基于移动平台的三维风速风向动态测量系统

由于风速风向对帆船等移动平台的影响,需要实现对风速风向的动态测量,因此设计了一款基于时差法的正四面体非正交结构超声波阵列的动态测量系统。该系统通过测量超声波在顺风和逆风下传播的速度不同,结合测量装置的结构解析,得到风速风向和俯仰角,利用磁力计补偿方位信息数据和中值滤波算法,解决了在移动平台上实时动态采集风速风向和俯仰角的问题。经实际测试,系统风速测量误差在±1 m/s以内,风向测量偏差不超过0.8°,俯仰角测量偏差不超过1°,达到预期设计要求。

110kV输电线路中杆塔电阻测试装置的设计研究

输电线路杆塔的接地电阻测试对检修人员而言是一项非常繁重的工作。为了能够实现对多接地引下线接地电阻的便捷式测量,设计了一种新型输电线路杆塔接地电阻的测试装置。该装置采用了双钳法对杆塔的接地电阻进行测试,且在无需解开其余接地引下线的情况下就能完成对杆塔接地电阻的测量,同时能有效提高接地电阻测试的效率并简化流程,从而保障杆塔接地电阻测量的准确性符合检修要求。

基于无线传感器网络的工业环境温湿度监测系统

为了满足现代工业生产需求,设计了一种基于无线传感器网络的温湿度监测系统。该系统以MSP430为开发平台,设计了传感器数据采集电路、数据处理传输电路、单片机最小系统电路以及上位机监测平台。基于ZigBee协议的传感器网络负责采集温度、湿度数据,以MSP430微处理器为核心的网关负责数据的接收处理与转发,上位机监测平台则用于实时监测采集到的温度、湿度数据。本系统解决了传统温湿度测量时存在布线困难、不易维护的缺点,适用于工业化生产等复杂环境对温湿度的测量。

基于ARM的热式空气流量计的设计

针对传统空气流量计在测量汽车发动机进气量时存在精度低、响应慢等缺点,设计了一种基于ARM的热式空气流量计。系统基于恒温差的测量方法,当空气流经加热电阻时,利用加热电路维持加热电阻与环境温度的恒定温差,通过加热电阻上电流变化引起的电压变化来计算得到空气流量信号。实验结果表明,该流量计具有响应速度快、测量范围大、测量精度高等优点,综合测量误差小于1%,流量计的精度满足发动机的要求。

基于物联网的高精度高炉热负荷监测系统

针对传统高炉热负荷监测系统存在测量精度低、数据传输繁琐等弊端,设计了一种基于物联网的高精度高炉热负荷监测系统。系统利用Pt1000作为高炉水温监测传感器,选用比率电桥取代普通电桥作为Pt1000的采样电路,提高了系统采集的精度。利用短距离无线通讯实现高炉各个点水温监测数据的组网传输,采样4G模块将高炉各点的水温数据发送到服务器数据中心。实际试验结果表明,在有障碍物的情况下,节点与终端距离小于40 m时,通讯误码率为0%;系统对高炉水温测量的误差不超过±0.03℃,明显优于行业标准的±0.5℃,具有较高的应用价值。

基于振动分析的汽车发动机转速在线测量系统

针对传统汽车发动机转速测量系统存在体积大、测量繁琐等缺点,设计了一种基于振动分析的汽车发动机转速在线测量系统。该系统以嵌入式系统为核心,利用振动传感器测量不同转速下汽车发动机的振动情况,采用相敏解调技术提取振动信号中的频率信息,通过分析振动的频率信息间接计算出发动机的转速值。实际测试结果表明,该系统能有效地测出发动机的转速值,测量误差小于6%,该系统具有体积小、便携式以及测量方便等优点。

基于物联网的风力发电机状态监测系统设计

为了确保风力发电机组持续、稳定运行,设计了一种基于物联网的风力发电机组状态实时监测系统。系统以嵌入式ARM-Linux为控制核心,采用多个传感器组实时监测发电机的转速、转矩以及工作温度等参数,通过4G网络传输方式将所采集到的数据打包后统一发送到数据服务器中心,最终在PC机端实时查看监测到的数据。实际试验结果表明,系统能有效监测到发电机组的转速、工作温度以及电网参数等数据,为风力发电机的故障预测以及故障诊断提供坚实的数据基础。

