基于线阵CCD的光谱仪定标研究

光谱仪是一种基本光谱检测和分析仪器,以线阵CCD为探测核心是设备微型化的重要手段,CCD各光敏像元输出信号与待测光谱波长及光谱辐射通量之间对应关系成为定标的主要内容。研究了常规线性拟合方法,应用校准结果测量发现有时误差较大,利用低压汞灯特征谱线为基准,采用最小二乘法曲线拟合完成波长定标,计算出拟合曲线的3阶校正参数;利用辐射标准灯完成光谱辐射定标,解决了光束经过光学系统传输损耗及线阵CCD光谱响应灵敏度测量的困难,并对定标方案进行了数学推导证明。对大量实验数据进行分析表明,该定标方法是切实可行的,并成功应用到微型光谱仪器的生产过程。

多传感器信息融合智能导盲手杖设计

为了帮助盲人出行安全便利,解决传统导盲手杖性能局限性,利用多传感器组合智能系统设计了一款导盲手杖,该系统以STM32嵌入式单片机为核心,结合了先进的信号处理算法、多传感器技术,使用时可以测量道路障碍、积水、盲道及斑马线指引、语音或蓝牙播报引导等功能,实现了盲人单独出行时可以依靠导盲手杖辅助下安全行走。

VC++平台下的虚拟仪器应用研究

在计算机自动控制设计中,使用较多的传统组态软件有价格昂贵、通用性差的缺点,通过对基于面向对象VC++编程平台设计的虚拟仪器系统研究,利用虚拟仪器和微机自动控制理论,设计出界面友好形象、操作容易、便于扩展的虚拟仪器测量系统;详细介绍了VC++编程完成可视化控制、多线程设计思路及GPIB、PCI等动态链接库的嵌入式编程方法,提供并解释了部分关键函数、命令,并设计出一套测量OLED(有机致电发光二极管)光电参数的自动测量系统,成为OLED材料的光电参数测量和有机发光材料及结构选择的有力工具,填补了OLED光电参数自动测量系统的空白。

智能光电探测器线性测量系统的研究

阐述了光电探头线性测量原理和方法,提出了基于双光源叠加法,利用积分球混光完成辐照度叠加,测量了超高亮LED随内部电流变化的光谱特性,测量结果证明:辐照光源使用超高亮LED的可行性。设计中以计算机编程自动控制实现智能化和自动化完成光电探测器的线性测量为宗旨,对系统的各部分结构、原理、特点及创新性进行分析。讨论了测量系统的不确定度来源与处理方法。对硅光电探头进行多次线性测量,重复精度优于±0.5%,测量结果证明:该系统设计自动化程度和精度较高,可以作为光电探测器线性测量装置。

51单片机控制基于SCPI的可编程仪器的研究

介绍SCPI的工作原理和SCPI与数控仪器仪表之间的联系,及两者与51单片机通过串口的通讯方法,并在实践中完成了对Agilent公司的E3647A可编程DC电源的控制,提供了基于C51下的通讯核心控制程序。

MScomm控件在自动测控系统中的应用

通过在VC++中讨论MScomm控件的属性、事件、通讯方式和引用等特性的基础上,实例说明MScomm控件在一个基本自动测控系统的应用。

OLED自动测量系统的研究

OLED光电性能快速自动测量系统是对有机发光材料及结构选择的有力协助工具,根据光度学和微机自动控制理论,研究出一套测量OLED光电参数的自动测量系统,利用计算机进行面向对象编程可视化自动控制。详细介绍了系统的各个部分的原理、结构,系统设计完成后通过测试,能达到准确、自动、快速测量功能,并已经实际应用到多个研究单位,完成多种OLED材料的光电参数测量。

