基于STM32和AD5933的多通道阻抗测量仪的设计与实现

针对目前传统使用的阻抗测量仪通道少、精度低、操作复杂等诸多缺点,研制了一款测量阻抗范围0~10MΩ、支持USB总线的全自动多通道阻抗测量仪;系统采用STM32F103C8T6处理器为控制核心,高精度阻抗转换芯片AD5933为测量核心,通过上位机设置AD5933配置参数即可完成多通道的单频、多频自动化测量,阻抗数据经USB总线传输至上位机存储及图形方式显示;结果表明该测量仪电路集成度高,操作简单,而且测量相对误差小于1%,性能稳定可靠。     

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.     

基于铂电阻的温度测量仪的设计与实现

针对大亚湾中微子实验中,需要精确测量掺钆液闪温度的问题,设计并实现了一种基于铂电阻的分布式温度测量仪。该测量仪可以同时测量多点的温度,并将测量结果通过网络传输到数据服务器中,从而实现远程在线监测。为解决器件温漂带来的误差问题,该文采用了3电阻测量法的自校正技术,通过比较3组测量信号的相对大小来求得被测热电阻的电阻值,进而计算出温度值。通过计量炉的实测的数据比较,测量误差小于0.059℃, 满足测量精度需求。     

基于嵌入式系统的发射度测量仪

基于嵌入式系统的发射度测量仪采用法拉第筒测量方法,数据采样率达到200 kHz,设计有7个不同的电流采样量程。讨论了发射度测量仪的系统构成和工作原理,详细介绍了其数据采集系统的设计与制作。通过选用高速、低噪声的集成电路芯片并组合适当大小、适宜材料的电阻和电容构建模拟链路,贯穿于整个模拟链路的滤波设计和低噪声的模拟电源技术及屏蔽防护技术都保证了低噪声采集电路的实现。实验测试表明:在量程为10 nA时,该测量仪测量精度为1.47%,量程1 000 nA时则达到0.32%;采样20 kHz的正弦波信号失真度为6.5 dB;运动精度为1.25 m时,运动速度最高3.125 mm/s。     

基于PIC及FPGA的简易信号分析仪设计

高速数据采集与信号分析是信号分析仪的关键。设计以PIC16F877A单片机为核心,DA芯片MCP4922及可变增益放大器AD603构成程控放大电路;CCP模块实现频率测量;AD转换器AD9288及FPGA实现高速实时数据采集,并由LCD液晶显示被测数据及波形。由单片机读取FPGA中FIFO的缓存数据,实现对正弦波、三角波、方波等幅值、电压真有效值的测量及信号波形判断,实验效果实用良好。     

用于脉冲功率装置测量的混合式高压分压器

为准确测量脉冲放电电压,提出了固液混合式高压分压器的原理与结构,并进行了标定和实验测试。用简化模型分析了分压器系统的理想响应条件,讨论了两级分压的衰减特性,提出了控制误差的方法。通过负载标定,得到分压器脉冲电压频率响应大于2.9 MHz,最长脉冲宽度40 s,分压比(或衰减系数)为2.60 kV/V,测量误差小于5%。该高压分压器具有造价低、制作易,同时适于ns到s级脉冲电压的测量等优点,可以在实验室中得到应用。     

驻波法声速测量仪的设计及数据处理方法

设计和制作了一款过程简单、测量误差小的全自动驻波法声速测量仪。实现对驻波场中各点声压大小的自动测量。利用该声速测量仪进行了声速测量实验并进行了数据处理。确定了声波的波长并计算出声速。大大减小了误差;根据波的时空双重周期性得到待测信号的频谱图,发现信号源频率不纯引起的次频共振现象是形成次峰和再次峰的重要原因。     

一种可自动切换量程的宽量程新型自动化电阻测量仪

设计了一种基于STC89C52单片机控制的宽量程电阻自动测量仪的系统组成结构和功能。该设计根据频率转换法利用NE555、待测电阻构成振荡电路、单片机作为信号处理芯片构成测量电路。该测量仪具有测量精度高、测量范围宽、性能可靠、操作简便、阻值读数直观等优点。     