基于机器视觉的车门锁闭状态监测系统设计

传统的轨道车门安全监测系统只能监测到驱动电机的参数,而无法实时监测车门的锁闭状态,因此设计了一种基于机器视觉的车门锁闭状态安全监测系统。该系统以树莓派Raspberry Pi-3B开发板为控制核心,利用高清摄像机和闪光灯采集车门关门过程中丝杆上撞块运动的视频和图像信息,经图像去噪算法处理后,将数据发送到服务器端,最终实现对车门锁闭状态的远程监测。实际测试结果表明,系统能有效监测到车门关门时撞块的运动信息,通过设定有效阈值,系统能准确判断出车门锁闭状态。

基于AD620的微弱信号放大器设计

为了解决微弱信号放大电路中零点漂移、放大失真等缺陷,设计了一种基于AD620的高精度微弱信号放大器。该放大器是以仪表放大器AD620为核心,辅以电压跟随器和二阶低通滤波电路,来滤除电路中的噪声信号提高放大精度,利用零点漂移电路来调整电路输出零点,保证传感器未动作时,电路输出的放大电压为零。实际测试结果表明,该电压放大器精度高,误差小于0.1%,可用于放大各型号传感器输出的微弱信号以及作为传感器的变送器使用。

基于物联网的智能电表实时监测系统

针对普通电表功能单一,无法实现自诊断以及实时抄表的功能,以TM4C129和LB101模块为硬件核心芯片,设计了一种基于物联网的智能电表实时监测系统。该系统可以实现远程抄表、自诊断、电费自动计算、双向计量和远程通讯的功能。结合软件设计,还可以同时实现电压波动和闪变的监测功能。同时该系统采用3G技术来实现远程通讯,相比于GSM/GPRS,不但提高了数据传输速度,而且满足了监测系统准确传输音频和图像信息的需求。实际实验表明该系统实用可靠、安全性高。

一体化智能温度变送系统的设计

针对传统温度仪表存在测量精度低、传输距离远以及非智能等缺点,设计了一种一体化智能温度变送系统。该系统以STM32F103为主控制器,以XTR108为温度检测处理核心,采用陶瓷Pt100铂热电阻作为温度传感器,利用STM32F103内部的A/D转换器实现温度数据的采集,通过WiFi方式实现数据的传输,系统还预留标准4~20mA标准电流接口供其他工业仪表使用。实际测试结果表明,系统测量的相对误差小于0.05%,可实现测量结果无线传输的功能,具有测量精度高、传输便捷等优点。

基于ARM的超声波液位计的设计

液位测量广泛应用于石油、化工、污水处理等领域,针对传统液位计测量时存在的弊端,设计了一种基于ARM的超声波液位测量系统。该系统以ARM为开发平台,硬件部分设计了超声波驱动电路、回波信号处理电路、滤波电路、A/D转换电路以及RS232通信电路。硬件设计时采用复位电路来保证系统的正常运行。软件设计时采用声速补偿、滤波等方法减少误差,提高系统稳定性。实验表明,该超声波液位计使用方便、精度高,可满足工业生产中对液位测量的要求,具有一定的工程价值。

基于工业以太网的太阳能发电监测系统的设计

为了提高太阳能发电设备的稳定性及工作效率,设计了一种基于工业以太网的太阳能发电监测系统。该系统利用多个传感器实时监测各个太阳能极板的温度、蓄电池温度以及太阳辐射值,采用工业以太网实现各个太阳能极板数据采集装置之间组网,实现数据的交互,通过网关装置中的4G传输模块将接收到的数据打包后统一发送到服务器中。实际测试结果表明,系统能有效地监测到太阳能发电过程中各个太阳能极板的工作参数,便于了解太阳能各个发电阵列的工作情况,提高太阳能极板的发电效率,预防故障发送。

