基于小波数据压缩的光谱技术在水质分析中的应用

一定浓度氮磷水样的紫外吸收光谱数据量非常大,采用基于软阈值的小波变换可以对这些光谱数据进行有效压缩.不同浓度氮磷水样的紫外吸收光谱信号之间存在很强的相关性,利用偏最小二乘回归(PLSR)方法对光谱信号的强度和水样中氨氮浓度之间的关系进行回归建模可以降低这种相关性的影响,提高所建模型的拟合精度.实际水样测试数据的建模结果表明,用这种方法所建立的模型,氮磷浓度检测的最大相对误差为8.9%,完全满足检测精度的要求.

基于紫外吸收光谱的水质硝酸盐含量LLE-SVR建模

基于紫外吸收光谱的总氮测定方法在分析精度上严重依赖于所建数学模型的预测精度。针对紫外光谱数据波段多,容易引入未知物质干扰光谱信息的问题,提出了局部线性嵌入(local linear embedded,LLE)和偏最小二乘支持向量回归机(least square support vector regression machine,LS-SVR)相结合的紫外吸收光谱数据建模方法。首先利用LLE算法将高维的紫外吸收光谱映射到低维的流形空间,实现高维非线性光谱数据结构的特征提取,并利用LS-SVR建立硝酸盐含量的非线性回归模型。仿真结果表明:利用LLE-SVR方法获得的硝酸盐含量预测模型,其训练样本的相对误差为0.001 9,测试样本相对误差为0.035 8,小于单纯的LS-SVR模型的0.023 3和0.060 2。

一种基于ModBus协议的低压供电质量在线监测系统的设计与实现

为提高低压供电质量监测的自动化水平,提高工作效率,本文提出了一种基于MODBUS协议的低压供电质量在线监测解决方案,并详细介绍了监测软件设计思想及各模块的实现方法,建立的系统采用模块化的设计,利用串并结合加中断的方式进行数据采集,大大提高了数据采集的速度和系统的灵活性。

低频高灵敏度光纤Bragg光栅振动传感器设计

为实现对低频振动信号的准确测量,设计了一种新型的双光纤光栅振动传感器.首先,理论分析了传感器的灵敏度和谐振频率.其次,使用ANSYS数值模拟软件分析了传感器的灵敏度和谐振特性.最后,根据分析结果设计了光纤Brgg光栅振动传感器,并通过实验研究了传感器的幅频特性、线性响应、温度自补偿特性和抗横向干扰特性.实验结果表明:传感器在10~130Hz范围内加速度灵敏度为231.48pm/g,线性度为99.98%;-20~60℃范围内,具有良好的温度自补偿能力;同时,该传感器具有较强抗横向干扰能力,横向引入误差小于3.47%.

ZnO薄膜的丙酮气敏特性研究

用直流磁控反应溅射法,分别在Si(111)基片及Al2O3陶瓷基片上制备了ZnO薄膜,并进行TiO2、SnO2、Al2O3或CuO的掺杂和退火处理。用XRD分析了退火前后晶型的变化,利用气敏测试系统对各样品进行了气敏特性测试。结果表明:经过700℃退火后的样品,在最佳工作温度为220℃时,对丙酮有很好的选择性和很高的灵敏度(34.794)。掺杂TiO2或SnO2,可提高ZnO薄膜传感器对丙酮的灵敏度(57.963)。

温度自补偿型光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种光纤Bragg光栅（FBG）温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.对传感器灵敏度系数、匹配性等参数进行了理论分析计算.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准和温度自补偿性能实验.实验表明：传感器的输出波长分别与温度和土压力均呈线性关系,压力灵敏度系数为272.19 pm/MPa,输出分辨率为0.36％,线性相关度为99.989％;温度灵敏度系数为21.16 pm/℃,线性相关度99.998％,在0～40℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.