HL-2A高压电源测量系统的研制与应用

分析并设计了分压器的参数,采用高频无感釉膜电阻制作分压器,与基于压频转换的光纤隔离技术相结合,组成了HL-2A用高压电源测量系统。同时将数字信号处理芯片用于光纤转换环节,实现压频型A/D转换,简化线路,提高数据传输速度和信号干扰能力。该高压测量系统已运用于HL-2A装置的长脉冲（5 s）放电实验,结果表明:该系统不仅实现了DC 80 kV高压电源的高低电位完全隔离,而且所测量电压波形真实反映了电源的输出,为反馈系统和保护系统提供了实时电压数据信号。     

基于晶体劈的电光晶体半波电压测量

通过测量外加电压下电光晶体的相位延迟来获取半波电压.基于双折射晶体劈的偏光干涉法,将通过电光晶体后的偏振光相位延迟量转化为干涉条纹的平移,通过定位暗纹位置进行精密的线性测量.实验结果表明:偏光干涉法测量铌酸锂晶体相位延迟的测量准确度为4.4×10-3 rad,所测量铌酸锂晶体的半波电压为480.0V,其测量误差为0.10%,远小于极值法0.96%的测量误差.偏光干涉法光路结构简单、测量准确度高、测量结果不受光功率波动的影响,且电光晶体相位延迟量的测量范围不受限制.     

全视角高精度三维测量仪光学系统误差分析研究

大视角、高分辨率、低畸变光学成像系统是全视角高精度三维测量仪中最为关键的核心器件。现有三维测量仪实际使用过程中不可避免会产生各种误差,因此科学合理地评估和降低全视角高精度三维测量仪的测量误差具有十分重要的科学及工程应用意义。通过多角度、全方面分析定量研究了相机内方位元素标定误差对几何定位误差的影响,以及相机光学系统MTF分析、点扩散函数分析、波像差分析和公差分析对匹配误差产生的影响。研究结果表明,在各种影响三维测量仪光学成像系统测量误差的因素当中,相机的传递函数是影响系统三维定位误差最主要的因素,当系统MTF_N值大于0.4 lp/mm、系统几何畸变小于1个像素,PSF能量集中在以3 μm为半径的圆环内(小于1个像素),且PSF峰值达到了0.9时,三维测量仪的定位误差可达到秒级精度。     

压电瞬态响应在换能器声功率测量中的应用

探索一种简便的聚焦超声功率测量方法,利用压电陶瓷片直接接收超声信号,通过机电类比得到压电瞬态响应由压电片在声波作用力下引起受迫振动产生的电压响应与固有振动产生的高频衰减响应叠加而成,分析输出压电信号与换能器声功率之间的换算关系。对输出压电信号进行二次包络提取,获得表征声功率变化的电压幅度曲线,分别找出不同换能器驱动电压下包络曲线的最大峰值电压,将其平方值与声功率计所测声功率进行线性拟合,并对理论关系式中的比例系数进行标定。实验结果所得线性拟合度较高,且标定后所得声功率与声功率计所测值相对误差低于8.7%,证明了通过压电瞬态响应测量换能器声功率具有可行性。      

Application of piezoelectric transient response in transducer acoustic power measurement

To explore a more convenient method for measuring the focused ultrasound power,a piezoelectric ceramic plate was used to receive ultrasonic signal directly.Due to an acoustic force acts on the surface of piezoelectric ceramic plate,the piezoelectric response was obtained by means of electromechanical analogy,which was composed of voltage response caused by forced vibration and high frequency attenuation response caused by natural vibration.The conversion relationship between output signal of piezoelectric ceramic plate and acoustic power of transducer was analyzed.The envelope of output piezoelectric signal was extracted in twice,and a voltage amplitude curve with sinusoidal distribution that could describe the changes of acoustic power was obtained.Under different drive voltage of transducer,the maximum peak voltage of envelope curve was found respectively.Their squared values were made a linear fitting with acoustic power measured by acoustic power meter,and then the proportional coefficient of theoretical relational expression was calibrated.The experimental results are in good agreement with the theory.The relative error between calibrated theoretical acoustic power and that measured by acoustic power meter was less than 8.7%.The paper can provide a guideline for measuring acoustic power of transducer by using piezoelectric signal.     

