基于边缘电场效应的双线制电容式水位传感器

研究了一种基于边缘电场效应的双线制电容式水位传感器及其测量电路的软硬件设计.传感器利用一根双芯电线作为敏感单元,能够将水位的高低线性转换为电容量的变化.双芯电线内的两个铜芯分别作为电容式传感器的两个电极.待测的水被绝缘皮隔离在双芯电线的周围.由于两铜芯间的边缘电场的存在,水位的变化会影响两铜芯之间的电容量,因此水位值可通过测量该电容量计算出来.利用测量电路对传感器的测量结果表明:传感器的电容量随水位线性变化,精度为1mm.水位上升时,传感器反应非常灵敏.但水位下降时,传感器的灵敏度略有迟缓.当水位在10秒内从0.9米快速下降到零水位,传感器的响应时间为1分钟.     

双立方插值和二元三次样条插值在心磁图像处理中的应用

心磁图是根据人体心脏跳动产生的微弱磁场测量信号计算得到的医学图像,它较心电图诊断心脏疾病具有更高的灵敏度和准确性.为了提高心磁图的成像精度,通常需要对心磁检测数据进行插值处理.提供了双立方插值和二元三次样条插值两种插值方法,应用实例的结果表明,三次样条插值的效果比双立方插值效果好,基本能达到应用的要求.     

基于超声同步观测辅助技术的CT成像系统设计及图像融合

CT检测非刚性物体目标时,会因多角度扫描的异步性而使得重建图像分辨率降低.本文利用超声实时同步观测技术,设计了一种基于超声同步观测辅助技术的CT成像系统,使得通过该成像系统能获取同一个标定系统下的CT重建图像和超声图像.同时基于此系统提出了一个区域特征加权的图像融合方案,从而达到丰富重建图像信息量和提高信息准确率的目的.     

X射线相位衬度层析成像的数学模型

X射线成像技术在医疗诊断和无损检测等领域有着广泛的应用。对于软组织等弱吸收物体,传统的吸收成像无法获得高对比度的图像。为了解决这个问题,产生了X射线相位衬度成像技术。本文介绍类同轴全息测量下的X射线相位衬度层析成像技术,重点讨论该成像技术的Bronnikov模型和基于Helmholtz方程的模型,及相应的重建方法。     

一种新的非线性系统传感器漂移性能退化实时监测方法

随着传感器使用时间的增加,其测量值会发生漂移,且漂移程度会随时间的增加而增大.针对非线性系统中的传感器漂移性退化现象,基于改进的粒子滤波算法,提出了传感器漂移性能退化实时监测方法.该方法通过实时估计漂移量来实现对系统状态的估计,能够检测并跟踪动态系统中传感器性能退化过程,为系统安全运行提供保障.基于三容水箱系统的仿真验证了该方法的有效性.     

基于降虚警技术的传感器阵列优化研究

随着无损检测技术的发展,检测装置的技术含量和复杂程度日益提高,传感器阵列得到越来越广泛的应用,随之而来的虚警问题成为阻碍无损检测技术发展的一个重要问题.一方面,过高的虚警率(false alarm rate,FAR)会使人们对传感器阵列检测系统产生的数据结果失去信任,这就削弱了检测的意义.另一方面,只注重虚警率的影响,则可能造成漏检情况.因此,进行基于降虚警技术的传感器阵列优化研究迫在眉睫.旨在通过实验、仿真传感阵列布置问题的研究,达成优化虚警率的目的,并最终证明降虚警技术对于传感器阵列优化具有指导意义.     

同面多极电容感应式冰层厚度传感器的设计及应用

同面多极电容感应式冰层厚度传感器是基于空气、冰与水不同的介电特性,通过对空气层、冰层和冰下水层电容值进行分层测量,从而实现对冰层厚度与水位高度自动检测的一种新型冰情检测传感器.主要融合了单片机技术和电子信息采集,处理,转换技术.利用Maxwell软件对其机理进行仿真,对实验数据进行分析,论证了同面多电极电容感应式冰厚传感器的测量原理;通过分析该传感器在黄河内蒙段的现场检测数据,证明该传感器具有准确度高、误差小、稳定等优点,并能在低温、辐射和强烈振动等恶劣环境下工作,非常适合野外环境中使用.     

