无人船载监控系统的设计与开发

为了满足无人船实时通信和远程操控需要,综合利用计算机、传感器及无线通信等技术,设计一种无人船载监控系统,实现了对无人船的实时监测、控制与实时通信。设计一种双驱动独立控制方案,实现了无人船遥控器控制与计算机控制的相互分离,可提高无人船运行操控的安全性与可靠性。提出采用插件式软件架构,将易变动的功能模块以插件的方式动态加载至系统框架中,加快了开发速度,降低了系统的耦合程度,提高了系统的可扩展性,并利用插件动态加载与卸载方法,实现了插件功能的动态加载与在线升级,提高了系统应对任务多样化的能力。

一种用于低频漏磁检测的交流恒流激励源

提出了一种基于电流闭环反馈控制和线性大功率放大器的恒流源设计方案。该系统采用增量型PID控制算法,以输出电流采样值为反馈量形成闭环反馈控制,通过动态调节幅度控制单元输出电压,实现对输出电流的闭环调节。选用线性大功率放大器,并采用双运放差分放大方式设计了功率放大单元,有效提升了输出电压幅度和线性度。采用最小二乘法修正了输出电流,恒流源输出精度获得了提升。利用所研制恒流源开展了低频漏磁检测实验研究。实验结果表明:该恒流源输出稳定,调节精度高,线性度好,以其作为低频交流漏磁检测激励源,有效避免了因激励信号频率、提离值发生变化和线圈自身发热等因素所造成的激励电流改变,保证了激励磁场的稳定,可有效提高低频漏磁检测精度和稳定性。

以综合能力培养为导向的智能电子技术实验系统研制

该文分析了现有电子技术实验硬件的不足,介绍了一种具有故障点设置和监测功能的智能电子技术实验系统的研制。通过该实验系统,可提醒学生在做实验的过程中,如何避免犯低级错误,提高实验的效率,同时可以引起学生对相关知识点学习的重视;通过实时监测功能,可随时掌握学生实验的进度,发现学生做实验过程中暴露出的问题。实践证明,通过该实验系统,可促使学生在查找电路故障的过程中实现动手能力、电路分析能力、仪器仪表使用能力等各方面能力的提高。

基于功率谱密度峰值的大提离下脉冲涡流测厚方法

以脉冲涡流检测信号的功率谱密度峰值作为特征量,并借助COMSOL软件开展了仿真试验,分析了该特征量与管道壁厚、提离值之间的关系;开展了基于该特征量的壁厚反演方法研究,形成了可应用于大提离下铁磁性管道壁厚检测的方法;最后在实验室加工的Q235管道阶梯试件上开展了试验。结果表明,在大提离条件下,壁厚测量误差能控制在±9%以内,且抗干扰能力强,多次测量结果的稳定性好。

随钻感应式电能信号耦合装置测试实验平台

针对大直径随钻井下仪器系统中电能信号耦合装置测试需求,结合创新实验室现有条件,设计了以高精度示波器、电子电桥、程控电源、电子负载等为硬件核心的耦合装置测试实验平台。实验平台在上位机的控制下可以自动加载特定规律的电源和负载信号,自动记录全过程的采样数据和采样图片,可以连续测试高温、震动环境下耦合装置模块工作特性,自动判别耦合装置的测试结果。实验平台为学生对通信协议的学习及编程能力、动手能力的培养提供了难得的实践环境。

脉冲涡流检测激励参数和激励线圈参数的优化设计

在采用脉冲涡流技术对铁磁性承压设备进行缺陷检测时,脉冲激励参数和激励线圈参数的不同会对检测结果造成较大影响。首先,利用有限元法建立了脉冲涡流检测铁磁性试件厚度的仿真模型;其次,以差分信号峰值为特征分析了脉冲激励参数和激励线圈参数对检测灵敏度和分辨率的影响,依据影响规律确定了脉冲激励参数和激励线圈参数,通过仿真试验确定了在该参数下的有效壁厚检测范围;最后,通过测试件试验,验证了仿真结果的正确性。

基于曲面拟合的脉冲涡流测厚方法

采用脉冲涡流技术对带包覆层管道的壁厚进行检测时,管道包覆层所带来的大提离会使得检测信号发生变化,进而影响信号特征量的变化规律,降低检测精度。针对该问题,通过分析晚期信号斜率特征量、提离高度以及管道壁厚三者之间的关系,发现在不同提离高度下所得到的晚期信号斜率与管道壁厚有着一一对应的关系,因而提出了一种基于曲面拟合的壁厚反演方法,并利用管道测试件进行了试验验证。结果显示,带包覆层管道壁厚的反演误差可控制在7%之内,表明该方法具有广泛的工程应用价值。

