强流脉冲束流位置探测器标定技术

电子直线感应加速器性能提升对束流探测器提出了高精度测量要求,由此不仅要求高精度的探测器设计装配技术,而且也要求探测器的准确标定。从强流脉冲束流位置探测器测量原理出发,从理论和实验两方面开展强流脉冲束流位置探测器标定技术研究。在理论上采用解析方法,分析了不同的计算处理方法和标定方法的标定效果,提出了特征平面标定,在建立的位置标定系统上,对用于多脉冲电子直线感应加速器的No.23电阻环进行了标定实验研究,实验结果验证了理论分析结果,根据理论和实验研究结果,确定了强流脉冲束流位置探测器标定方法。

电磁悬浮系统的改进线性自抗扰控制方法

单点电磁悬浮系统是常导电磁磁浮列车悬浮系统的关键控制单元。针对单点电磁悬浮系统因强干扰影响导致控制性能下降的问题,提出了一种改进型线性自抗扰控制(LADRC)方法。首先,基于电磁悬浮结构及原理建立了单点悬浮系统线性化模型,并对系统稳定性进行了分析。其次,基于自抗扰控制方法设计位置外环控制器以及基于PI调节器的电流内环控制器,对线性扩张状态观测器进行改进,设计两级级联的线性扩张状态观测器提高扰动估计精确度及速度,进而提高LADRC中扩张状态观测器对系统扰动的估计能力,并在频域上分析了改进型LADRC扰动估计性能和抑制能力的优越性。最后,搭建实验环境,对改进线性自抗扰控制方法的有效性进行验证。实验结果表明,所提的改进型LADRC不仅具有良好的位置跟踪性能,同时相比传统LADRC具有更强的抗扰动能力。

阵列压电式能量采集器仿真研究与实验分析

以传统单悬臂梁为基础设计的压电式振动能量采集器存在输出电能低和工作频带窄等不足,为此,设计了阵列压电式振动能量采集器,并进行了仿真研究和实验分析。首先对压电悬臂梁工作原理进行了理论分析,通过建立等效电路模型推导出了输出功率和输出电压公式;然后从静力学角度和振动模态角度两方面对阵列压电式振动能量采集器进行了COMSOL仿真分析,得到了采集器基本振动特性;最后,制作实验样机并搭建实验平台,对样机进行了串联输出和并联输出性能测试。结果表明:共用质量块压电阵列结构虽然输出电能得到了提升,但工作频带相较于单压电悬臂梁并无拓宽,因而使用受限;带不同质量块压电阵列结构的串联输出最大开路电压为1.79 V,带宽为7.6 Hz,并联输出最大开路电压为1.71 V,带宽为8.6 Hz,而相同实验环境下的单梁最大开路电压为1.56 V,带宽为2.4 Hz,故采集器输出性能和工作频带均得到改善,环境适应能力得到增强。

一种基于半导体的光伏发电系统冷却装置研究

随着新能源的发展,光伏发电得到不断的推广应用,但目前光伏发电系统仍存在散热冷却不足导致发电效率低的问题。该文综合对比多种光伏发电系统散热冷却方法,设计了一种基于半导体散热原理的光伏发电系统冷却装置,基于珀尔帖元件制作散热冷却模块,脉冲宽度调制信号与金属-氧化物半导体场效应晶体管相结合实现散热冷却模块的功率控制,设计增量比例-积分-微分算法实现系统的反馈调节,基于MATLAB设计人机交互界面便于系统智能调控,通过模拟测试与实物测试相结合,发现在设定冷却温度为18℃的条件下,装置能够将光伏板表面温度波动幅度保持在1℃以内,对光伏发电系统发电效率的提升具有重要意义。

大量程预紧式六维力传感器及静态标定研究

提出一种新型的基于6/3-3Stewart结构的大量程预紧式六维力传感器,介绍了传感器的结构特点和测量原理。假设传感器为线性系统的情况下,研究超静定受力状态下的静态标定原理,并给出两种求解标定矩阵的标定方案。为了改善维间耦合和制造误差等因素带来的非线性影响,利用误差反传算法和径向基函数神经网络,研究传感器的非线性静态标定方法。最后对传感器样机进行静态标定实验,给出了4种标定方案的实验结果并进行比较。标定结果表明该六维力传感器具有较好的测试精度,4种方法有效地解决了预紧式传感器超静定受力而带来的标定难题。

