源无法远程控制的问题,介绍了基于西门子 WinCC 监测系统的 HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源 MSComm 串行通信系统的设计与实现。在 WinCC 图形编辑 器中直接调用 MSComm 控件,编写 VBS 全局脚本实现对串口的访问,解决了硬件组态过程中串行通讯操作被 WinCC 所限制的问题。采用了虚拟串口技术、工业以太网通讯技术、光纤隔离技术等,提高了 WinCC 组态串口 设备的灵活性。HL-2A 装置 LHCD 实验证明,在 HL-2A 装置放电的复杂电磁环境下,LHCD 灯丝电源 MSComm 串行通信系统运行稳定、功能完善。     

基于ZigBee的煤矿井下甲烷浓度检测系统设计

针对传统煤矿井下甲烷浓度采用工业总线检测方法的不灵活和存在盲点等问题,本文提出了一种基于ZigBee的煤矿井下甲烷浓度检测系统。系统采用ZigBee协议栈构建无线传感器通讯网络,该网络的终端节点感知和采集矿井甲烷的浓度,并将浓度数据通过无线传输至协调器,协调器再经过串口传输到地面的监控中心。详细介绍了检测系统的软硬件设计,并对系统进行了测试验证。     

振动传感器智能化的研究与实现

在测控领域内,随着传感器技术和微处理器技术的发展,对传感器的精确度、可靠性要求越来越高,要求传感器具有一定的数据处理、自我检测、自我纠错能力,并且具有数据通信和扩展组网功能。为了满足这个要求,文中提出了一种基于CAN总线技术的振动传感器智能化方案,详细介绍了智能传感器节点硬件电路和固件程序设计的具体实现。对智能节点进行静态和动态测试,静态环境下传感器电压值输出为2.5V,上位机对数据处理后作图,符合实际要求;动态环境下,将传感器置于连续振动环境,数字量数据接收后经处理作图,与标准传感器波形图进行比较,满足设计要求。     

一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计

提出了一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计方案,主要包括2部分,一部分是安装在谱仪控制台上的嵌入式Linux操作系统及实时控制软件,另外一部分是PC机上的界面控制软件. 2部分软件之间利用socket网络接口进行数据交互, 采用TCP/IP通信协议,这样既能保证数据传输的可靠性又可以达到较高的数据传输速率. 通过网络通信,该谱仪控制台还可以接受远程操控和系统升级. 该文具体阐述了该软件系统的设计思路和设计方法,对设计的软件系统进行了实验测试,并对实验结果进行了讨论.     

LabSView平台下电动起吊推车控制系统设计

针对当前电动起吊推车控制方法,采用模糊人工控制准确定位和智能控制性不好的问题,在LabSView平台下进行电动起吊推车控制系统优化设计,提出基于多线程串口非线性严格反馈的电动起吊推车控制系统设计方法。控制系统分为硬件设计和软件设计两大部分,系统总体构架分为数据采集模块、控制陀螺仪模块、执行器模块、上位机通信模块和人机交互模块等,根据模糊PID控制律进行电动起吊推车控制算法设计,以ADSP-BF537作为主控芯片进行控制器硬件设计,在LabSView平台下进行控制算法程序加载,实现软件开发设计。系统测试结果表明,采用该系统进行电动起吊推车控制,灵敏度较高,控制收敛误差较低,鲁棒性较好。     

基于副载波调频技术的光纤光栅传感网络查询

分析了副载波调频技术用于光纤光栅阵列查询的基本原理。从理论上推算了系统的查询空间分辨率及查询范围,并结合波分复用技术进行了光纤光栅传感网络的地址查询演示实验,同时使用可调谐滤波器对每个光栅信号进行了解调。实验结果很好地说明了该查询方案的可行性,且在单个光栅上的被测应变与可调谐滤波器的控制电压呈较好的线性关系。该系统具备有查询由几百个FBG组成的传感网络的潜在能力。     

基于CPLD的多路瞬态冲击信号存储测试系统设计

为了对水平碰撞、跌落等环境试验中的多路瞬态冲击信号进行测试,基于CPLD设计了多路瞬态冲击信号嵌入式存储测试系统。系统采用高速串行AD转换芯片作为数据采集的执行器件,实现了多路冲击信号的同步高速采集;利用铁电存储器对采集到的信号进行在线存储;设计了USB接口模块,实现了PC机与测试系统之间的通信,并在LABVIEW环境下设计了数据回读软件;经试验验证了测试系统的正确性和可靠性。     

Genetic algorithm-support vector regression for high reliability SHM system based on FBG sensor network

Structural Health Monitoring (SHM) based on fiber Bragg grating (FBG) sensor network has attracted considerable attention in recent years. However, FBG sensor network is embedded or glued in the structure simply with series or parallel. In this case, if optic fiber sensors or fiber nodes fail, the fiber sensors cannot be sensed behind the failure point. Therefore, for improving the survivability of the FBG-based sensor system in the SHM, it is necessary to build high reliability FBG sensor network for the SHM engineering application. In this study, a model reconstruction soft computing recognition algorithm based on genetic algorithm-support vector regression (GA-SVR) is proposed to achieve the reliability of the FBG-based sensor system. Furthermore, an 8-point FBG sensor system is experimented in an aircraft wing box. The external loading damage position prediction is an important subject for SHM system; as an example, different failure modes are selected to demonstrate the SHM system's survivability of the FBG-based sensor network. Simultaneously, the results are compared with the non-reconstruct model based on GA-SVR in each failure mode. Results show that the proposed model reconstruction algorithm based on GA-SVR can still keep the predicting precision when partial sensors failure in the SHM system; thus a highly reliable sensor network for the SHM system is facilitated without introducing extra component and noise.