一种压力传感器单故障实时诊断方法研究

研究对象为容式变极距型液位压力传感器。分析了传感器测量电路的工作原理与特性。故障诊断首先用压力变化率判断测量电路故障存在性;再得到额定输入信号下电路电桥输出信号和运算放大器输出这两个检测信号的表达式,各表达式均以电路相关元件为自变量。因不同元件发生数值漂移故障时,对检测信号的影响趋势各不相同,使得精确到元件的故障定位得以实现;确定故障位置后将正常元件值代入检测信号表达式联立方程组求解,以实现精确到元件的故障定值。仿真显示该故障诊断方法所求得故障值非常接近真实故障值。     

基于应变式压力传感器的高精度网络化称重系统研究

H30A型国产应变电阻式压力传感器的高精度网络化叉车称重系统由四部分组成:即压力传感器、微弱信号检测模块、人机交互模块以及无线通信模块.其量程为1吨,综合精度达到0.02％,处于国际先进水平.此外,该称重系统具有网络化通信功能,实现了一对一,一对多,多对多的网络化通信功能.为工业柔性生产,智能化管理,提供了强有力的技术...     

基于深度卷积网络的多传感器信号故障诊断方法研究

针对传统故障诊断方法中多传感器数据融合技术难度大、特征提取困难等问题,提出了一种基于深度卷积网络的多传感器信号故障诊断方法,通过构建测量数据帧进行卷积计算实现多通道数据的自然融合,利用深度网络结构实现高层特征的自动提取和分类,从而高效地实现了故障分类诊断;经分别采用小规模数据集REF和大规模故障数据集BI02进行实验验证,均取得了较高的故障识别准确率,具有很强的工程应用价值。     

基于分布布拉格反射光纤激光器的高灵敏度微振动传感器

设计并验证了一种基于分布布拉格反射(DBR)光纤激光器的高灵敏度微振动传感器。该传感器结构采用常见的质量块弹簧系统,质量块由于重力作用对DBR激光器的谐振腔产生侧向压力。当测试平台发生振动时,谐振腔所受到的侧向压力发生变化,导致激光器输出的两正交偏振模式产生的拍频信号改变。通过高速光电探测器和多通道数据采集平台对拍频信号进行采集,使用LabVIEW编程对采集信号进行处理,实现了对振动加速度信号的实时监测。理论分析与实验结果表明,该传感器具有极高的加速度灵敏度,对于单位重力加速度g其灵敏度达吉赫兹量级,能检测到微弱的振动信号。相较于传统光纤振动传感器而言,该传感器将光谱分析转化为频谱分析,使信号的采集与解调更加简单,且获得了更高的灵敏度。进一步分析表明,此结构在微重力环境下进行测量也是可行的,因此,在航空飞行器关键部件的微振动测量中有较大的应用潜力。     

机载位移传感器故障检测与信号重构

为了避免机载系统故障诊断与重构中单纯增加余度数目所带来的问题,针对电传飞控系统中应用较多的位移传感器,提出了一种基于特征的检测电路、检测方法以及信号重构方案。方案基于位移传感器工作时两次级线圈回路电压和值恒定的特征,实现了对初级、次级回路的一次断线检测,在检测到次级线圈一次断线时,又利用正常工作特征并根据另一次级线圈所获得的信息对断线信号进行重构。分析和测试表明,所提出的位移传感器故障检测以及重构算法仅需增加极少的硬件电路,且检测及重构方法实时性高,在不增加传感器余度数目的条件下,能大大提高系统的可靠性。     

基于PCI8602的压力传感器测试系统设计

为了便于压力传感器生产商对产品质量进行检测,设计了一种压力传感器性能测试系统,该系统由工业计算机、数据采集卡、标准压力变送器、信号处理电路以及多通道被测传感器组成,系统测试时使用工业计算机端VB应用程序控制整个测试过程;通过将4~20 mA标准压力变送器和被测多通道压力传感器置于同一被测环境,由VB应用程序实时采集两者的输出值并进行计算,软件通过分析处理可判断被测传感器性能好坏;测试系统可借助VB语言灵活地调整软件功能及测试界面,广泛应用于企业压力传感器的实验室检测;实际应用表明,该系统可节省人工,降低工人劳动强度,提高检测质量。     

