惯性测量系统中实时估计方法的耦合分析与比较

一本文通过对不同精度惯性系统的仿真，根据不同的载体和应用条件，分别实施考虑通道耦合和不考虑通道耦合的实时卡尔曼滤波估计，得到耦合因素对估计误差影响不大的结论。最后利用改装的俄制и－２１惯性系统在北京郊区的实际跑车数据，分别实施卡尔曼滤波和曲线拟合处理，对其估计误差进行了分析和比较。     

蜻蜒飞行姿态的实时模拟测量

作为昆虫自由飞行姿态实时测量的预研课题,本文利用投影栅线法对真实蜻蜓翅膀在以适当频率摆动的机械驱动下模拟真实飞行时的三维形状变化进行了实时测量.由于在图像采集,预处理,位相提取,抑噪声去包络等环节采取了一系列措施,克服了由于蜻蜓翅膀透明度高,表面微观起伏变化剧烈所导致的栅线条纹图的平均灰度、对比度和信噪比都很低而给数据处理带来的困难.并最终得到了满意的结果.     

蜻蜓飞行姿态的实时模拟测量

作为昆虫自由飞行姿态实时测量的预研课题，本文利用投影栅线法对真实蜻蜓翅膀在适当频率摆动的机械驱动下模拟真实飞行时的三维形状变化进行了实时测量，由于在图像采集，预处理，位相提取，抑噪声去包络等环节采取了一系列措施，克服了由于蜻蜓翅膀透明度高，表面微观起伏变化剧烈所导致的栅线条纹图的平均灰度、对比度和信噪比都很低而给数据处理带来的困难，并最终得到了满意的结果。     

鲤鱼尾鳍实时三维姿态测量及运动特性分析

为了实现鱼鳍三维运动特性的精确测量, 研究尾鳍的动态瞬时特性, 定量分析其连续变化过程, 建立了基于栅线投影和高速摄像的测量系统和与之对应的分析方法. 以自主游动的鲤鱼为实验对象, 将一组正弦光栅投射在其尾鳍表面, 产生包含三维信息的光栅条纹并由高速摄像机实时采集尾鳍摆动过程的序列图像; 对其中的每一帧图像作二维傅里叶变换、频谱滤波、逆傅里叶变换及三维位相展开等处理后, 重建尾鳍的瞬时三维形态, 再现尾鳍的连续运动过程; 据此测量结果分析研究尾鳍的运动特征及运动学参数. 结果表明, 鲤鱼游速为0.5L/s时, 尾鳍的摆动频率为1.42Hz; 鲤鱼巡游过程中尾鳍的主要运动为侧向摆动, 尾鳍的形状周期性地循环外展和内收, 且尾鳍上叶叶尖的平均摆幅比尾鳍下叶叶尖的平均摆幅约大15.6%.      

远程多点三维实时运动测量仪

基于图像和视觉的非接触运动跟踪是目前光测力学中一个活跃的研究领域,在科研和工程测量方面都得到了广泛的应用.本文基于立体视觉原理介绍了一种远程多点三维实时运动测量仪,该系统由2个可独立工作的测量站构成,每个站具备完整的高速图像采集、距离测量、姿态感知、运动控制和数据处理功能.为了实现远程测量,站点之间通过网线或者无线传输...     

三维数字图像测量系统稳定性的实验研究

基于双目立体视觉原理的三维数字图像相关方法已被广泛应用于平面或曲面物体的表面形貌和三维变形测量。然而因相机自热、环境温度变化等内外部因素的影响,同一三维数字图像相关测量系统在不同时间,其内部参数会不可避免地发生微小改变,从而或多或少地引起额外的形貌和变形测量误差。为获得高精度的测量结果,需对由相机自热或环境温度变化引起的变形测量误差进行表征,并采用措施予以减小或消除此类误差。本文以石英玻璃平板为研究对象,利用三维数字图像相关测量系统对其位移和应变分布进行了连续5小时的测量,分析了测量结果随相机温度变化的关系曲线。研究结果显示,本文所用相机通电后其机壳温度一般约上升8~10℃甚至更高,所搭建的三维数字图像相关测量系统因相机温度变化所引起的应变测量误差在50~200με(约15~21με/℃)之间。本文还给出了相应建议来减小和消除相机或环境温度变化对三维变形测量的影响。     

实时三维数字图像相关方法在材料力学教学中的应用1)

实验教学是理工科院校极为重要的教学环节,为使学生深刻理解理论知识,将现代光测力学方法用于实验教学具有重要意义。本文以铝合金拉伸实验和梁模型的三点弯实验为例,采用自主研制的实时三维数字图像相关方法进行教学内容展示。该方法可实时测量物体表面的三维形貌及变形,更直观地揭示材料力学中的变形规律和力学原理。实践表明,课堂演示易于调动学生的积极性,将理论与实验相结合,有助于增强学生分析问题的能力,相比传统电测方法具有无可比拟的优势。     

一种惯导系统航向测量精度的动态评估方法

随着舰载武器系统的发展,对惯性导航系统姿态测量精度要求不断提高,因此对惯导系统姿态测量精度的评估与验证成为惯性测试技术中的关键问题之一,特别是针对动态条件下的评定。对此提出了一种惯导系统姿态信息测量精度的动态评估方法,该方法是由差分GPS测量系统、甲板经纬仪、综合测量靶标等设备组成的外测系统来实现。该外测系统通过外测定位数据、速度数据、航向数据与惯导系统相关数据进行比对达到惯导系统精度评估的目的。经过实船验证,该动态评估方法实测结果优于20〞,满足性能指标的要求。该方法的提出有效提高了惯导系统姿态信息的动态评估的效率,具有很好的实际应用价值。     

