国产FPGA增量式光栅尺信号采集系统的设计

针对光学调焦平台的增量式光栅尺信号采集系统,提出了基于国产FPGA芯片AG10K的设计,实现增量式光栅尺的倍频鉴向、脉冲计数、串口数据传输等功能,通过串口通信实现上位机的通信交互,完成对光学调焦平台的精确位置采集显示。设计了滤波算法对假零位信号进行滤波处理,并对分频计数逻辑进行正反双脉冲处理,有效降低噪声对零位和计数模块的干扰,保证了采集算法的准确性。实验表明:该系统能够实现高精度、高灵敏度的位移量检测和调节功能。该系统具有响应速度快、精度高、稳定可靠等优点,采用国产化芯片使该采集系统具有广泛适用性。

EEMD在同时消除脉搏血氧检测中脉搏波信号高频噪声和基线漂移中的应用

人体血氧饱和度是基于脉搏波信号测量得到的,然而在脉搏波信号采集的过程中存在着由人体呼吸和仪器本身热噪声等带来的基线漂移和高频噪声,影响人体血氧饱和度的测量精度。因此,该文提出一种总体平均经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)与基于排列熵(Permutation Entropy,PE)的信号随机性检测相结合的方法,同时消除基线漂移和高频噪声。对脉搏波信号进行EEMD分解,计算分解到得到的内在模式分量的排列熵,选取阈值,分别判断并剔除代表高频噪声和基线漂移的内在模式分量。最后信号重构就得到同时消除高频噪声和基线漂移的脉搏波信号。通过自行研制的测量装置所采集的脉搏波信号进行实验验证,利用信号的频谱和交直流比R评价效果。结果表明:该方法有效地同时消除了脉搏波信号中的高频噪声和基线漂移,这将有利于人体血氧饱和度测量精度的提高。

一种消除脉搏波信号中呼吸基线漂移的方法

该文提出一种在经验模式分解的过程中结合小波变换的方法,来消除呼吸基线漂移的影响。首先通过经验模态分解将脉搏波信号分解为若干内在模式分量,并判断出含有呼吸基线漂移信息的分量,再利用小波变换将这些分量分解,将代表呼吸基线漂移的小波细节置零,信号重构后就达到了消除呼吸基线的目的。利用自行研制的测量装置采集的脉搏波信号进行实验验证,并采用信号交直流比进行效果评价。结果表明该方法有效地消除了呼吸基线漂移,这将有利于血氧饱和度等人体生理参数无创检测精度的提高。

航天级反射式光电编码器信号处理系统设计

为了满足航天级光电编码器的小型化、高精度和高可靠性要求,设计了反射式光电编码器的信号处理系统。首先,概述航天级反射式光电编码器信号处理系统的总体设计;然后,给出粗码与精码的处理方法,并将数据处理集成到主系统FPGA中,减小尺寸,同时处理电路具备主、备冷备份的功能,提高电路可靠性;最后,通过自准直光管和23面体检测精度。结果表明:应用该信号处理系统的反射式光电编码器分辨力为0.3″(22位),精度主编码器σ=2.22″(3σ=6.65″),备编码器σ=2.69″(3σ=8.07")。该系统已经在工程系统中应用,满足航天设备的技术要求。

耐高温增量式光电编码器的研制

为了在高温环境下测量角位移,研制了一种基于光纤的耐高温增量式光电编码器。针对高温工作环境提出利用耐高温的光纤传输光,在常温环境中采用FPGA处理增量式编码器的电信号,并通过USB传输角度信息;分析光源光束准直度对光电编码器的影响,提出采用LED凸透镜光纤耦合的方式获得平行光;最后,使用自准直平行光管和23面体检测精度,并对比LED凸透镜耦合方式和直接耦合方式的精度。实验结果表明:该系统在100℃的高温环境下工作正常,编码器头部外型尺寸为62mm×42mm,分辨力为0.3″,精度3σ=13.55″;与LED直接耦合方式相比精度提高了20.8%,满足高温环境下角位移测量的需求。

一种同时消除脉搏波信号中呼吸基线漂移和高频噪声的方法

目的:基于光电容积脉搏波可以实现血氧饱和度等人体生理参数的无创检测。基于光电容积脉搏波测量时,由于信号采集过程中存在人体呼吸和仪器本身热噪声等干扰,脉搏波信号中存在着呼吸基线漂移和高频噪声,影响最终的人体生理参数测量精度。方法:因此提出一种在经验模式分解的过程中结合小波变换的方法,来同时消除呼吸基线漂移和高频噪声的影响。首先通过经验模态分解将脉搏波信号分解为若干内在模式分量,并分别判断出含有呼吸基线漂移和代表高频噪声的分量,对于代表高频噪声的分量采用类似小波变换的方法进行滤波,利用小波变换将含有呼吸基线漂移的分量分解,将代表呼吸基线漂移的小波细节置零,信号重构后就达到了同时消除呼吸基线和高频噪声的目的。利用自行研制的测量装置采集的脉搏波信号进行实验验证,并采用信号交直流比R和信号的频谱进行效果评价。结果:有效地同时消除了呼吸基线漂移和高频噪声。结论:该方法将有利于血氧饱和度等人体生理参数无创检测精度的提高。