基于核独立成分分析和聚类中值的水下传感器故障诊断

水下传感器所处环境的开放性以及其长期处于无人值守状态,极易收到环境作用而发生破坏,传统分簇式的分布式故障诊断方法无法有效对其进行故障诊断,因此,提出了一种基于核主成分分析和聚类中值的故障诊断方法。首先,设计了水下传感器节点故障诊断的模型,然后采用核主成分分析方法对节点采集的数据和来自邻居节点发送的数据进行数据降维,得到具有最小属性集的数据集,然后对节点的邻居节点集进行聚类,选出具有最多元素的聚类,并将聚类的中值作为参考数据,将各节点与其对应的参考数据进行比较从而确定节点是否发生故障,最后定义了基于核独立成分分析和聚类中值的传感器节点故障诊断算法。仿真实验证明了文中方法能有效地对水下传感器进行故障诊断,且与其它方法相比,具有误差检测率高和误检率低的优点。     

过程控制系统中多条件约束的多传感器故障检测与诊断

针对工业过程控制系统中的故障具有类型多样、时空独立和非线性等特点,使得检测与诊断效率降低,系统性能下降等问题,提出了一种基于自定义多条件约束的多传感器故障检测与诊断机制。该机制,首先考虑了系统的稳态和时空特征建立了非线性过程控制系统多故障模型,并给出了满足条件判定法则;然后对于系统中的单故障,并发故障和通信故障等类型给出了多条件约束法则及独立特性判断;最后提出了通过自定义多条件约束的多传感器故障检测与诊断机制。实验结果表明,在平均检测概率、稳态特征保持能力和系统功耗等方面明显优于无条件约束的机制,可以显著改善过程控制系统性能。     

多测点智能温度传感器设计

针对广泛应用的温度检测,设计了一种多测点智能温度传感器。该智能温度传感器将多个常规温度传感元件、信号调理电路、带数字总线接口的微处理器连接起来,利用三维单片智能传感器结构集成在一块硅基片上,实现了三维集成多层结构。同时智能温度传感器利用信号幅度、变化趋势、多测点冗余故障判决和传感信息融合方法,在实现传感故障诊断的同时提高检测准确度。     

基于无线传感器网络节点采集存储系统设计

无线传感器网络是当前前沿热点研究领域;随着无线传感器网络的发展,每一个节点采集信号的精度和速率成为关键因素;本设计以FPGA、DSP作为控制核心,实现了一种可对多路信号同时高速采集的系统,采样率为72 kHz,利用流水线技术对混合编帧后的数据进行存储,存储速率为6.282 MB/s,以解决数据量传送速率的问题,并利用无线传输将传感器节点信息传入汇聚节点输出;测试结果表明:该设计可以完成对多路信号的同时采集和存储且整个系统稳定可靠。     

光纤湿敏球腔传感采集校准组合装置的技术问题初探

本文研制了一种光纤耦合湿敏监测装置,此装置采用MEMS微位移传感器来进行湿敏微腔耦合位置的辅助校准,再用光强传感器对耦合输出的光波进行湿度感测和量化。这种基于MEMS位移传感器的耦合位置校准方法与现有的校准平台相比,无需外加太多繁琐、庞大的仪器装置,就可获得精准又便捷的校准效果。另外在传感系统后端可进行可编程控制程序开发,用加载的数据采集卡来实现湿度敏感单元敏感量的采集与显示。     

基于虚拟仪器和可调谐激光技术的光纤光栅传感系统

提出了一种新颖的基于虚拟仪器(VI)和可调谐激光技术的光纤光栅(FBG)传感系统,利用可调谐激光对由光纤光栅组成的传感器阵列进行波长扫描,实现了多根光栅的复用准静态解调,并结合抖动技术和反馈环结构,使得探测信号在每一根传感光栅中心波长处过零,以提高系统在测定波长偏移时的分辨力。当反馈环工作在闭环状态下时,该系统还可对单根光栅实现动态跟踪锁定,实现单根光栅的动态解调。该传感系统的数据采集采用虚拟仪器技术,通过多通道同时输入输出实现了在线实时解调。实验采用了4根光栅组成传感阵列,获得了静态多根光栅小于1με和单根光栅动态频率10 Hz时3.3 n/εHz的解调分辨力,动态应变范围在850με。     

