大气边界层的实验模拟

通过皮托管将模拟大气流动的风洞中的风速转换成气流的总静压差，再由压力传感器将其转换成电信号，输入到计算机中进行模／数转换处理，经过进一步处理，得到了风洞中风速边界层的模拟廓线．     

基于ZSSC3008的智能应变式传感器设计

针对压阻式传感器存在的零点偏差、满度偏差以及输出信号的非线性误差,提出了采用ZSSC3008传感器信号调理芯片进行补偿校准的方案。描述了传感器补偿系统的整体构架, 阐述了ZSSC3008的硬件结构、应用电路设计以及对传感器的补偿过程。实验结果表明：用上位机补偿校准软件对传感器补偿后,实现了传感器的一致性以及输出信号与压力良好的线性关系,并具有操作效率高的优点。     

垂直上升管内气液两相流流型鉴别研究

本文以低压空气一水作介质,进行了垂直上升管内气液两相流流型鉴别的实验研究;采用沿垂直管局部轴向压差信号及压差信号的统计分析并借助高速闪光观测仪进行可视化观察鉴别流型。实验结果发现,利用压差的时域信号和信号的功率谱密度函数（ＰＳＤ）,可以客观地判别垂直上升管内泡状、弹状和环状三种主要流型。     

Shack-Hartmann传感器用于湍流大气横向风速的测量

分析了利用Shack-Hartmann波前传感器子孔径对之间光强信号的时间延迟交叉相关函数, 进行光传播路径上横向平均风速测量的基本原理, 给出了横向平均风速的计算公式, 并进行了水平1 km湍流大气实验测量.实验结果如下: 不同子孔径对同时测量的横向风速相关系数达0.988; 将多对子孔径对测量的结果取平均, 与接收端附近布置的风速计测量的横向风进行了对比, 发现两系统的测量结果在随时间的变化趋势上具有较好的一致性, 两次实验拟合的相关系数分别为0.848和0.820, 标准偏差分别为0.372和0.376.以上结果表明, 将Shack-Hartmann波前传感器用于横向平均风速的测量是可行的, 拓展了该传感器的使用功能.     

开放式风速控制系统的研制

在海洋工程结构动力模型模拟试验中,为了实现开放环境下风荷载的实验室模拟,研发了一套开放式风速模拟控制系统;简要介绍了系统的整体结构设计和软件开发流程;由于在开放环境下进行风速的控制容易受到外界气流、温度等环境因素的影响,控制难度大且建模较困难,采用专家-模糊自适应PID控制算法,能够较好地跟踪目标风速,实现了对风速的实时模拟控制;最后通过实验验证了所设计的开放式风速控制系统能够满足实验要求。     

矢量风速仪的设计

为了解决机械式风速仪对方向测量的局限性,使用了单向叶轮传感器的矢量三维风速仪,风速传感器采用叶轮带动空心杯电机的结构,通过单片机对三维组合单向速传感器进行采集和风速矢量合成,实现了对风的大小和方向的测量.实验结果表明:该设计在对风速矢量的二维测量上,风速大小和方向的测量均具有很高的可靠性;在对风速矢量的三维测量上,风速大小的测量值也比较精确,风速方向的测量值误差比较小.     

非本征法布里-珀罗干涉型传感器非周期信号的相位解调方法

提出了一种恢复非本征法布里-珀罗干涉型(EFPI)传感器非周期动态信号的三波长正交相位补偿方法。利用三个干涉信号消除直流分量的影响,并通过相位补偿算法产生两个正交信号,用于解调出待测信号。在实验中对EFPI传感器加载一个非周期动态信号,使用三种不同的激光干涉测量技术对实验数据进行信号解调。结果表明,所提方法具有较高的解调精度,适用于高温环境下腔长变化的场合和非周期动态信号的测量。     