基于小波变换的脉搏波信号高频噪声与呼吸基线的同时消除

目的光电容积脉搏波可用于血氧饱和度等人体生理参数的无创检测。由于信号采集过程中存在随机噪声等干扰及人体呼吸等生理活动,脉搏波信号中存在高频噪声和呼吸基线漂移,影响最终的人体生理参数测量精度。小波变换的多分辨性可使信号中的有用信息和噪声呈现出不同的特征。因此,本文提出采用基于小波变换的方法对脉搏波信号进行高频噪声和基线的消除。方法首先根据每层小波细节的能量分布和一个周期与整个多个周期的脉搏波信号最大分解层数确定分别代表高频噪声和呼吸基线的小波细节,然后同时消除了人体生理参数检测中脉搏波信号的高频噪声和呼吸基线。利用自行研制的光电容积脉搏波采集装置采集脉搏波信号,应用本文的方法同时消除信号中高频噪声和呼吸基线,并采用信号的频谱和交直流比R进行结果评价。结果经过小波变换的处理之后信号频谱高频段幅值明显降低,交直流信号比R的稳定性明显增强。结论小波变换有效地同时消除了高频噪声和呼吸基线,将有利于血氧饱和度等人体生理参数无创检测精度的提高。

乙醇含量拉曼光谱检测中噪声与背景同时消除方法研究

乙醇含量拉曼光谱检测中,拉曼光谱信号中的各种噪声及光谱荧光造成的基线漂移和样品池背景等,影响了校正模型的预测精度。利用总体平均经验模态分解,将光谱信号分解成若干无模态混叠的内在模式分量,根据排列熵的信号随机性检测判据判断出代表背景信息和噪声信息的内在模式分量,将其置零即可同时消除拉曼光谱中的噪声与背景。将总体平均经验模态分解与排列熵相结合的预处理方法应用于乙醇含量的拉曼光谱检测中,并与小波变换和平均平滑滤波做了对比。实验结果表明:应用总体平均经验模态分解与排列熵相结合的方法能够有效的同时消除乙醇含量拉曼光谱检测中的噪声和背景信息,提高校正模型的预测精度,且使用简便,无需参数设置,对乙醇含量拉曼光谱检测具有实用价值。

多面体塔差及其安装偏心对光电编码器精度检测的影响

自准直仪对安放在光电编码器轴系上的多面体进行检测是目前检测光电编码器的测角精度的常用方法之一。为了提高检测效率,根据自准直仪检测原理,对多面体塔差对自准直仪读数的影响进行理论分析;其次,依据偏心产生的原理,分析了多面体安装偏心对检测光电编码器精度的影响,得出了多面体塔差或多面体安装偏心在光电编码器精度检测中,因自准直仪的读数方式不同造成的影响不同。用23面体检测某种型号21位绝对式光电编码器,采用沿自准直仪y轴读数的方式,多面体安装偏心造成的检测误差为V p-p=7.9″,多面体塔差造成的检测误差V p-p=0.8″。实验结果表明,自准直仪读数方式不同,多面体塔差和安装偏心造成的检测误差不同,为提高检测效率提供了一定的理论指导。

人体血氧饱和度检测中消除脉搏波信号高频噪声的方法

基于光电容积脉搏波的方法可以用于人体血氧饱和度的无创检测,基于光电容积脉搏波测量时,由于信号采集过程中随机噪声等干扰,脉搏波信号中存在高频噪声,影响最终的血氧饱和度测量精度。提出采用基于连续均方误差(CMSE)准则的经验模态分解(EMD)法消除脉搏波信号中的高频噪声。利用自行研制的光电容积脉搏波采集装置采集脉搏波信号,应用该方法消除信号中高频噪声,并采用信号的频谱进行效果评价。结果表明:该方法有效消除了高频噪声,这将有利于人体血氧饱和度无创检测精度的提高。