非线性过程控制系统传感器故障检测新方法

针对电厂热力系统故障检测和定位准确性低的问题,提出了基于鲁棒输入训练网络(Robust Input-training Network, RITN)的传感器故障检测模型。采用带参数限制项的目标函数对网络进行训练,并在测试目标函数中引入影响因子,增加了模型训练精度,抑制了网络计算过程故障数据对正常值的影响,减小了残差污染,提高了模型准确性。以某300MW电厂热力系统20组测点为对象进行算例分析,通过反复的实验,结果表明,该模型能够更加准确的对非线性系统故障点进行检测和分离,并更加精确重构各变量真实值,验证了该模型用于非线性过程传感器故障检测的有效性和可靠性。     

Underwater Acoustic Sensor with Fiber Bragg Grating

A new type of underwater acoustic sensor is proposed with an optical fiber Bragg grating (FBG). Because of the photoelasticity with respect to the refractive index and the elasticity of the fiber, the sound pressure in water modulates the Bragg reflection wavelength and, in turn, the intensity of the laser light transmitted through the FBG fiber. Good linearity between the detected signal and the sound pressure is obtained in the range from 81 dB to 140 dB re 1 μPa. Since the upper and lower limits of the acoustic signal level for operation of the sensor are limited by the driving circuit and the transduction of the sound in water, the sensor is expected to operate with much larger dynamic range both at higher and lower pressure levels. Operation of the sensor is very stable with the insertion of optical isolators into the system, although without the isolators the output signal fluctuates at low frequency due to the Fabry-Perot interference effect between the FBG and the various facets.     

强度型激光光纤传感系统的神经网络补偿方法

提出一种考虑激光光纤传感系统中的激光器输出功率波动的神经网络跟踪补偿方法。在这种方法中，神经网络不仅用于削弱激光器输出功率波动对测量系统的影响，而且还同时用于传感非线性校正。提高了光强调制型光纤传感器的长期工作稳定性及测量精度，并有利于扩大激光光纤测量系统的测量范围。以光纤位移传感器为例，说明了该方法的有效性。     

双弹簧管光纤差压传感器

设计了一种利用对称反转连接的双弹簧管作为差动压力传感元件,进行差动压力测量的光纤传感器.这种光纤传感器是在通用光纤传感设计实验系统的基础上,利用三光纤反射调制技术,实现光源强度的变化和光纤中光功率损耗的变化以及反射率的变化自动补偿的.理论上,分析了这种反转对称差压传感弹性元件在使用过程的优点,给出了三光纤补偿理论分析方法.实验上,获得了该光纤差压传感器的线性输出测试结果.     

基于一组Kalman滤波器信息融合的故障诊断

为了能及时准确地诊断发动机的传感器和执行机构故障,本文提出了基于一组Kalman滤波器信息融合的方法进行故障诊断。首先根据传感器特性设计了一组滤波器用于传感器故障诊断、隔离,每个滤波器针对一个传感器进行设计;其次根据执行机构故障特性设计了一组Kalman滤波器进行执行机构偏差估计,从而对执行机构进行故障诊断、隔离;接着给出了传感器、执行机构信息融合的诊断方案;最后分别给传感器、执行机构添加故障进行方案验证,仿真结果得出在传感器或者执行机构任意部件出故障的情况下,该融合方法可以有效地诊断并隔离出有故障的传感器或者执行机构。     

基于光纤环形腔衰落的压力传感器研究

提出了一种基于光纤环形腔的压力传感器系统.利用两个耦合器和一段单模光纤组成光纤环形腔,用光纤Bragg光栅作为传感元件,将测量的压力转化为光波在环形腔传输所对应的的衰落时间.当所施加的压力改变时,可得到压力与衰落时间成正比例关系,与理论推导一致.基于这种原理的压力测量系统具有结构简单,测量方便的优点.     

可穿戴下肢外骨骼足底压力检测系统设计与研究

可穿戴下肢外骨骼能够柔性跟随人体运动的前提是足底压力检测数据符合人体步态特征,因此研究外骨骼足底压力检测系统具有重要意义。针对现有穿戴式下肢外骨骼系统压力传感器输入输出存在非线性误差,不能准确检测足底压力变化的缺点,选择电阻式压力传感器,通过理论计算确定曲线拟合方法可行性,并将曲线拟合方法引入足底压力检测系统设计中。研究结果表明,该方式采集数据特征明显,曲线拟合的系统线性度较小,可靠性高,适用足底压力检测系统。