一种新型智能气敏传感器的研究与设计

研究并设计了一种新型智能气敏传感器.简要介绍了TiO2气敏元件及气敏机理.将拥有ARM7内核的LPC2131微处理器做为主控制器,实时监测电源电压,实现对温度准确控制,同时测量气敏薄膜的电阻,经元件阻值和气体浓度的校准后,显示被测气体浓度,同时提供一个友好的用户界面,并具备报警功能,实现了气敏传感器智能化,具有动态测量范围大（1～500 MΩ）,精确度高（精确度优于0.5%）,功耗低、体积小、成本低、可重复利用等特点.

基于红外图像的太阳能电池缺陷检测

针对目前太阳能电池缺陷检测中存在的缺陷检测种类单一且检测算法抗干扰能力较差等问题,提出了一种可在复杂背景的红外太阳能电池图像中检测并识别多种缺陷的方法.首先提出了一种快速的局部自适应阈值的二值化处理方法来提取缺陷信息和电极信息;其次做水平投影,定位电极位置,填充电极以消除其干扰;最后采用了一种根据缺陷轮廓信息特征进行分类识别的方法.经过大量实验验证,该方法可准确检测并识别红外太阳能电池图片中断线、隐裂、履带印等缺陷,检测准确率可达到99%以上,具有很好的适应性和准确性,大大提高了电池的检测效率.

掺TiO_2的ZnO薄膜气敏特性研究

用直流磁控溅射法分别在Si(111)基片及陶瓷基片上制备掺有TiO2的ZnO薄膜,并进行500℃、700℃退火处理,对掺杂前后ZnO薄膜进行XRD分析,测试各掺杂样品气敏特性.500℃退火后,各掺杂样品对有机气体有较高的灵敏度,随着掺杂时间延长,气敏特性提高.700℃退火后,2min掺杂的样品对乙醇有很高的灵敏度和很好的选择性,最佳工作温度为220℃左右.而其他掺杂量的样品对乙醇气体灵敏度低,随着掺杂时间延长,气敏特性降低.

一种新型矿井瓦斯传感器的研究与设计

研究并设计了一种用于矿井瓦斯气体安全监测的气体传感器。传感器中气体敏感元件是利用溶胶-凝胶法在陶瓷管外表面制备的Fe3+搀杂SnO2薄膜。此薄膜对甲烷等易燃易爆气体有较高的敏感性和较短的响应(恢复)时间。该传感器采用MAX-197芯片,可以同时采集多个气敏元件的模拟信号并进行12位高精度A/D转换。传感器利用数码管进行显示,并连接危险报警器,能够及时准确地监测矿井的气氛环境并对瓦斯爆炸等潜在危险进行预警,以保证矿井的安全。

钼掺杂降低TiO_2氧敏薄膜最佳工作温度研究

用直流反应磁控溅射法在陶瓷基片上制备出TiO2薄膜。并进行1 100℃,2 h的退火处理。配置钼酸铵溶液,利用浸渍法处理TiO2薄膜若干时间。取出后,进行500℃,3 h退火处理。用气敏测试箱对制备出的TiO2薄膜的氧敏特性进行试验测试,发现对氧气有很好的敏感特性,比未经此项工艺处理的TiO2薄膜的最佳工作温度降低100℃,为300℃左右,并进行SEM测试,分析其表面结构,研究气敏机理。

用于高温压力传感器的AlN绝缘膜的研究

采用直流磁控反应溅射法制备了高温压力传感器用的AlN薄膜。用X射线衍射对薄膜的晶向结构进行了分析,研究了薄膜的绝缘特性和化学稳定性,分析了AlN与Si的热膨胀系数、热导系数的关系。选用AlN在力敏电阻条和硅弹性膜之间进行绝缘隔离,由于无p-n结,力敏电阻无反向漏电,得到了极好的压力传感器特性,即零点电漂移及热漂移小及非线性小。

基于单片机的电流故障录波系统设计与实现

针对电流超限使用或因用户末端短路造成的跳闸保护情况,设计实现了基于单片机的电流故障录波系统;系统以单片机为核心,对配电单元的电流信号进行采集,与设定电流阈值比较,异常时将电流故障信号传输至上位机处理显示。从硬件电路和软件实现等方面介绍了系统的设计,测试证明,该系统能够有效记录故障波形,减少故障的处理时间及停电时间,同时有利于事后查找故障的原因。

