基于φ-OTDR的车辆振动信号检测方法

针对相位敏感光时域反射计(Phase Sensitive Optical Time Domain Reflectometer,φ-OTDR)系统在车辆振动信号检测中信号信噪比低且检测准确率受频率影响的问题,提出了一种引导边缘滤波检测(Guided Edge Filter,GEF)方法。GEF方法在减少噪声影响的同时保留并提取出有效的振动位置信息。使用PZT分别产生不同频率的振动信号,将GEF方法与直接振幅差分法进行实验对比。结果表明,使用GEF方法得到的平均信噪比相较于直接振幅差分法提高了3.26 dB。使用公路上行驶车辆的振动信号进行测试,结果表明,使用GEF方法得到的信噪比最高为3.98 dB,比直接振幅差分法提高了2.65 dB。

基于改进YOLOv5s的监控视频车流量检测

针对监控视频中车流量统计准确率不高,多车型车辆检测跟踪精度低、鲁棒性差等问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的目标检测算法与DeepSort跟踪算法相结合的车流量检测方法。该方法对YOLOv5s的特征提取网络进行重构,以强化对目标重要特征的提取,提高检测器的检测精度。首先在Backbone主干网络中引入Swin Transformer模块,替换原算法中部分C3模块,增强模型全局化建模的能力,更好地捕捉上下文特征信息,扩大模型的感受野。然后对比不同的注意力机制,选择在Neck网络中接入GAM注意力,增强信息在通道与空间维度之间的跨维交互作用,减少信息损失,以强化网络的性能。最后对DeepSort跟踪算法的特征提取网络部分进行优化,并在车辆重识别数据集上重新进行训练,使其更适合对车辆的跟踪。实验结果表明,改进后的YOLOv5s与原算法相比提高了2.04%,在结合DeepSort算法后,在白天、傍晚、夜间等不同光照条件下车流量统计准确率分别达到97.5%、95.7%、85.1%。

基于沃拉斯顿棱镜的错位散斑干涉复合材料无损检测仪

激光错位散斑干涉技术具有全场非接触、高精度和高灵敏度等优点,被广泛应用于复合材料的无损检测领域。针对实际工程应用中的复合材料缺陷检测,提出了一种结构紧凑、抗干扰能力强的基于沃拉斯顿棱镜的错位散斑干涉无损检测仪,实现了对缺陷的实时动态检测。使用该检测仪对不同类型复合材料中的缺陷进行检测,检出率可达97%,可检测的最小缺陷尺寸为?2 mm。

基于SARIMA-LSTM的区域用电消耗预测研究

针对季节性、节假日因素对区域用电消耗的影响,并为更好地管理和规划特定区域的电力供应提供有价值的见解。提出了一种混合模型,结合SARIMA和LSTM来预测区域用电消耗。提出的SARIMA-LSTM模型旨在捕捉电力消耗数据中的时间依赖性和季节性模式。利用历史用电数据,并采用SARIMA来捕捉线性依赖性,同时采用LSTM来捕捉非线性和长期依赖性,将两个方法的结果进行叠加,该混合模型使用特定区域的用电数据进行训练和评估。分别与SARIMA和LSTM单一模型相比,结果表明,SARIMA-LSTM模型在准确预测区域用电消耗方面优于单一的SARIMA和LSTM模型。

激光雷达测距系统光源驱动设计

脉冲式激光雷达探测性能与激光光源发出的光脉冲密切相关,而激光二极管(LD)驱动电路性能直接决定了光脉冲的优劣。基于激光雷达系统要求,选用超快速金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)作为开关器件,建立驱动电路模型,对驱动电路设计与分析,经过多次试验,成功设计出最小脉宽10 ns,上升沿3.5 ns,重复频率可达50 k Hz的LD驱动电路。驱动LD峰值功率将近60 W,成功用于激光雷达光源部分,测距精度达到3 cm/10.77 m,满足激光雷达系统要求。

太赫兹测试系统中锁相放大电路的设计

为了解决太赫兹时域光谱仪(TDS)所用锁相放大器方便携带和提取与太赫兹波电场强度相关微弱信号的问题,提出了一种基于互相关原理的锁相放大器设计方案。斩波器输出调制后的信号经前级放大滤波与通过移相电路的相干参考信号分别送入AD630的信号端和参考端,锁相后信号经低通滤波电路输出直流信号。测试结果表明:设计的锁相放大器具有良好线性度,可将信噪比为-60 d B的微伏级信号提取出来,能用于大背景噪声下太赫兹微弱信号的检测。

