基于FPGA的智能放大器的研究与实现

在许多检测仪表的设计和应用中,由于被测信号幅度变化范围大、频带宽,通常采用设置量程变换开关的方式对被测信号进行满量程放大以保证测量的精度,使得硬件结构复杂。为了实现测量的智能化, 设计了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)的智能放大器,可以根据信号的变化相应调整放大器的增益、可对动态范围宽的输入信号用最佳增益对其进行放大,使得放大后输出信号落入设定的窗口范围之内。该放大器已应用于植物种苗磁电场复合诱导繁育控制系统中,运行结果表明,该设计参数精度高,可靠性强,方便实用。     

电涡流传感器互换性的研究

本介绍了电涡流传感器互换性的概念及提高互换性的方法，并通过实验加以验证。     

基于反射与折射理论的电涡流检测探头阻抗解析模型

应用电磁波的反射与折射理论建立了多层导电结构电涡流检测探头阻抗解析模型.电涡流检测中空间电磁场可看作线圈激励场与涡流场的叠加,而涡流场是线圈激励场的反射与折射效应,因此应用线圈激励场的级数型解析解和电磁波的反射与折射理论推导了级数型探头阻抗解析解.最后,比较了推导的级数型与传统的积分型探头阻抗解析解的计算结果,并进行了实验验证.计算结果与实验结果基本吻合,表明推导的级数型探头阻抗解析解是正确的,且与积分解析解相比具有不需要确定积分上限、耗时少、计算精度容易控制等优点. 关键词： 电涡流检测 多层导电结构 反射与折射理论 探头阻抗     

基于截断区域特征函数展开法的金属管材电涡流检测线圈阻抗解析模型

针对金属管材电涡流检测线圈阻抗的理论计算问题,通过施加磁绝缘边界条件, 应用分离变量法和Cheng矩阵法建立了内穿式和外穿式线圈阻抗解析模型.因模型含有与虚宗量Bessel函数有关的积分, 通过研究函数特性,提出基于高斯积分算法的数值计算方法.以铜管管壁减薄为例进行仿真研究,并与Dodd模型、 有限元模型进行了对比.比较表明,三种方法的仿真结果基本一致,验证了所建立模型的正确性.与传统的Dodd模型、 有限元模型相比,所建立的模型具有效率高、精度调整方便等优点.     

基于FPGA的智能建筑湿度检测控制系统设计

在信息化社会,智能建筑越来越多的被提及,智能建筑是指对建筑内外信息交换、舒适性、便利性和节能性的要求;建筑物室内湿度是人们在其中生活、工作、生产的重要考量因素;而随着技术发展,以高效稳定的FPGA芯片为核心的控制系统开始向智能建筑领域应用部署;因此文章提出并设计了基于FPGA的智能建筑湿度检测控制系统方案;文中采用硬件分析和软件设计相结合的方法;硬件分析需要对系统做一个整体把握并寻找经济实惠、稳定可靠的芯片,硬件的可靠是系统稳定工作的前提;软件设计需要将系统的工作方式和实际可能遇到的问题考虑进去,提高系统的容错能力;最后软硬结合并实验实践操作验证系统的可靠性;在实验结果中,该系统可以有效的调节室内的湿度并根据遇到的问题发出警告提示;得出结论,以FPGA控制器为核心的系统,可以担起智能建筑的湿度检测控制任务,并稳定工作。     

基于串联反向三线圈电涡流传感器的材料识别方法研究

为了进一步提高涡流传感器的信号灵敏度,应用于不同材料的识别,提出了采用串联反向三线圈电涡流传感器的研究方法;详细分析了采用PCB制造工艺设计的串联反向三线圈电涡流传感器并给出了相应的电路设计;通过与普通电涡流传感器的对比试验,论证了采用这种三线圈电涡流传感器具有更高的灵敏度,不仅能有效识别具有高电导率的金属材料,并且对于电导率与金属相差3个数量级的石墨也能获取微弱的检测信号。     

