全旋转随钻姿态测量系统的研制

针对现有随钻姿态测量设备安装在无磁钻铤内部所导致空间利用率低等问题,提出一种全旋转随钻姿态测量系统。全旋转姿态测量系统以三轴加速度计、三轴磁力计与三轴陀螺仪为主要测量结构;以FPGA芯片和MCU芯片组成AMP运行模式的多核处理器为控制核心;同时采取UKF滤波、误差修正的性能改善措施;最后应用四元数法解算出井斜角、方位角、工具面角。搭建工装实验平台验证系统可行性。实验结果表明:转速为1.00 r/min和1.50 r/min时,井斜角45°、方位角135°测量误差最大,井斜角、方位角绝对误差分别为2.24°,3.16°。井斜角45°、方位角0°时,转速4.00 r/min工具面角绝对误差最大,工具面绝对误差为3.22°。该测量系统能在工装平台实时测量并解算3种姿态角。

小波和能量特征提取的旋转机械故障诊断方法

转子系统和轴承是旋转机械中的关键零部件,其长期处于高速、满负荷运行极易出现故障。基于振动信号处理的诊断方法具有可在线、实时诊断的特点,针对频谱分析对非线性振动信号故障特征提取的不足,研究小波包对振动信号进行特征提取。由于传统软、硬阈值量化方法在阈值处分别存在恒定偏差和不连续的问题,设计了一种参数可调的改进连续函数对阈值进行量化。系统首先对振动信号进行小波包分解与去噪,然后采用小波包能量特征提取方法完成对旋转机械的转子不平衡故障、不对中故障、转子动静碰摩故障进行有效诊断。测试结果表明,轴承出现不同故障时,通过小波包分解后不同子带能量的不同,可用模式识别方法有效进行故障识别。

基于FPGA的手持式数字存储示波器显示驱动设计

为了降低系统成本和功耗,通过对液晶模块LTBHB203E1K和FPGA芯片EP1K30QC208-3的研究,利用模块化的设计方法,完成了手持式数字存储示波器显示部分的设计。给出了利用FPGA实现驱动液晶模块的方法以及数据存储与处理模块等的设计方法。实现了在液晶上显示输入信号波形、用户设置、输入信号参数等功能。该技术具有较高的实用性并已应用于产品之中。

基于LabVIEW的高精度铂电阻测温系统设计

针对铂电阻测温的特性结合虚拟仪器技术,设计了一种高精度温度测量系统;采用四线制恒流源温度测量电路克服由于铂电阻引线带来的误差,同时利用LabVIEW软件完成曲线拟合,最后对温度测量系统误差进行了分析;测试结果表明,系统具有测量精度高、可靠性高、使用灵活等特点,当被测温度范围在8℃～100℃之间,测量的绝对误差小于±0.1℃,可广泛使用于要求高精度温度测量的领域。

单片机原理与应用课程教学改革与实践

以培养高素质人才为目标,以注重基础、训练能力、提高素质为原则,通过对单片机原理与应用课程教学的分析,文章总结出课程教学中存在的问题。结合单片机教学的特点从理论教学、实践教学、师资建设和考核制度4方面进行阐述,重点强调以应用为主,采取多种教学方式,增强学生的应用能力。实践证明,采用改革后的教学方式效果较好,学生学习兴趣和创新能力得到很大提高。

基于K型热电偶数据拟合的温度测量系统设计

针对K型热电偶测温的特性结合虚拟仪器技术,本文设计了一种具有高精度的温度测量系统。利用温度传感器AD592完成K型热电偶冷端自动补偿,仪用放大器完成对热电偶输出信号进行放大以满足数据采集卡对输入信号的要求,同时采用LabVIEW软件完成曲线拟合。测试结果表明,系统具有测量精度高、可靠性高、使用灵活等特点,当被测温度范围在10～180℃之间,测量的绝对误差小于±0.5℃,可广泛使用于要求较高精度温度测量的领域。

一种新型随机等效采样的实现方法

随着现代电子技术的发展,测试手段的提高,开发人员对数字存储示波器的采样率提出了更高要求。为了解决高速数据采集成本高的问题,提出了随机等效采样技术,并利用游标卡尺原理实现对触发时刻与下一采样时钟的时间测量,完成了等效采样率为10 G的采集模块的设计。该模块主要由触发时钟产生模块、采样时钟产生模块、等效采样测时模块与数据存储模块组成。该技术具有较高的实用性,并已应用于产品中。

基于磁记忆的金属管道缺陷检测方法

作为油气输送媒介的金属管道,其缺陷处产生应力集中将造成安全隐患,为实现金属管道缺陷的非接触式定量检测,研究了一种磁记忆检测方法。采用磁异常梯度矩阵实现对产生应力集中的缺陷进行定位;利用平移不变量小波去噪(TI)与特征提取进行信号处理;麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络实现缺陷尺寸反演。实验表明,平移不变量小波去噪相比小波阈值去噪,信噪比提升1.56%,均方误差降低4.87%;SSA_BP神经网络反演均方误差比BP神经网络降低67.2%;检测方法能在提离状态下实时检测管道缺陷并反演缺陷尺寸。

手持式数字存储示波表数据采集系统设计

针对手持式数字存储示波表提出一种应用ARM+FPGA的构架,实现满足示波表高速数据采集对模拟通道、A/D转换模块、数据处理与存储的要求,达到双通道实时带宽为50MHz手持式示波表数据采集的目的。实验表明,该设计性能较好,具有较高实用价值,该技术已应用于产品之中。