Synthesis, Electrical and Magnetic Properties of Fe304 Doped by Dy^3＋

The Dy^3＋ -doped Fe3O4 samples were synthesized by sol-gel method, and the effects of dopant on the electrical and magnetic properties were investigated. According to XRD analysis, the high concentration doping of dysprosium ions in Fe3O4 can not be obtained due to the difference of ionic radius, and Fe^3 ＋ ions are replaced by only a small amount of dysprosium ions. The magnetic property was characterized by VSM. The substitution results in the change of saturation magnetization, which may be due to the complex effects of increasing magnetization resulted from Dy^3＋ substitution and decreasing magnetization resulted from the impurity. The electrical property was characterized by four-probe method. With the increasing eoped content, magnetoresistance also increases, then decreases, and increases again. The spin-polarization of doped samples is lower than that of Fe3O4. Lower spin-polarization results in lower tunneling magnetoresistance. Fortunately, barrier was obtained by the second phase at the same time when sample was synthesized. The increase of appropriate barrier height leads to the change of tunneling magnetoresistance.

钻柱井口振动信号采集装置研制

通过分析钻柱井口振动,确定了信号采集装置的设计指标,提出一种基于压电加速度传感器的设计方案.系统以MSP430单片机为控制核心,结合可控电源模块和低功耗无线模块,在保证三通道高速、高精度采集前提下,实现了整机硬件电路的低功耗设计.通过设计信号调理降噪电路,有效滤除了钻井井场的干扰信号.研制了适应性强、易于安装的采集装置专用固定卡箍.现场试验结果表明:装置结构设计合理,便于钻井现场安装,安装牢固,安全性高.人机交互软件易于操作,信号表达清晰完整,且实时性强.

声波测井多通道相控任意波形激励源的研制

针对声波测井技术需求,提出一种基于NIOS软核处理器的多通道相控任意波形激励源设计方案。利用FPGA实现了高效逻辑控制,采用软硬件结合方式设计了具有多重保护功能的功率放大电路。利用高性能MOSFET构建了双极性甩尾控制电路,有效消除了尾波震荡对换能器发射效率的影响。实验结果表明:激励源可产生8通道高压Burst激励信号,且各通道波形种类、个数、幅度、频率等参数均可独立调节。

基于变尺寸栅格地图的船载激光雷达目标检测

激光雷达具有测距精度高、受环境因素影响小及全天时工作的特点,非常适合用于无人船障碍物检测。由于激光雷达点云近密远疏,基于栅格地图的海上障碍物检测的精度就会受到栅格尺寸大小的直接影响。建立了一种栅格尺寸线性增长的变尺寸栅格地图,结合高度差判别法和八邻域连通分量标记法进行栅格划分及聚类,通过盒子模型提取障碍物信息,得出更加精确的障碍物检测结果。开展了海上实船实验,并对所提方法与传统方法的处理结果进行了比较,对比处理结果可得,对于近岸处中小型渔船的检测,所提方法可有效地解决传统方法中栅格划分和聚类效果较差的问题,实现更精确实时的海上障碍物检测,为无人船避障提供数据支撑。

基于支持向量机的带包覆层油气管道剩余壁厚反演研究

油田现场的油气管道外壁通常带有一定厚度的包覆层,脉冲涡流检测技术可实现不拆包覆层条件下的壁厚检测,可节约大量的包覆层拆装成本。但包覆层的存在使得脉冲涡流检测传感器与管道之间存在提离距离,导致传感器的等效电阻和电感发生变化,进而对脉冲涡流检测电压信号产生影响,降低剩余壁厚反演的精度。基于此,采用支持向量机方法(Support Vector Machine,SVM)建立了提离距离、检测电压信号晚期段斜率与管道壁厚之间的定量化反演模型。利用该模型对壁厚范围5~21 mm的阶梯试件开展了0~10 cm提离距离条件下的剩余壁厚反演测试,反演结果的误差控制在7%以内,验证了所得反演模型的有效性,并具有较高的实用价值,可为带包覆层的管道剩余壁厚检测提供参考。