一种改进的去除灰度图像椒盐噪声方法的研究

针对传统中值滤波算法(SM)在滤除高密度椒盐噪声时存在滤除不完全和使边缘细节变得模糊的不足,提出了一种改进自适应中值滤波法,该方法在计算像素点4邻域均值与检测点的灰度差值后,将此差值同一个自适应调整的阈值进行比较,若差值大于阈值则为噪声,否则为信号点。实验表明,该方法比传统方法去噪效果较好,对噪声密度在30%以上的图像,去噪后可使图像峰值信噪比(PSNR)达到20 dB以上,均方误差(MSE)在100以内。

一种全光纤电流传感器温度补偿方法

为了解决传感光纤的弯曲、扭转以及外界工作环境的变化导致全光纤电流传感器测量精度降低的问题，提出了一种基于输出椭圆偏振光长轴斜率的全光纤电流传感器温度补偿方法。论证了椭圆偏振光长轴斜率能够反应输出椭圆偏振光的光椭率的大小，利用TMS320F28335和对应算法求出斜率，实验中使用输出椭圆偏振光长轴斜率对传感器进行修正并进行了实际测量。结果表明，基于该修正方法的测量系统，实现了在单次变温条件20℃～60℃内变化时测量结果偏差满足0．2s。这一结果对全光纤实用化研究是有帮助的。

基于LabVIEW的电动触点电寿命试验失效类型的自动识别

传统的电动触点失效判断的方法主要是通过PLC的控制和检测,判断特定时域的电压值是否越界。因未合理利用整个通断过程中时域信号的变化信息,不足以可靠地判断触点失效的类型。为了解决这一不足,使用由数据采集卡和霍尔传感器等硬件研制的电寿命试验平台,通过采集完整的通断过程的时域信号作为信源,利用LabVIEW软件编写失效类型判别算法进行数据处理及逻辑操作。在试验过程中,实现了实时监测多个触点参数的同时自动识别失效类型并获取触点失效的全面信息。通过实际检测,试验结果达到预期效果。

双光路全光纤电流互感器的研究

为了使光纤电流互感器具有快速、准确地测量出电流值的能力,本文在分析法拉第电磁感应效应的偏振调制型全光纤电流互感器的基础上引入双光路检测法,将光纤中输出的线偏振光分成振动方向相互垂直、传播方向成一定夹角的两束光。经光信号转换器转换成电信号后系统对其进行放大、滤波处理后得到无噪正弦波信号,结合TMS320F28335测试平台对输出的两路信号进行同步采集、解调,通过运算求出法拉第旋转角,并拟合法拉第旋角与参考电流值得出两者关系式,最终使测量系统能够在高压环境下快速、准确地测量电流值。由此可见,本系统适用于高压环境下对大电流进行检测。

基于LabVIEW的开关电器触头电寿命试验系统的设计

传统的开关电器触头电寿命试验设备一般无法对失效原因进行全面、精确的记录,无法进行试验数据的存储和回访。为此,研制一种结合LabVIEW软件和数据采集卡等硬件的试验系统,该系统以实现电磁继电器和接触器的电寿命检测试验,同时在系统软件的控制下,自动对试验过程中失效情况进行判断和记录。该系统测量的电压、电流数据精度约为0.5%,与传统的设备相比,它能更加准确和直观地反映出试品电寿命的相关指标,为触头设计人员提供可靠的判断依据。

一种应用于光电导太赫兹天线的可调方波电压源

设计了一种方波电压源,可用来代替光电导太赫兹天线系统中的机械斩波器。根据功能提出了方波电压源的总体设计结构,给出了DDS方波等电路的设计方案;再根据光电导太赫兹天线的参数要求和方波电压源的参数,通过调试和实验,设计的方波电压源实现了5 V^80 V可调方波电压的输出,方波电压最大幅度输出时误差<0.22%,能够满足太赫兹探测系统的需要,大大缩减太赫兹探测系统的体积,提高了太赫兹探测系统的效率。

基于可见-近红外光谱的路面状况识别的研究

光谱技术在公路状态识别(是否结冰、积水或积雪)方面有着积极的应用前景,但太阳光作为光源识别公路状态的研究较少。分别采用阳光和卤钨灯作为白天和夜间的实验光源,通过微型光谱仪数据分别得到冰、水、雪和公路本底的可见-近红外波段的光谱曲线。白天时,结冰和积水状态在不同光照情况下会出现“异物类谱”现象,根据阳光光照特性,本文提出将“环境变量”作为特征值的解决方法,并基于光谱曲线及归一化后的“环境变量”特征值,将光谱数据组合成新的数据波形,基于Dropout与Adam优化器的神经网络模型对数据进行训练和识别,最终识别率为99.375%。夜间,由于各类样本光谱区域差异明显,采用“组合-阈值”法识别。实验证明通过两种光源结合的识别方法,能够有效识别路面状态。