基于ZigBee的矿井环境监测系统设计

针对矿井环境恶劣、干扰严重和传统信号有线传输的现状,设计了基于ZigBee无线传感器网络的矿井环境监测系统;系统由井下ZigBee传感器终端节点、路由器、协调器和井上监测上位机构成,其中传感器终端节点对井下瓦斯、一氧化碳、温度等信号进行采集,利用ZigBee无线组网技术将信号送给井上PC机,井上管理人员通过PC机能够随时掌握井下设备和环境的状况;与传统的信号有线传输监测方法相比,该系统低功耗、低成本、抗干扰;实验结果表明,该系统运行稳定可靠,精度高,具有一定的实用性和推广价值。     

基于卷积神经网络的大气中光路气流扰动实验研究

提出了一种基于激光光斑畸变和卷积神经网络(CNN)的光路气流扰动研究方案。利用CNN对激光光束在空间传播中受到气流扰动后的光斑畸变进行学习,得到光束传播路径上的气流扰动情况。实验表明,训练得到的评估参数与由风速仪测得的光路中的气流扰动(风速)具有强相关性。本方案提供了一种短距离、快速、低成本的气流扰动分析手段。     

光纤模斑谱复合材料固化传感器研究

本文报道了一种新型光纤传感器,其原理为通过测量光纤末端近场模斑谱来反映埋置在周围的树脂折射率的变化。计算了随着在树脂固化过程中折射率变化的功率谱密度分布,给出截止频率与折射率的近似关系。通过测量折射率匹配液,对传感器误差进行了估计。给出了利用这种传感器进行复合材料树脂固化监测的实验结果。发现这种光纤传感器的信号可以用来反映固化凝胶点和固化结束点。指出由于固化后光纤仍保持光波导特性,该光纤还可以用来监测受环境扰动的结构,如温度变化、振动等     

低温下压阻式压力传感器性能的实验研究

通过实验对压力传感器的温度效应进行了研究。结果表明 ,当温度在低温范围内变化时 ,压力传感器的零点输出有较大的变化 ,但输出特性仍保持良好的线性 ;灵敏系数随温度的升高而减小。     

基于AD698的线性差动式位移传感器解码电路设计

线性差动式位移传感器(LVDT)由于其灵敏度高、线性度好、分辨率高、寿命长、可靠性高等优点,已广泛应用于机载测试系统中;为了设计出精度高,稳定性好,能够满足机载测试需求的LVDT传感器解码电路,分析了LVDT传感器磁芯位移与输出电压信号的关系,研究了AD698的内部解调原理,设计出了基于AD698的信号解码电路;该电路通过外围元器件产生传感器所需的激励信号,并对激励信号和传感器输出信号进行解调得到与传感器磁芯位移成正比的直流电压;最后通过实验验证该电路具有结构简单、稳定性高、精度高的优点,能够满足机载测试的要求,且该电路已经过高低温和振动试验,并成功应用于机载测试采集系统中。     

基于分布式光纤传感阵列的管网泄漏监测系统研究

复杂液压管网的泄漏检测是液压系统面临的难点之一.采用LabVIEW与FoxPro数据库结合的方法,开发了阵列式光纤传感管网泄漏监测系统软件.该软件控制NI公司数据采集卡PXI-6133采集经调制后的光纤传感器干涉信号,再对获得的信号进行降噪处理,根据降噪后的波形是否出现零点频率判断管道是否泄漏并进行报警;该系统还可实时...     

基于InGaAs光谱成像技术的光纤光栅传感器在大坝渗流监测系统的应用

为了实现大坝渗流监测,提出了一种采用光谱成像技术的光纤Bragg光栅传感器和多点传感系统。基于室内实验结果,对监测系统可靠性与监测数据准确度进行和多点传感信号分辨因子分析,结果表明:用于坝体温度场检测的光线光栅传感器波长温度响应灵敏度可达0.009 1nm/℃;由光源带宽决定的测试系统可实现多个传感器的复用。实践表明:采用光纤光栅传感系统可进行大坝渗流自动监测,特别是在系统防雷击、抗干扰性方面,与传统仪器相比具有明显优势。     