被测体材质对电涡流位移传感器特性的影响

本文通过对电涡流传感器的位移特性实验分析不同被测体材料对于传感器输出特性的影响     

涡流对电真空器件内磁分布的影响及抑制方法

短脉冲线圈电流励磁是高频电真空器件中实现超强磁场的重要技术途径之一,此时器件内将不可避免地产生涡流并进一步对内部磁场分布构成影响。针对使用短脉冲磁场时涡流对电真空器件内磁分布的影响进行了研究,分析了线圈电流脉冲宽度、金属电导率和金属厚度等对涡流的影响,结果表明：随着线圈电流脉冲宽度的减小、金属电导率和金属厚度的增加,涡流对内部磁场的影响也随之增加,导致管内空间无法有效励磁。提出了两种抑制涡流影响的措施,包括采用高电阻率导体进行薄层电镀和对管壁金属纵向切槽开缝。计算结果表明,这两种方法能够有效抑制涡流对器件内部磁场分布的影响,具有良好的实用性。     

基于车用电涡流缓速器温度场分析控制系统设计

随着车辆向大型化,高速化的发展趋势,车辆正常行驶制动能量增加,传统的摩擦制动器已经难以满足使用要求,很容易诱发一些故障。电涡流缓速器以其非接触无摩擦,响应时间短,无明显时间滞后,工作时噪声很小,能够提供车辆正常行驶85%的制动功率等优点成为新型的车辆辅助制动系统。本文采用ANSYS软件实现电涡流缓速器转子盘的二维温度场分析,对不同宽度的转筒式电涡流缓速器的温度分布进行数据采集,建立转筒式电涡流缓速器转筒的二维模型,采用虚拟边界法进行简化处理,然后根据系统不同的载荷和约束条件进行温度场控制系统建模。最后本文做了大量的仿真实验,模拟了依据不同的制动力矩,不同的磁路结构以及转子盘温升来分析对汽车制动性的影响。     

基于涡流效应的盘形制动实验演示装置

实验演示装置的研制是基于电磁感应原理。装置很好地反映电磁场课程内容,是与应用结合比较紧密的实验演示项目。利用本实验装置可进行磁场强度与制动力的关系研究,展示涡流场与导体的相互作用原理,既充实了电磁场实验教学内容,也为涡流制动方面的研究提供了实验平台。     

Numeral eddy current sensor modelling based on genetic neural network

This paper presents a method used to the numeral eddy current sensor modelling based on the genetic neural network to settle its nonlinear problem. The principle and algorithms of genetic neural network are introduced. In this method, the nonlinear model parameters of the numeral eddy current sensor are optimized by genetic neural network （GNN） according to measurement data. So the method remains both the global searching ability of genetic algorithm and the good local searching ability of neural network. The nonlinear model has the advantages of strong robustness, on-line modelling and high precision. The maximum nonlinearity error can be reduced to 0.037% by using GNN. However, the maximum nonlinearity error is 0.075% using the least square method.     

涡电流加热实验仪的研制

简述了涡电流加热的实验原理,并设计了涡电流加热实验仪.该实验仪利用给带铁芯的线圈通电产生的磁场,通过磁场变化产生涡电流,同时释放出热量达到涡电流加热的目的.比较了几种金属的涡电流加热与同种金属在不同电源频率下的涡电流加热的效果.     

基于FPGA的自适应阈值运动目标检测

帧间差分法是运动目标检测最为常用的方法之一,具有算法简单、数据处理量小、易于实现等优点,因而得到广泛应用。而帧间差分法通常是根据单一的光照条件设定的固定阈值以判断是否有运动物体,因此限制了其在不同光照条件下的应用。针对上述情况,以色度、饱和度、亮度(HSL)颜色空间中的亮度值为依据,建立光强-亮度-阈值表,从而以动态的阈值调整拓展了帧间差分法在不同光照条件下的应用。通过仿真和FPGA实现了该目标检测系统,并搭建了验证测试系统。实验结果表明,当光照强度为90 W/m2时,在3.0 m/s和0.5 m/s速度下,自适应阈值的检测正确率分别达到93%和95%,与固定阈值设定较大时的检测结果相近;在0.59 W/m2的低光照条件下针对上述运动速度,检测率分别达到84%和92%,与小固定阈值检测结果相近。     