基于BDJ单色波长探测器的研究

分析了掩埋双p-n结(BDJ)的两个结对光的灵敏度随波长的变化,设计了一种新型便携式单色光波长及其功率测量仪器。该仪器以掩埋双p-n结为波长功率传感器,单片机为处理核心,LED数码管即时显示结果。实现了对单色光波长和功率的准确、快捷、方便的测量。仪器设计定标完成后对汞灯的4条原子谱线分光后进行测量,精度较高,偏差在2 nm范围内。对仪器的硬件、软件及设计思路给出了系统的说明,提出了新的应用展望。

Freeman链码在CCD输出信号处理中的应用

测量信号噪声数据的处理是仪器仪表设计和生产的必要内容,采用解析几何或者傅立叶变换得到特征频谱来判断一段离散数据曲线上的噪声大小,运算复杂。通过对Freeman方向链码的分析,提出利用Freeman方向链码判断一段曲线上的噪声程度,量化后作为平滑窗口尺寸选择的依据,并在处理线阵CCD输出信号中与固定窗口曲线平滑及FFT数字滤波器进行了比较,证明了其可行性。Freeman链码的应用简化了在单片机编程中使用数字滤波器的大模块的编程,降低编程难度,同时使信号噪声的处理仅仅在数学运算阶段,不引入其他的电路噪声,比以前增加电子元件完成信号处理的方法能更好地抑制噪声。

WinCE下ARM+FPGA系统

ARM嵌入式单片机和FPGA逻辑电路组成的系统平台是实现仪器仪表便携式、智能化发展的重要方法。系统设计的核心为ARM对FPGA进行管理控制。通过分析ARM的外围总线和与GPIO研究,设计出FPGA通过数据总线交换数据、GPIO完成状态传递的直接连接方式,有效利用了ARM处理器的地址资源,简化了接口电路;通过研究Windows CE系统驱动程序原理和编程,设计了简化的Windows CE对数据总线和GPIO驱动过程,节省了系统资源,完成了ARM+FPG A系统的多通道数据采集系统应用开发。

ECS及FIFO核在CCD数据采集中的应用

CCD器件是现代视觉信息获取的一种基础器件,在可视图像及光谱分析中得到了越来越广泛的应用。对Sony公司的ILX554B型线阵CCD工作原理进行分析,针对驱动信号和数据采集、处理的具体问题提出了切实可行的解决办法。并利用Xilinx公司的集成综合环境(ISE)下的原理图输入工具(ECS)和有知识产权的集成电路芯核(IP),使用Verilog HDL语言层次化设计了CCD的驱动时序和积分时间控制单元,完成了模拟信号的快速模-数转换数据安全暂存,先对整个时序进行了功能仿真;利用现场可编程逻辑器件(FPGA)芯片实现了对型号为ILX554B线阵CCD驱动时序信号和数据采集电路,并在便携式光谱光度计中得到应用。

VC++在长余辉测量系统中的应用

基于虚拟仪器系统和微机自动控制理论,利用计算机面向对象VC++平台进行可视化编程,具有界面形象、操作方便特点完成控制测量,研究设计出一套长余辉材料发光特性的自动测量系统,详细介绍了程序设计思路及PCI动态链接库的嵌入式编程方法,提供并解释了部分关键函数、命令,设计完成后通过测试,使测量工作量大为减少,成为长余辉材料的发光亮度随时间变化特性测量和长余辉材料选择的有力工具,并已经应用到多个研究单位。

同轴分区相位板对双曲余弦高斯光束的焦深调制效应

研究了同轴分区相位板对双曲余弦高斯光束焦点区域光强分布和焦深的影响。相位板由三个同心圆域组成:中心圆区,内圆环,外圆环。其相位变化分别是0,ф,0。即内圆环的相位变化是可调的。模拟结果表明焦点区域光强分布形状随着各区域半径的改变而变化。增大内圆环的外半径,焦深沿轴向变大,相位板可以调节光学焦深,并且可调的范围很大。内圆环的相位变化也影响焦深的大小,当相位变化为π时,焦深的变化效果达到最大值。

便携式光谱光度计光学系统的研究

本文研究了便携式光谱光度计的光学系统及各光学元件参数的设计方法.选择了消除像差的非交叉对称式Czerny-Turner（切尔尼-特纳）结构,分光系统采用平面光栅为分光元件,球面反射镜为成像物镜.设计出了具有良好特性,频谱范围为380~760nm,分辨率可达3nm的光谱光度计.