FBG传感器在机械静态连接状态检测技术研究中的应用

FBG传感器是一种极具发展潜力和应用价值的新型传感器,文中简要介绍了FBG应变传感器的传感原理和应变传递规律,并将FBG传感器在机械静态连接状态检测研究中得以实际应用。通过测量机械部件的应变值确定其不同的连接状态,通过分析机械连接系统在不同连接状态下特征频率的变化趋势,验证了机械连接系统特征频率与连接状态之间的关联性。

一种考虑加热器效率的自适应PID温控方法

某化学分析仪器需对处理过程进行温度控制,控制涉及多个部位,各部位加热器效率并不相同,并且每个控制点在不同的处理流程中存在不同的目标温度。为解决上述问题,采用PID控制和模糊控制相结合的自适应温控方法,根据被控系统的实际响应,运用模糊推理,考虑各加热器的效率,目标温度与环境温度差等因素,实现温控过程中PID参数的自适应调整。采用上述控制方法,对该分析仪器5个加热箱进行了全工作流程的温度控制,实现了系统设计目标。应用结果表明,所述控制方法对加热器效率不同,控制过程中目标温度发生改变的温控系统可实施有效控制。

用于油库安全监测的气体传感器研究与设计

研究并设计了一种用于油库安全监测的气体传感器。传感器中气体敏感元件是利用直流磁控溅射法制备的Al掺杂ZnO薄膜。此薄膜对汽油等有机蒸汽有较高的敏感性和较短的响应(恢复)时间.当油气浓度较大时(大于1%),输出信号的变化仍较大.本传感器采用MAX197芯片,可以同时采集多个气敏元件的模拟信号并进行12位高精度A/D转换,利用无线收发模块F05C、J04E进行数据的无线传输.传感器拥有ACM12864液晶显示模块,方便数据显示.

磁控溅射法制备SnO_2-CuO薄膜及其气敏特性研究

用直流磁控溅射法分别在Si及陶瓷管上制备掺有CuO的SnO2纳米薄膜,并用马弗炉进行500℃和700℃的退火处理。利用气敏测试系统对各样品进行气敏特性测试,500℃退火的样品对几种被测气体基本都有较高的灵敏度,且随着工作温度的提升,气敏特性下降。700℃退火的样品对乙醇具有很好的选择性,表现较好的灵敏度,当最佳工作电压为6.5 V时,在乙醇气体小注入条件下,对样品的测试体现了样品良好的气敏特性。

应用于驾驶疲劳监测的人眼定位与状态分析

驾驶疲劳监测对算法实时性及可靠性要求高,提出一种快速人眼定位及状态分析算法。首先采用Adaboost分类器在视频序列中定位人脸,并给出图像自商融合方法增强算法对光照的适应能力;然后利用灰度投影划分人眼区域,并通过Bernsen局部自适应二值化方法提取眼睛候选区;其次对候选区进行图像矩描述,通过椭圆参数分析及上下文信息实现眼睛定位;最后针对疲劳判定指标特点,采用椭圆短轴参数表征眼睛睁开高度实现眼睛状态分析。实验表明,算法对光照鲁棒性强,平均正确定位率达到98.34%,监测速度达到28 f/s(帧/秒),算法适用于疲劳判断指标,可应用于疲劳监测系统,具有较高的实用价值。

双量程超声波液位计在回填高度测量中的应用

为了能够对回填段注浆的液面进行连续监测,自行设计了一种双量程超声波液位计,兼顾了量程和盲区要求,配合软件的自动量程切换显示实现了几乎无盲区的全量程测量。文章介绍了超声波液位计的现场应用情况,经过数据分析,认为本技术能够较为准确地实现回填高度的连续测量,取得了较为理想的数据,将超声波液位计的盲区的影响降到了最低。

基于同位素测井技术的地下水流速流向测量系统研制

本文介绍了采用同位素测井技术进行地下水流速流向测量系统研制的过程,对测试原理、系统结构、各单元设计方法、数据处理与分析方法等几方面进行了简要分析。现场应用结果表明,该系统操作简单,工作可靠,可满足实际需要。