环形激光器反射镜相位延迟差测量方法研究

理论上推导出了环形激光器对Ｓ光和Ｐ光相位延迟差与其拍频峰对应的压电陶瓷电压差的关系式,分析了方形环形激光器对Ｓ光和Ｐ 光的频率响应特性,通过测量拍频峰电压差实现环形激光器反射镜相位延迟差测量。通过搭建环形激光器频率响应特性测试系统,从实验上验证了理论计算的正确性。结果表明,该方法测量误差小于１．５％,满足环形激光器反射镜相位延迟差测量要求。     

大功率LED热阻自动测量方法研究

在没有散热措施的情况下,大功率LED芯片的温度迅速升高,当结温超过最大允许温度时,大功率LED会因过热而损坏。大功率LED灯具设计中,最主要的设计工作就是散热设计。利用LED半导体器件的结电压与结温具有良好的线性关系的特性,通过测量大功率LED工作时的正向压降,工作电流,恒温箱温度和热衬温度,采用的电学参数法,实现了大功率LED热阻的自动测量。设计并制作了大功率LED热阻自动测量仪,快速、准确的测量了LED晶片到热衬的热阻。六种不同规格LED晶片到热衬的热阻测量值与计算值之间的误差小于10%。热阻测量值普遍高于理论计算值,说明LED制造工艺水平还有很大的提升空间。     

基于非对称模型的变电所数据融合误差优化研究

牵引变电所作为电力系统中实现变换电能的场所,给电力机车提供稳定可靠的电能。由于机车具有非线性运载特点,在吸收电网电流的同时也在输入谐波电流,引起电网干扰波动和噪声误差、电压畸变等现象,对供电系统安全构成威胁。本文通过建立变电所三相匹配与失配模型,利用自适应数据融合算法仿真检测控制误差的效果和优化误差的最佳方案,合理控制参数的状态和优化参数的规律。结果表明数据融合可以解决局部电网误差波动电流超标和电压畸变,在保障供电质量和电网安全方面效果显著。     

频差偏差对全视场外差测量精度的影响

根据全视场外差测量的相关理论,推导了频差偏差与仪器测量精度的相互关系.分析了频差大小、频差偏差、采集初始时间、初始相位、采样频率和采样周期数等相关参数对测量精度的影响.研究结果可以作为全视场外差测量设备设计、参数选取的理论依据;并给出了通过合理选择采样时间和采样帧数提高测量精度的一种方法.     

米散射激光雷达测量大气水平能见度

激光雷达作为一种新型的大气观测工具，可以通过直接探测激光与大气相互作用的光辐射信号来定量地反演大气水平能见度，从而成为测量大气水平能见度的主要手段．正在研制的一台基于532nm波长的车载式米散射激光雷达，用于大气能见度的测量；简单介绍了正在研制的激光雷达的技术参数，给出了测量数据的处理方法；利用雷达的技术参数进行了模拟计算，显示了该激光雷达探测大气水平能见度的可靠性，计算误差显示在大气能见度为10km时该激光雷达的测量误差小于16％．     

基于3G-ASCX的小型飞行器异常导航信号检测系统设计

传统方法在异常导航信号信噪比较低时对小型飞行器异常导航信号的检测效果不理想。设计并实现了一种基于3G-ASCX的小型飞行器异常导航信号检测系统,硬件设计时着重于ASCX传感器模块、异常导航信号检测模块、主控基站模块、3G/GPRS传输模块的研究,3G/GPRS传输模块的硬件设计中,通过功耗低体积小的CC1100完成异常导航信号的收发,传输过程中通过芯片STC12C5410AD完成电容的平衡转换,选取了MC3486进行电压的转换,最终实现异常信号数据的安全快速传输;软件设计中,系统软件流程设计及异常导航信号检测模块软件设计,最后进行仿真实验,实验结果证明,相比传统系统,所设计系统检测到的小型飞行器异常导航信号同实际测量的异常导航信号具有较高的匹配度,与实际值相比,误差小于1dB,适合推广使用。