基于视差自相关特征水深反演

提出了一种基于视差自相关特征模拟水深的新方法。这种方法利用不同摄站获取的同一物体的两幅图像,在水的折射影响下,造成的视觉上的偏差计算水深,可以得到相关区域三维显示中各点的水深数值。以数码相机所拍摄两张照片为例,实现相关区域水深三维显示。结果表明此算法具有一定的可行性,可以进行更深层次的研究,并应用于浅海、河流等地的资源探测开发。

具有抗扰动的全光纤干涉系统及应用

为了消除不良扰动对全光纤干涉系统的影响,提出了一种抵抗时变扰动的新方法。采用两路具有恒定相位差的干涉信号,经过简单的信号调理和数学运算,消除单路信号中有用信号与噪声的比值容易受到光路偏置相位角和调制相位差大小影响的问题,同时改善了信号质量。结果表明,该系统能有效消除扰动噪声,对耦合器的分光比无严格要求,更具实用性。

高精度激光信号源的设计实现

随着激光信号在激光测量、激光通信,光学传感等领域中的应用,半导体激光器的调制成为满足激光信号在各领域中应用的低成本且高效的方法。提出了一种基于激光器的直接调制原理的高精度激光器信号源,实现输出激光信号在频率、相位和幅值上独立可调。输出激光信号的形式为正弦信号,其频率为10 kHz~20 MHz。该系统调制信号主要由AD9959提供,由AD5791提供高精度偏置信号,通过压控电流源为半导体激光器提供稳定的驱动电流信号,以保证输出激光信号的稳定。实验结果表明,该调制系统能够有效输出激光信号,且激光幅值、频率、相位均独立可调,调制深度优于0.85,可实现10 kHz~20 MHz频率的光信号调制;对光电转换后的激光信号曲线拟合,得到频率误差可达190 ppm,残余误差为-2.168×10^(-2) V。能够实现高精度、大带宽幅值范围的激光信号调制,输出激光信号质量能够满足激光测量等领域的需求。

IKONOS影像白泡云识别方法研究

高空间分辨率IKONOS影像应用在海洋遥感时,白泡云的强反射特性严重影响了水体信息的提取。本文利用归一化处理后的IKONOS影像数据研究分析了白泡云与其背景地物的光谱特征。通过光谱一阶微分运算形成特定的数学参数使得地物的光谱特征参量化,提取白泡云光谱特征,研究开发了白泡云遥感识别模型。试验结果表明该识别方法准确度高,在识别水体中白泡云区域的基础上可有效处理海洋遥感水体信息提取过程中白泡云的干扰影响。

基于国密算法SM2的视频文件加解密系统

近年,随着大数据时代的到来,人类采取的文件加密方式不断进步,从战争时期的摩尔斯电码到如今的各种加密算法,都是为了保护文件的安全性。视频作为承载着各种重要信息的载体,但同时也是数据泄露的高发区,一直需求一个较为安全的保护环境。针对这样的情况,提出一种基于国密算法SM2的视频文件加解密方法。国密算法是我国自主知识产权的商业密码算法,满足电子认证服务系统、重要文件加密等应用需求。

基于MMC212xMG的电流传感器

针对传统电流测量方法精度不高、工艺复杂等问题,利用各向异性磁阻传感器MMC212xMG优异的磁场测量性能设计了一种高精度非接触式电流传感器。该电流传感器以磁场传感器MMC212xMG作为核心检测部件,ATmega32微控制器作为主控器,实时测量磁场数据,对数据进行滤波和计算后显示电流值。被测电流与磁场传感器MMC212xMG都处在密闭的坡莫合金屏蔽体内,有效避免外界磁场对电流磁检测过程的干扰。实验结果表明,该电流传感器具有精度高、非接触式测量、稳定性好、体积小等特点。

φ-OTDR全分布式光纤振动传感系统的车辆识别方法改进

相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）全分布式光纤振动传感系统,在对车辆信号识别过程中所采用的幅度差分法存在着识别率低的问题。为了克服这一问题,将车辆识别方法改进为基于BP神经网络的识别算法。该算法首先利用φ-OTDR系统采集瑞利后向散射光信号,从中提取出车辆振动信号,然后通过主成分分析法（PCA）对振动信号进行降维和特征提取,最后利用BP神经网络模型对高速公路上的车辆进行识别。实验结果表明：利用BP神经网络算法对车辆进行识别,识别率可以达到98.33%。