Stewart结构六维力传感器各向同性的解析分析与优化设计

各向同性是反映六维力传感器结构性能优劣的重要指标,各向同性性能分析是Stewart结构六维力传感器结构设计中的关键性问题。为了获得最优的各向同性性能,应用螺旋理论建立Stewart结构六维力传感器的静态数学模型,系统研究传感器的各向同性性能指标。利用数学解析的方法,对传感器的正向和逆向各向同性进行分析,推导出同时满足正向力和力矩各向同性时结构参数之间的关系表达式,证明了该类传感器不能同时满足逆向力和力矩各向同性,并得到了各向同性度性能指标之间存在的制约关系。权衡各向同性的四个性能指标,通过求解综合性能目标函数的极值,得到了综合性能指标的最优值,并推导出综合性能指标最优时结构参数之间所满足的关系表达式。研究内容为Stewart结构六维力传感器的结构性能优劣评价及结构优化设计奠定了基础。

基于电介质介电常数测量的油液在线监测技术研究

润滑油的劣化过程蕴含着发动机的故障信息,在这一过程中其介电常数会有对应的变化。提出了一种基于电介质介电常数测量的油液在线监测方法,并对监测原理进行了介绍,设计了油液在线监测系统包括电容传感器、微小电容变化量检测电路及相应的测试分析软件。对不同污染度的润滑油进行了检测实验,结果表明该系统能够准确有效地监测油液的介电常数的变化,可为发动机更换润滑油及故障诊断提供参考依据。

新型解耦和各向同性五维力传感器性能分析

介绍基于并联4-SPS&1-UPU结构的新型机器人五维力与力矩传感器的结构特点,并分析计算了其力与应变之间的转换关系及其力各向同性,为该五维力与力矩传感器的设计和使用提供了理论依据,分析计算结果表明该传感器是力与力矩解耦和各向同性的。该传感器采用弹性铰链替代球铰和虎克铰,具有结构灵巧、工艺好等优点,可应用到机器人手指和其他使用多维力与力矩传感器的场合。

直流叠加高频交流方波电场下乳化液电脱水试验研究

为了提高原油乳化液破乳效果和电脱水效率,提出采用直流叠加高频方波电场进行原油电脱水的方法。在实验室中开展了直流叠加高频方波电场下乳化液电脱水试验研究,分析该方法下乳化液中水滴的聚并机理,并借助于高速相机观察了乳化液中水滴的运动及水链的消散过程。理论与试验结果表明:采用直流叠加高频方波电场可充分发挥直流和方波电场下的各自脱水优点,使水链易于消散,保证脱水电场的稳定,提高乳化液的电脱水速度和脱水率,且叠加高频交流方波含量在10%～20%范围内,脱水效果最佳,研究结果可为原油生产现场的脱水工艺改进提供参考。

交流电场下液滴形变及聚结影响因素分析

为了研究原油电脱水过程中油中液滴的形变聚结特性,借助仿真手段,采用流体场和电场相耦合的方法研究外加交流电场情况下原油乳化液中单液滴的形变和双液滴的聚结行为,并仿真分析了电场强度、界面张力、液滴直径等因素对聚结速率的影响。利用实验室中小型脱水系统开展了交流电场下原油乳化液的脱水试验,并通过高速摄像机对不同条件下乳化液中液滴的形变和聚结规律进行了观测与分析,验证了仿真结果的准确性。研究结果表明:电场强度、界面张力、液滴直径是影响乳化液脱水速率的重要因素;提高电场强度、降低界面张力和增大液滴直径可以提高乳化液中液滴的聚结速率,但过高的电场强度容易造成液滴的电分散。

基于介电常数测量的新型在线油液监测传感器

介绍了一种基于介电常数测量的油液在线监测电容传感器,设计了微小电容检测的软硬件系统,并以此为基础开发了油液在线监测实验系统。对不同铁粉含量润滑油进行的检测实验表明:该传感器可以有效区分不同铁粉含量的润滑油液。进一步实验研究了温度、滑油压力对传感器特性的影响规律,结果表明:温度、压力与传感器电容值之间近似呈线性关系,即温度、压力对润滑油介电常数的影响近似呈线性关系,通过最小二乘拟合得到了传感器电容值随温度、压力的变化曲线,可为基于介电常数的在线油液监测提供参考。

矿用电机车磷酸铁锂蓄电池在线状态检测系统

矿用电机车磷酸铁锂蓄电池的工作状态参数主要包括单体电池的工作电压、电流和温度。分别采用独立的模块对这3个量进行在线检测。电压检测部分再采用整体分布、部分集中的思路:将串联电池分成若干组,每组由电压检测模块集中检测。电压、电流和温度检测的模块化提高了检测系统的灵活性。通过试验验证该方法检测的数据准确。