“技术增加值”评价原理与方法

提出了"技术增加值"的概念,认为公司价值不仅包括"经济增加值",还应包括"技术增加值".在系统地比较了"经济增加值"与"技术增加值"两个概念和形成过程的基础上,给出了技术增加值的评价模型、评价方法和评价步骤,最后通过两个应用示例予以说明.提出应用"技术增加值"指标,更加客观反映企业的全面价值和业绩.     

圆柱壳中圆盘状晶体压力传感器的厚度剪切振动

以电弹性体中叠加于偏场之上的小增量场理论为基础,研究了固定在圆柱壳中的圆盘状晶体谐振器的厚度剪切振动问题,得到了环境压力所诱导的谐振器频率漂移的表达式,该表达式可用于指导压力传感器的优化设计．数值结果表明:频率漂移与环境压力成正比,并且外壳的刚度越小或者压电晶片与外壳厚度之比越小,则压力传感器的灵敏度越高．     

树状能量网络故障检测

研究具有树形拓扑的能量网络故障检测问题,基于能量分层平衡关系,给出传感器故障和设备故障的检测条件.与已有研究相比,文章得到的结果优点在于可以同时分析传感器故障和设备故障.文章给出的条件仅利用了系统每个节点的相关范围的局部信息,可用于在大规模网络化系统中实施并发的分布式故障检测.     

结构设计中的高阶灵敏度

本文将静力结构没计问题归结为一类代数特征值反问题．由于灵敏度计算是解决这类问题的重要环节和主要工作，因此在多元函数论的基础上导出了适合于结构设计的高阶灵敏度表达式，该表达式的特点有坚实的数学基础和实用价值．     

假期中顾客以概率θ进人的Geo/G/1(E,SV)排队系统的队长分布

考虑单重休假的Geo/G/1离散时间排队系统,其中在服务员休假期间到达的顾客以概率θ(0<θ≤1)进入系统.通过引入"服务员忙期"和使用全概率分解技术,从任意初始状态出发,研究了队长的瞬态和稳态性质,导出了在任意时刻n瞬态队长分布的z-变换的递推表达式和稳态队长分布的递推表达式,以及稳态队长的随机分解.最后,通过数值实例,讨论了稳态队长分布对系统参数的敏感性,并阐述了获得便于计算的稳态队长分布的表达式在系统容量设计中有重要的价值.     

供应链零售商预测技术研究—基于牛鞭效应的视角

一阶自回归(AR(1))序列模拟需求过程是传统文献采用的经典模型,然而上述文献关于需求过程参数(如需求自回归系数)对牛鞭效应的影响分析缺乏实践意义,为了更符合企业的实际决策过程,本文建立了需求依赖于价格、而以AR(1)序列模拟价格过程的需求函数模型,分析了最小均方差、移动平均和指数平滑预测下的牛鞭效应,确定了零售商的预测技术选择条件。研究表明:(1)产品市场规模不影响零售商预测技术的选择;(2)当产品价格敏感系数较小或价格自回归系数较小时,零售商应选择最小均方差预测技术;(3)当产品价格敏感系数和价格自回归系数均较大时,零售商应选择移动平均预测技术。     

Mathematical model of conductive fabric-based flexible pressure sensor

This paper proposes a mathematical model of a pressure-sensitive conductive fabric sensor, which adopts the technique of electrical impedance tomography (EIT) with a composite fabric being capable of changing its effective electrical property due to an applied pressure. We model the composite fabric from an electrically conductive yarn and a sponge-like non-conductive fabric with high pore density, and the conductive yarn is woven in a wavy pattern to possess a pressure-sensitive conductive property, in the sense of homogenization theory. We use a simplified version of EIT technique to image the pressure distribution associated with the conductivity perturbation. A mathematical ground for the effective conductivity in one-direction is provided. We conduct an experiment to test the feasibility of the proposed pressure sensor.     