积分球余弦校正器误差的研究

(辐)照度测量时探测器的非余弦响应误差是影响测量精度的重要因素,通过对用积分球作为余弦校正器时所引起的非余弦特性误差进行的理论分析,给出了数学表达式,并分析了该误差随入射窗口形状改变的变化规律.实际制作了一个入射窗壁厚与窗口直径比值为1:25的积分球,测试结果验证了这种计算方法的正确性.提出以薄壁入射窗口积分球作为(辐)照度精密测量的余弦校正器,其性能优越.

单片机原理及应用课程教学改革探索与实践

单片机原理及应用课程是工科专业开设的一门应用性较强的专业必修课程。文章分析了单片机原理及应用课程传统教学中存在的问题,从理论和实践两个方面,提出了以学生为中心的教学改革思路。通过理清单片机原理及应用课程教学改革基本思路,分别从教学内容、教学组织方式、课程考核评价、实验教学方法以及课程设计等方面,分析了单片机原理及应用技术课程教学改革的措施,通过改革持续改进以满足新形势下对高质量应用型人才的需求。上述教学改革探索与实践,旨在逐步提高学生的综合素质能力,为学生毕业后走向社会、胜任岗位奠定良好的基础。

基于嵌入式系统及GSM的家庭智能安防的实现

由Freescale(飞思卡尔)的32位嵌入式单片机及GSM(Global System for Mobile Communications)模块构成的智能家庭安防系统以短信通信的形式,把危险情况发送到指定的手机。通过红外传感器、温湿度传感器和MQ2可燃气体传感器等来感知监测防区环境参数,当核心控制器所捕获并判断为某个危险信号时,立即将该信号通过GSM模块发送到用户设定好的手机上进行报警;用户收到报警信号后,可以将处理信息发送回处理器,处理器会按照要求进行操作,从而消除或者降低危险情况的危害程度。

双目定位多功能机械臂系统设计

准确性、快速性与鲁棒性是机械臂系统设计的要求,经过研究提出一套新形式的机器人视觉系统,利用非接触式测量,对所操控单元进行位姿计算,完成操控单元的三维信息与机械臂执行单元进行命令交互。设计采用双目CMOS工业相机,通过Matlab进行相机标定并得到内外参数,然后进行立体校正,结合SGBM立体匹配算法解算出位置深度信息,进而对应帧的二维图像,利用OpenCV视觉算法获取操控器下端标志物的三维坐标,传递执行指令给机械部控制单元。由实验结果分析,在白光环境下该机器人系统同步现实功能展现出良好的跟随准确性,精度误差始终保持在4.5%以内,命令响应时间短,鲁棒性好。

多探测器联合的箱式货车防火系统设计

除本身外,箱式货车因为所运载货物总体价值较高,物品变化较大,对火情快速可靠探测并做出相应处理尤为重要。通过对货车车厢内发生火灾特点加以分析,研究对火情信号智能识别及处理策略,以嵌入式系统为智能控制核心,采用火焰探测器与温湿度传感器等多传感器联合探测,实现了对车厢内火情快速数据采集、识别、报警智能启动灭火,完成人机交互、远程控制管理等功能。经过反复验证,系统达到设计要求,进而对货车车厢防火系统的改进提出展望。

电子技术课程设计教学探索

从电子技术课程设计的重要性入手,说明该课程是电子技术基础理论课与工程实践之间的桥梁,是培养工程型、应用型大学生人才的基础。详述课题设计要求、内容、方法,提出设计的模块化,指出指导教师在课程运行中的作用和课程对指导教师的要求。实践表明,电子技术课程设计起到引导大学生从理论转向工程实践的作用,提高了学生的实践和学习积极性。