基于远场涡流技术的油气集输管道缺陷检测研究

由于石油和天然气在集输过程中含有大量腐蚀成分,会对集输管道造成腐蚀形成穿孔、凹槽等缺陷,为了保证集输管道的安全,需要对腐蚀缺陷进行检测。本文运用远场涡流检测原理,建立了基于集输管道的远场涡流仿真模型,通过管道缺陷对磁感应强度轴向分量幅值和相位的影响进行分析,得出了管道内壁缺陷的深度与对应检测信号的关系,解决了对缺陷深度的定量测量问题。

基于FPGA的等效采样存储示波器设计

提出了一种应用于便携式数字存储示波器等效采样的实现方案。详细讲述了FPGA和微处理器LPC2138对高频信号随机等效采样的处理过程,利用一种全新的方法即主要利用FPGA内部逻辑单元完成对触发时刻到与下一采样时刻的时间间隔的测量。给出了FPGA对采样点的处理方法和LPC2138数据的处理及波形还原的软件处理过程。实现一个模拟带宽为1Hz～100MHz的手持式数字存储示波器。

基于FPGA的手持式数字存储示波器峰值采样技术

为了满足手持式数字示波器在较大时基下检测尖峰信号、消除混叠现象,利用FPGA内部大量逻辑单元完成峰值采样。提出峰值采样的实现方案,对其设计进行了详细描述,该系统在不采用额外硬件的基础上,实现了对采集信号的最大值与最小值进行判断,并存储在一定时间段内的峰值,具有很强的移植性和兼容性。最后给出了实现峰值采样的波形图,效果比较满意。

基于力控组态软件的远程过程控制实验系统设计

描述了一种基于力控组态软件的远程过程控制实验系统,实现对过程控制装置中的水箱液位控制和锅炉温度控制。实验者可以利用Internet网络远程操作实验,具有选择不同的实验项目、选择不同的控制规律、实时数据显示与存储、动画显示等功能。实验测试表明远程过程控制实验系统能够满足实际需要,具有显示直观与操作简单等功能。

多种群遗传算法的倒立摆LQR控制器设计

针对传统遗传算法在设计倒立摆LQR控制器时,算法会因个别超常个体或群体较快趋于单一化而导致不能得到满意控制参数的问题,利用Sheffield遗传工具箱,设计了多种群遗传算法。算法的开始引入了多个种群同时进行优化搜索,不同的种群采用不同的交叉概率和变异概率,种群之间采用移民算子建立联系,各种群产生的最优个体通过精华种群实现留优。在Simulink环境下建立模型并计算性能指标,Simulink环境下的输出值作为多种群遗传算法的目标函数值。仿真结果表明,在存在建模误差的情况下,本算法稳定性好、遗传代数小,有效地避免了早熟,更为适合复杂问题的优化。

线性系统的奇异最优控制方法研究

若对一般最优控制问题应用二次变分,可以得到一类奇异线性二次型的问题,这种奇异最优控制问题的求解,是一项较为困难的工作。在现有的理论中,奇异线性二次型问题可解性的充分条件尚未解决,本文利用摄动法,从可解性的必要条件出发,描述了用牛顿DPF算法来求解此类问题的方法。

多目标系统最优控制方法研究

用多个性能指标评价系统更有实际意义,但在现有的研究中,针对此类问题所采取的方法通常是线性加权,权值是人为选取以达到"最优",这就使得"最优"控制成为主观最优而非数值实际最优。本文针对这一问题,结合决策者先验知识的多少,给出2种新的解决方法:层次分析和Pareto交互式决策。首次采用免疫克隆选择多目标优化算法来设计多指标情况下的LQR控制器。仿真结果表明:该算法在时间复杂度、分布性等方面均优于现在常用的NSGA-II,且本文给出的解决方法更适合于复杂情况下的最优控制器设计。

面向创新人才培养的力学实验教学改革研究

根据当前创新人才的需求,在充分分析了当前高等学校力学实验教学所存在的问题基础上,提出了力学实验教学内容应与工程背景相结合,同时,设计了新的因材施教培养模式,以及“虚”“实”结合的教学方式,并且对实验室开放进行了探索,从而促进了力学实验教学内容、模式的创新,为其他实验课程的教学改革提供指导和借鉴。

三塘湖油田优快钻井技术的研究与应用

三塘湖西峡沟油田在2008开始进行了浅层优快钻井技术的探索研究和实践,通过对区块地质构造及目的层位的了解研究,优选个性化钻头,优化钻具组合、钻进参数,根据地质特性合理调整钻井液性能,既保护了储层不受伤害又杜绝了井下工程事故。并针对西峡沟储层低压的油藏特性,进行水泥浆性能的优化、固井工艺优化等措施。同时,根据理论研究进行浅钻井技术的现场应用,大幅提高了机械钻速,缩短了钻井周期,取得了良好的经济效益和社会效益。

基于LabVIEW的应变测试系统设计

利用LabVIEW完成应变测试虚拟仪器的设计代替传统应变测试系统,具有实时显示应变值,实时存储,数据处理及调用、打印等功能。具有使用灵活,可移植性好与性价比高等优点。

云南花腰傣新型土掌房民居建筑设计探索

从传统土掌房民居建筑的外在表现形式入手,分析了云南新平戛洒独特的土掌房建筑艺术特色,进而探索了体现地域文化及文脉主义思想的土掌房建筑再创作的手法,以寻找云南新平戛洒土掌房建筑回归自然、追溯本土文化的创作途径。