反射式超小型光电编码器研制

为了满足光电编码器的小型化、重量轻和高精度、高分辨率的技术要求,本文研制了反射式超小尺寸光电编码器。首先,提出利用反射式的光电信号识取方式,减少码盘码道数,从而减小体积,优化结构,同时给出反射式超小型光电编码器的总体设计;其次,针对单零点增量式寻零效率低,提出采用多零点准绝对式的编码方式,利用32位的ARM实现光电信号的采集与处理,并通过RS422传输角度信息;最后,使用自准直平行光管和12面体检测精度。实验结果表明:该编码器的分辨率为19. 78″(16位),精度σ=21. 37″,尺寸26 mm×26 mm,重量仅为19 g。

基于铟钢的单层膜平面反射式计量圆光栅的制作

为了解决目前玻璃基片计量圆光栅无法适应振动强度大、冲击力强等恶劣环境的要求,需要改进制作计量圆光栅的基片材料。首先对光学树脂、铟钢等材料的特性进行比较,得出铟钢作为基底具有制作计量圆光栅的可行性;其次,结合现有的镀膜复制工艺,通过控制膜料质量,在蒸镀真空度1.0×10^3Pa,蒸发距离为200mm,做出膜厚220nm的单层膜铟钢基片;最后,参照光刻复制工艺,通过控制腐蚀时间确定线宽深度的工艺参数下制作出铟钢基片的单层膜平面反射计量圆光栅,在50倍显微镜下观察,线条陡直,用它提取出来的信号质量良好。实验表明:制作铟钢单层膜平面反射式计量圆光栅的工艺参数正确,为进一步广泛应用于精密测角仪器、光栅计量设备和精确跟踪定位设备等提供了试验基础。

基于室内环境下火焰烟雾扩散和仿真模拟研究

文章研究了基于室内环境下火焰烟雾扩散和仿真模拟,描述了烟雾粒子的基本属性,采用纹理映射增强火焰模拟的真实感,在粒子系统的基础上利用N-S方程求解并模拟烟雾的运动过程,最后结合纹理映射模拟烟雾的运动,使人们更为清晰地了解火焰烟雾的运动过程,为人们的生命安全提供有力的保障。

基于Access的图书查询管理系统——以河南师范大学为例

书籍是人类不可缺少的精神食粮,一个好的图书查询管理系统应该具有为用户提供充足信息和快捷查询的功能。基于此目的,文章以Access 2010为开发环境,利用标准SQL语言以及宏的建立,设计河南师范大学图书查询管理系统,其中还包含基于SQL语言各种查询的建立。该系统面向的对象主要是用户和图书管理员,其功能是让用户可以更加安全、快捷地查询和借阅图书,并了解图书的详细信息,同时图书管理员也可以更加清晰地了解图书馆的当前状态。文章对该系统的分析、设计、实现、运行与维护进行详细的介绍。

反射式计量圆光栅自动检测系统的设计

精度和均匀性是评价计量光栅的重要参数,针对反射式计量圆光栅均匀性和精度的检测,设计了一套自动检测系统,系统在原定角检验仪的基础上,增加了反射式读数系统,通过信号采集卡并配合小型编码器将传感器的信号和位置信息传给计算机,然后通过LabVIEW平台对数据进行算法处理,实现自动检测和过程控制,最终计算出圆光栅误差并将结果归档和打印输出。并对32768线的反射式计量圆光栅进行精度和均匀性实际测量,检测其精度为±0.75″均匀性为4.2%。系统测量速度快,精度高,稳定性好。简化了传统检测设备和调试步骤,实现对计量圆光栅精度和均匀性检测的自动化。

浅谈基于VR技术的旅游业

随着信息技术的不断发展,近年来VR技术对传统旅游业的发展产生了深远的影响,让景区的宣传方式、游客对景区选购的方式、景区展演的方式以及旅游教学模式都发生了巨大的变化。为此,本文在对VR技术的发展历程进行介绍的基础上,对VR技术在旅游景区的应用及其对旅游业的影响进行了全面的分析,并且也简要阐述了VR技术在旅游教学中的运用,希望通过VR技术能够有效推动旅游业的进一步发展。

CEEMDAN去噪在拉曼光谱中的应用研究

提出一种基于自适应噪声的完备经验模态分解(CEEMDAN)拉曼光谱去噪方法。利用排列熵(PE)作为代表噪声的内在模式分量(IMF)的判据,并对其进行阈值滤波以消除噪声,得到消除噪声的拉曼光谱重构信号。采用该方法对乙醇水溶液的拉曼光谱数据进行去噪研究。结果表明,该方法有效地消除了拉曼光谱中的噪声;与经验模态分解法(EMD)和总体平均经验模态分解法(EEMD)的对比表明,CEEMDAN去噪法不但在高信噪比的拉曼光谱信号去噪中取得良好的去噪效果,而且在低信噪比的拉曼光谱信号去噪中依然优势明显。