梯形脉冲瞬变电磁发射机

电磁发射机是瞬变电磁探测系统的重要组成部分。论文提出了一种单极性脉冲电流发射机,介绍了该发射机的设计电路,实现了发射电流、发射电压及延迟时间的测量。该发射机具有体积小、重量轻、发射电流延迟时间短、线性度高、幅值稳定等特点。经实验测试,其各项性能基本达到了设计要求。

高准确度有效值转换电路的设计与实现

电气参数测量中,有效值检测应用十分广泛。针对一般有效值检测方法的测量准确度普通偏低,根据平均值法和真有效值法的基本原理,先后设计了利用LMC6482放大器代替二极管的精密整流电路和基于真有效值转换器AD637的高精度转换电路。通过理论分析和实验证明:这两种有效值转换电路均能实现高准确度测量。精密整流电路仅限于标准信号,而基于AD637的转换电路的适用范围更广。该设计在数字多用表和有关有效值测量功能的虚拟仪器的设计上具有借鉴意义。

高频脉冲原油电脱水供电控制技术与装置研制

针对传统电脱水器对原油三次采出液处理困难的难题,提出了高频脉冲原油电脱水的方法,并详细分析了利用该方法进行原油脱水的优点.结合现场脱水工艺的要求,给出了高频脉冲原油电脱水供电装置的实现方案,并开发出以三相全桥可控整流、IGBT全桥逆变为核心的新型高频脉冲原油电脱水供电装置.针对原油电脱水实际应用中经常出现的高压短路现象,提出了长时间范围内的恒流与恒压和短时间范围内过流与过压的双重保护方案.经现场试验验证,该装置具有运行稳定、脱水效率高和节能等优点,实现了设计要求,并满足了油田现场原油电脱水的需求.

一种改善瞬变电磁发射电流波形的系统设计

为了减小瞬变电磁发射机发射电流的关断时间,保证发射电流关断沿的线性度,抑制关断后电流过冲,简化钳位电压电路,设计了一种简便的瞬变电磁发射系统。提出了一种利用TVS管和电容相结合的恒压钳位电路并采用传统的在负载两端并联匹配电阻的吸收方式。通过调节TVS管的稳压值,可以调节关断时间和关断沿斜率;选择直接在负载两端匹配合适电阻,保证了关断前期处于欠阻尼状态,关断后期处于临界阻尼状态,在快速关断的前提下,有效防止关断后电流过冲,达到了改善发射电流波形的目的。实验结果表明,该系统电路结构简单、稳定、易于实现,在短关断延时、关断沿线性化和关断后无过冲方面,得到明显改善。

电子实验仪表的优化设计

阐述实验室电子测量仪表优化设计的思想 ,重点介绍智能化综合电子实验仪基本组成原理与主要性能特点。该实验仪作为高等院校电子类实验仪器、仪表升级换代的理想产品 ,能大大提高实验室的使用效率 ,为建立开放式电子实验室创造必要的条件。

基于平衡原理的教学装置设计与制作

基于平衡原理,设计一种在风力或其他外力作用下稳定不倒的教学实验装置。系统主要包括STM32主控模块、电机驱动模块、角度传感器测量模块、液晶显示模块以及无线上位机检测模块。试制的装置样机完整地呈现了平衡效果,通过误差分析表明稳定性较好,相关的拓展研究适用于电动平衡车、四轴飞行器等产品或领域。

基于LTC6803和NRF24L01的动力电池检测系统

为了满足磷酸铁锂动力电池电压、温度参数采集实时性和准确性的要求以及摆脱检测系统的线束,设计了一种基于LTC6803和NRF24L01的动力电池检测系统并进行了实验测试;该系统主要由数据发送端和数据接收端两部分组成,数据发送端采用LTC6803电池监测芯片和数字化温度传感器DS18b20实现对动力电池电压、温度的精确检测,数据接收端利用上位机软件对数据集中存储和管理,通过NRF24L01射频模块完成数据发送端和接收端的无线通讯;实验结果表明:该检测系统具有性能可靠、使用方便、测量精度高等优点,完全满足工业现场的使用要求,具有较好的实用效果。

基于全智能冲洗工艺的节能增效机器人智慧管控系统

设计一款冷端机器人智慧管控冲洗系统,实现对冷端设备的定期、全面清洗,提高设备工作效率,延长设备使用寿命,降低能源消耗和维护、维修成本。阐述系统设计思路和方案,介绍系统温度获取模块、传动模块以及机器人冲洗模块的设计要点。