基于470 MHz无线升级的公交车门控制系统

针对城市公交车门控制器软件升级繁琐的问题,设计了一种支持无线软件升级的新型车门控制器。该系统以STM32F4为开发平台,硬件部分设计了无刷直流电机控制电路、电机电流采样电路、电机过流保护电路、外部I/O过流保护电路以及基于Si1000的无线软件升级电路。软件部分主要由Bootloader程序和用户APP程序组成,即通过串口IAP功能对现有软件进行升级。上位机主要是实现对公交车门控制器软件无线升级并监测车门控制器运行的状态参数。实际使用表明,该系统可以实现对公交车门控制器软件的无线升级,可靠性高、安全性好。

基于嵌入式油品含水率检测系统的设计

文中设计了一种基于嵌入式的油品含水率检测系统。该系统硬件部分设计了电容-电压转换电路、温度测量电路、串口通信电路以及单片机最小系统电路等。通过设计的电容传感器来检测油中的含水量,把含水量的多少转换为电容传感器电容值的变化,最后根据相应关系计算出含水率。经实验研究表明,该系统含水率检测精度达到了0.01级,测量精度高、稳定性好。

基于MSP430的移动式高精度涡街流量计的设计

针对传统流量计存在精度低、适应性不强以及结构复杂等缺点,设计了一种高精度便携式涡街流量计。系统以低功耗处理器MSP430为控制核心,利用“卡门涡街”原理实现流量的测量,利用压电传感器实现待测流体频率的测量,通过传感器组测量待测管道中流体的温度、压力值,采用IAPWA-IF97公式来补偿待测流体的密度,最终计算出待测液体的流量值。实际测试结果表明,系统能有效地测出待测管道中的液体流量,且测量精度高,误差小于1%。

电阻层析成像系统的设计

针对传统的电阻层析成像系统存在的精度低、稳定度差、动态响应慢的问题,设计了一种新型的ERT测量系统。主要从硬件电路设计及微弱信号处理着手,提出了解决方案。硬件部分主要设计了激励信号源、电流源电路、电极选通逻辑控制电路、程控放大、乘法解调、低通滤波等功能电路,实现了对ERT微弱信号的调理。以STM32F4作为主控芯片,采用模数转换器AD7606实现了数据采集,提高数据采集系统硬件电路的性能,提高系统的稳定性、实时性和数据精度。

基于离散小波变换的气固两相流参数检测

针对传统电容式传感器灵敏场分布不均匀的缺点,设计了双层螺旋电极电容式传感器,并且通过有限元仿真分析传感器结构参数对灵敏场分布的影响。对传统的相关时延估计算法进行了改进,提出了基于离散小波变换的相关时延算法,并将其应用到气固两相流速度测量当中,将两种算法测量结果进行了对比。实验证明,与传统的时延算法相比,基于离散小变换的相关时延算法具有更强的压制信号噪音能力,在低信噪比情况下也能准确进行时延估计。

滚动轴承数据采集系统的设计

滚动轴承是一种重要的机械部件,它也是最易被损坏的机械零件之一。为了提高滚动轴承检测系统的稳定性和降低检测的成本,设计了一种基于Cortex-M4微处理器的滚动轴承数据采集系统。通过振动分析法来对轴承进行有效监测,利用三轴加速传感器和数据采集器获取滚动轴承的工作参数,同样也对工作曲线的分析来达到对轴承诊断的目的。硬件部分设计了传感器数据采集电路、数据处理电路以及RS485数据通信电路。实验数据表明,该系统能有效地采集轴承的数据,为滚动轴承的检测和诊断提供坚实的基础。

基于ZigBee无线传感器的工业污水监测系统

针对现有污水处理监测中存在数据采集难度大、实时性不强、稳定性差等问题,设计了一种基于Zig Bee无线传感器的污水监测系统。该系统以微处理器STM32为控制核心,利用无线Zig Bee芯片CC2420以及各种测量传感器,设计了污水处理过程中多参数的监测系统。实际实验表明,该系统传输速率快、实时性强、稳定性高,可以有效地对工业污水进行远程监测。