Burst detection in turbulent channel flows based on large eddy simulation databases

As one of the important coherent structures in the near-wall region, turbulent burst is responsible for the production and transport of major turbulent kinetic energy and Rey- nolds stress[1]. Nearly half of turbulent kinetic energy or Reynolds stress is produced in the near-wall region, and 80% flows in outer region only contribute 20% of them. Both ejection and sweeping events contribute 60―70% of the turbulent shear stress respec- tively[2]. Recently, turbulent burst process has been foun…     

扬声器中涡流的热效应

通过分析和比较两种扬声器涡流电学模型和两种扬声器热模型，提出一种分频段的非线性热模型类比线路，给出了对应的音圈稳态温度公式，并在高频段运用逐点测温的方法研究，论证了扬声器涡流随频率变化的规律及其对扬声器热效应的影响。     

基于灰度差异几何特征的角点检测

为了能在模糊或有噪声的图像中直接检测角点,提出了一种对比多尺度下灰度差异几何特征和搜索局部灰度最大权值的角点检测方法。该方法根据图像中角点位置的灰度差异,采用多尺度圆形检测器遍历图像,对比不同尺度下检测器所得到的几何参数来初步确定角点位置并剔除边缘附近的伪角点;根据局部灰度权值最大原则去除由于圆形检测器的离散性而聚集在真角点周围伪角点,并确定角点的最终位置。实验结果表明,相对于传统算法,该方法能够在对噪声或模糊图像不做预处理的情况下检测出角点。     

In situ monitoring of uniformity by end point signal during plasma etching

A theory describing the etch rate uniformity based on the end point signal during the cleaning phase of etching is formulated for the case where the influence of residence time of the etching products and the loading effect can be neglected. An etch rate distribution function representing the probability density that the layer is etched at a given etch rate is introduced to calculate the relative root mean square of the etch rate across the wafer. The reduction in the size of the etched surface or the reduction of the flux of etching product molecules leaving the surface during the cleaning phase is used to determine the etch rate distribution function. A numerical simulation of the end point signal was used to illustrate possible applications of the theory. It is also shown that the slope of the end point curve itself cannot be used to characterize the etching nonuniformity as it is generally supposed. The theory was formulated with the aim of finding a simplein situ method applicable to statistical process control in semiconductor manufacturing when the nonuniformity of an etch process is characterized by a number (so-called 3σ method). Dedicated to Prof. Jan Janča on the occasion of his 60th birthday. This work was supported by the Slovak Grant Agency (No. 1/2312/95).     

基于边缘特征的中值滤波的小目标检测法

提出了一种基于边缘特征调整滤波尺寸的中值滤波算法用于小目标的检测。以图像像素的四个方向的边缘分量确定阈值,以此阈值判断像素是否为小目标区域,在此基础上调整滤波尺寸,采用中值滤波方法检测出小目标。结果表明,该算法对于小目标检测有很好的效果。     

基于数学形态学的弱点状运动目标的检测

提出了一种新的基于数学形态学的红外图像序列中弱点状运动目标的非参数检测算法。采用数学形态学抑制背景杂波干扰和增强目标,用沿时间轴投影和二维空域搜索代替复杂的时空三维搜索形成组合帧,然后在每条可能的轨迹上将进行目标能量累加,实现了一种快速检测前跟踪(TBD)检测算法。仿真实验表明:在恒虚警概率条件下,该检测算法能高效地检测信噪比约为2的弱点状运动目标,检测性能对噪声分布不敏感,能精确地得到目标的即时位置和速度信息,适合于实时图像处理和目标探测,具有很高的实用价值。     

基于消失点检测算法的束靶红外图像畸变校正

传统的霍夫变换、Cannylines直线检测算法、霍夫概率变换方法在图像上的直线检测效果不佳,存在检测线段不连续不正确的问题,因而,利用Sobel滤波对红外图像横轴和纵轴两个方向分别进行锐化,通过线段检测(LSD)算法实现线段特征检测,进而经线段聚类拟合获得图像中完整的直线,通过对直线交点计算获得消失点,最后依据透视关系计算得到校正图像。实验结果表明,该方法可以实现对中性束红外图像的自动有效校正。