Fast simulation of blocking probabilities in loss networks

This paper is concerned with the determination of blocking probabilities in loss networks. In fact, our study consists of two parts. Primarily, we scale both arrival rates and link capacities, in order to derive rough asymptotical expressions. These expressions arise as the result of mathematical programming problems. Secondly, we develop a fast simulation technique to estimate the blocking probabilities. This technique is based on importance sampling, where the choice of the alternative probability model is closely related to the optimizing arguments of the above mentioned mathematical programming problem. Some examples show that huge gain of simulation effort can be achieved.     

一类专家意见的不确定性量化法与不确定性决策

以不确定性信息的数学处理理论为基础,建立了一类专家意见的不确定性量化表达式,定义了表达式间的运算与运算律,给出此类专家意见合成的不确定性决策模型.     

A generalized Borgonovo's importance measure for fuzzy input uncertainty

In this work, the way in which fuzzy uncertainty in a model's output is apportioned to fuzzy uncertainty in model inputs is studied through a sensitivity analysis. Here, an optimization technique is employed to obtain the membership functions of the fuzzy structural response, for which a global sensitivity indicator is introduced to measure the influence of fuzzy input uncertainty on fuzzy output uncertainty. The global sensitivity indicator is the important measure of the fuzzy input uncertainty, which extends Borgonovo's measure. In this study, the mathematical properties of the important measure of the fuzzy input uncertainty are discussed and proved. The results of numerical examples and engineering examples show that the proposed importance measure can effectively describe the effect of fuzzy input uncertainty on fuzzy structural response. When the sensitivity indicator is larger, the basic fuzzy-valued variable becomes more important. The sensitivity indicators of the fuzzy structural response can give an essential importance sequence of all the basic fuzzy-valued variables and identify key contributing fuzzy-valued variables. The sensitivity indicators can provide the availability guidance to reduce the number of basic variables and optimize the fuzzy response model.     

Resonant Piezoelectroluminescent Fiber-Optical Sensor of a Temperature Field in Composite Structures

Mechanics of Composite Materials - A dynamic mathematical model of functionation of a fiber-optical sensor in the process of resonant diagnosing of a temperature field inhomogeneous along the...     

Mathematical modeling of a steam generator for sensor fault detection

A dynamic model for a nuclear power plant steam generator (vertical, preheated, U-tube recirculation-type) is formulated as a sixth-order nonlinear system. The model integrates nodal mass and energy balances for the primary water, the U-tube metal and the secondary water and steam. The downcomer flow is determined by a static balance of momentum. The mathematical system is solved using transient input data from the Philippsburg 2 (FRG) nuclear power plant. The results of the calculation are compared with actual measured values. The proposed model provides a low-cost tool for the automatic control and simulation of the steam generating process. The “parity-space” algorithm is used to demonstrate the applicability of the mathematical model for sensor fault detection and identification purposes. This technique provides a powerful means of generating temporal analytic redundancy between sensor signals. It demonstrates good detection rates of sensor errors using relatively few steps of scanning time and allows the reconfiguration of faulty signals.     

设备空间磁场预测的传感器布阵优化

本文研究了铁磁性设备周围空间传感器布阵的问题。我们建立了关于传感器位置和数量优化的数学模型,并通过遗传算法对模型进行求解。首先,本文选用对传感器数量和距离要求较少的旋转椭球体作为磁场远场换算的模型。在旋转椭球体模型中,传感器分布位置不当会导致磁场计算系数矩阵的条件数过大,模型将出现病态,因而计算得到的远场磁场结果不可靠。所以,本文以旋转椭球体模型中的系数矩阵条件数为优化目标,建立数学模型优化单个设备上方传感器的数量与位置分布,并利用遗传算法对模型求解。其次,通过实验验证了本模型对于单个设备的传感器位置和数量优化是有效的,且所用传感器数量少,计算结果可靠。最后,将单个设备传感器位置和数量的优化模型推广到多个设备,以两个设备为代表用同时优化和分别优化两种方法计算传感器位置,根据实验计算这两种方法都具有较高的远场磁场计算精度,但分开优化的方法在实际计算更加简便、容易操作。