不同风速下侧向散射激光雷达的回波信号分析

对不同风速条件下,CCD侧向散射激光雷达的回波信号进行了分析.根据Mie散射原理及侧向散射激光雷达工作原理,确定了大气气溶胶浓度与激光雷达侧向散射光强的相关性;进一步考虑气溶胶浓度与风速的关联,利用实验装置获取了激光雷达侧向散射光强与风速的关系,分析了不同风速条件下侧向散射激光雷达的回波信号.在轴流风机以及自然风两种条件下进行对比实验发现,当风速范围在1~4.5 m/s时,侧向散射光强随风速的增加而增加;当风速范围在4.5~6.0 m/s时,光强随风速的增加较少.对实验结果归一化处理,得到风速范围在1~4.5 m/s时,风速每增加1 m/s,侧向散射光强在轴流风机及自然风的实验条件下分别增加了3.7%和3.9%;风速范围在4.5~6.0 m/s时,风速每增加1 m/s,侧向散射光强分别减少了3.1%和3.8%,在自然风况的各个风向上都基本符合这一变化趋势.     

基于倏逝波的光纤生物传感器研究

构建了一种以光纤束作为激发光信号和荧光信号传输通道的光纤生物传感器结构.根据光纤探针的倏逝波理论和模式匹配理论对光纤探针的几何形状进行了设计,制作了数组光纤探针并根据需要对其中一部分进行荧光标记.选择了光纤探针置于空气中和水溶液中两种情况,对光纤传感器系统进行了信号检测实验,对比标记了的和未标记的相同几何结构参数的光纤探针两者在系统中被探测的信号差异.从二者的差别区分出系统所探测的倏逝波激发的荧光信号,证明了该光纤传感器系统的可行性.     

真空热试验通用软件平台工作模式与关键技术

针对由压力腔外界干扰、工作电压不稳定和压力检测误差等因素导致的零点漂移问题,基于自调谐整流和谐振自调技术研究了一种多压力传感器零点漂移消除算法;首先根据多压力传感器的外界干扰向量、内置电阻和非线性系数特性建立了三维分析空间,据此研究造成系统工作电压变化的外界干扰因素于是设计了自调谐整流电路,然后分析了保障多压力传感器处于谐振状态的必要条件,设计了谐振自调电路和功率放大器,最后提出了将自调谐整流和谐振自调相结合的零点漂移消除算法;验证实验从检测精度、抗外界干扰和系统稳定性等方面,证明了所提方案与紧凑型多压力传感器和电容式多压力传感器相比的优越性。     

光纤Fizeau干涉仪的声发射检测研究

验证了一种基于光纤Fizeau干涉仪的声发射传感器,可用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析.     

高清医用电子内窥镜微型CMOS摄像模组

研发并报道一个全新的130万像素电子内窥镜微型摄像模组.该模组采用低压差分信号技术实现图像数据的长距离高保真传输,它包括一个1/5.5英寸、分辨率为1 280×1 024像素的CMOS图像传感器,一个视场角为140°的小型镜头以及2个电路板.小型镜头座直接粘合到图像传感器的非光学窗口部分,两块印刷电路板垂直装配,使模组的尺寸缩小到长宽高分别为15.0 mm、5.5 mm、5.2 mm的空间.编码芯片将并行数字信号编码成低压差分信号经双绞线传出模组.搭建了实验系统并对摄像模组的实践性能进行评价.实验表明:模组分辨率达到136 lp·mm-1,图像传输距离达到2 m以上.紧凑的结构、高清分辨率图像、大视场和长传输距离使其适用于内窥镜诊治,特别是高清胃镜和结肠镜.     

可实现防碰撞通信的新型声表面波温度传感器

针对多声表面波传感器系统中各传感器信息读取时会产生通信碰撞的问题,提出了一种可实现防碰撞通信的新型声表面波温度传感器;通过分析声表面波温度传感器的回波脉冲信号,将沃尔什码作为编码内容实现了多声表面波温度传感器系统中各传感器的正交编码;将传感器对应的匹配信号与系统回波信号进行互相关运算,提取了系统中各传感器的感测温度信息,达到了防碰撞通信的目标;该传感器兼顾编码效率和加工工艺两方面要求,简化感测信息提取的复杂程度;仿真实验验证了上述理论的正确性。