用于截瘫FES行走的三维上肢力动态测量系统

功能性电刺激(FES)技术已被广泛用于截瘫病人行走能力的恢复,但作为评估截瘫FES行走效率的重要指标,三维上肢力状况的研究至今仍十分有限,亟待深入开展。本文研制出了一套可用于截瘫FES行走的三维上肢力动态测量系统,该系统在一个标准步行器框架上装备有 12个应力应变片电桥,通过专用的隔离放大及A/D转换装置与计算机相连,经过标定后,截瘫FES行走时的上肢支撑力数据就可以被系统实时获得并显示。测力系统在应变片位置的确定以及“冗余-优化”方法的采用等多个方面保证了测量的可靠性和准确性,后续的校准实验显示系统的非线性、交互干扰和力学精度误差分别小于 2. 901%, 3. 188%和 1. 01%。研究中,一例截瘫患者作为志愿者按照正常的FES行走训练程序进行了相关测试,以验证新系统在行走能力评估方面的临床前景,结果表明其可用于: 1)截瘫FES行走效率的评估; 2)病人自我训练的控制指导; 3)作为反馈信号选择一种有效的FES模式和阵列。     

双杠三维测力系统的研制及应用

双柑三维测力系统由三维测力传感器、动态电阻应变仪，７Ｔ１７Ｓ数字信号处理机组成，可提供各种实时处理的测量数据及图形。经运动员实际测试，取得了比较满意的结果，可用于双杠运动员的实际训练中。     

干涉型光纤应变测试方法的感应光纤

本文讨论了干涉型光纤应变测试方法中感应光纤的基本测量原理，对直线形和圆弧形栅状感应光纤进行了分析，同时介绍了直线形栅状感应光纤的制作方法。利用马赫－泽德干涉光纤应变测试系统和直线形栅状感应光纤测量了等强度悬臂梁的应变，测试结果与理论应变值进行了比较，相对误差为１．６７％。     

一种中高频激励下动力系统响应的级数展开改进算法

针对频率响应函数的级数展开法在中高频激励时计算发散的问题,提出一种新的级数展开改进算法.将系统的结构模态划分为低阶和截断的高阶模态,在模态叠加分析的基础上,将频率响应函数进行泰勒级数展开.根据高低阶模态对质量矩阵和刚度矩阵的耦合特性,用低阶模态及系统矩阵表达高阶模态对响应的影响.研究结果表明,该算法将频率响应函数的级数展开法扩展到高频激励和中频激励范围阶段,在非完备模态条件下提高了频率响应函数的计算精度,数值计算检验了该方法准确可靠并有很好的收敛性.     

精密测角系统的幅相变换与误差补偿

本文重点介绍ＳＪ－１型测角系统幅相变换部分的工作原理、误差分析及误差补偿。该系统的主要特点是：采用单相激磁的双通道工作方式，在幅相变换和误差补偿方面，突破了一次谐波和二次谐波误差补偿的技术关键，具有较高的抗干扰能力及长期工作的稳定、可靠。     

Riccati传递矩阵法在流体动力学中的应用

传统的传递矩阵法在求解管内流体的固有频率时,因奇点干扰出现漏根现象.本文结合气体压缩机管道,运用转子动力学中的Riccati方法计算管内气体的固有频率及振型,从根本上消除了漏根现象.算例表明了本方法的可靠性.     

人体平衡功能测试仪及定量指标研究

本文介绍了人体平衡功能测试仪的构造,工作原理及标定.同时应用概率统计原理对仪器测试数据和前庭功能试验的眼震时间进行相关分析。两种数据有良好的相关性,获得了人体平衡功能定量指标.     

基于轴线检测的回转窑支承系统等寿命优化研究

回转窑运行中由于轴线偏移，支承载荷分配不均导致托轮轴疲劳断裂。本文通过对回转窑托轮轴进行力学分析，导出支承系统各托轮轴疲劳损伤与轴线偏差的关系，从而根据轴线检测得出各托轮轴剩余疲劳寿命；以轴线偏差调整量为优化变量，各托轮轴中最小的剩余寿命最大为目标函数建立优化模型，结合现场实例进行支承系统等寿命优化调整研究。研究结果表明常规的调窑方法存在很大的盲目性，应用等寿命优化调整的方法必要、可行，能有效防止托轮轴疲劳断裂事故，为回转窑的维护与调整提供理论依据，对现场生产有重要的指导意义。     

压缩机叶片动频率无线电遥测和有限元计算

本文叙述了在诊断西德DEMAG压缩机转子叶片断裂事故中采用的现代无线电遥测技术和先进的有限元计算方法.自行设计研制的现代遥测系统具备了计算机处理和实时处理功能.采用快速富里哀变换进行频谱分析,叶片动频率计算考虑了转动叶片的离心力,严格地作为几何非线性问题处理.计算中使用的是八节点四十自由度超参数壳体单元.计算结果和试验结果获得了令人满意的一致.按本文分析改进叶片已安全运行17400小时.     

三维弹性力学边界元多域缩聚法分析

采用超参非连续元离散三维弹性力学问题边界积分方程，借助三角极坐标变换方法处理奇异积分。将超参非连续元用于多域边界元分析，解决了自由度约束问题。提出了二次缩聚的概念，提高了多域缩聚边界元法的求解效率。通过数值算例表明了本文方法的可行性和有效性。     

Bezier曲面拟合方法在影像云纹测量三维物体形状中的应用

本文提出了在最小二乘意义下应用Ｂｅｚｉｅｒ曲面片拟合大范围内三维曲面的方法。开发了影像云纹图像数据采集与处理软件系统，能够获得曲面上任意点的三维坐标，绘制曲面的立体图及平面展开图样，对曲面进行几何特性分析，从而实现了影像云纹测量三维物体曲面全过程的自动化