基于光电容积脉搏波描记法的柔性血压传感器标定方法研究

基于光电容积脉搏波描记法(Photo Plethysmo Graphy,PPG)的柔性传感器可进行心率(Heart Rate,HR)和血压(Blood Pressure,BP)检测,但是对其检测结果的标定报道甚少.据此,本文提出一种基于模拟血液循环的反射式PPG心率检测和血压标定系统.以蠕动泵来产生脉动流,通过调节其转速的大小来控制模拟血液输送的频率和压力,从而引起弹性乳胶管内模拟血液体积的变化,而改变反射光的信号周期与强度,贴近于人体脉搏测量过程的实际场景.该系统心率检测误差均值为0.27778,95%一致性界限为(-2.59562,3.15117),所测收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)和舒张压(Diastolic Blood Pressure,DBP)的拟合优度分别为0.97185和0.98111.经标定后的柔性PPG传感器对4名志愿者检测的SBP和DBP的平均偏差(Mean Deviation,MD)±标准差(Standard Deviation,SD)均值分别为(1.21±2.16)mmHg和(0.76±2.02)mmHg,均符合且远小于美国医疗仪器促进协会(Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI)所制定的衡量血压计精度的标准指标(5±8)mmHg.结果表明,该系统能够准确高效地标定柔性PPG传感器,为实现便携式可穿戴设备的精准血压检测提供标定基础.

基于相对安全率的新型挡土墙安全系数标定

[目的]为解决挡土墙设计中安全系数存在无法考虑土体参数不确定性影响的缺陷,进行新型挡土墙安全系数标定研究。[方法]通过结合相对安全率的定义和不确定分析方法,进行不确定性分析,得到可靠度指标相对安全率,并结合相对安全率的基本原理和新型挡土墙安全系数研究标定,最终得到新型挡土墙安全系数的标定值。[结果]结果表明,基于不确定性分析和相对安全率基本原理求得的抗倾稳定安全系数允许值为1.37,抗滑稳定安全系数允许值为1.39,与规范规定的安全系数标准值1.6存在一定差异。[结论]研究成果可为新型挡土墙安全系数标定提供思路。

数字化变电站电能计量装置检验技术

由传统模拟计量装置过渡到数字计量装置所带来的量值传递问题,如果不能较好解决,必将影响数字化变电站应用的推广步伐。该文立足于解决数字计量中的量值传递问题,研究了电子式互感器和基于IEC61850数字电能表的误差检验方法,并研制了检验装置。将采集单元作为独立模块溯源到现有的国家标准,解决了数字转换的标准化问题,然后将检验装置作为整体进行误差测试、性能验证。结果表明,该方法能够用于对数字电能计量装置进行误差校验。

柔性测量臂的RPY建模与误差标定

为了提高1P3R型柔性测量臂的检测精度,提出了一种自适应误差标定方法来完成它的参数标定和误差补偿。首先,基于RPY理论建立柔性测量臂的运动学模型并应用微分法推导了误差模型。然后,基于马尔柯夫链收敛性理论进行实数编码;在遗传算法(GA)中引入自适应控制算子,提高了父代种群的多样性和最优个体变异数量;最后,对比分析了归一化GA、一般GA和最小二乘法等3种算法的误差标定精度及其收敛性,验证了所提出方法的有效性和可行性。结果显示:归一化GA仅用328代寻优计算,其精度达到5.2μm,收敛速度是一般GA的2.3倍且精度提高了3.1μm;最小二乘法经20次迭代计算后停止收敛,精度仅为18.4μm。实验结果表明:归一化GA具有收敛速度快、标定精度高和收敛稳定性好等明显优势,更易于实现该类测量机的高精度检测。

多传感器测量系统的联合标定

将坐标测量机与单目视觉测量系统组合起来,提出了一种触发式测头与视觉测头联合标定的方法。选用内孔径为4mm的光面环规作为标定件,并利用转台、精密滑台配合视觉系统进行环规成像面的调整;然后,利用视觉测量系统提取环规内孔圆心图像坐标,包括设置图像的感兴趣区(ROI)、二值化、形态学去噪、亚像素边缘检测和利用最小二乘法提取圆心的图像坐标。通过拟合内孔圆柱面找到轴线,并利用接触传感系统提取相同位置圆心仪器坐标下坐标;最后,采用最小二乘法求解相关方程,完成联合标定。试验验证显示,该标定方法的标定精度高于6μm,优于已有的标定方法,能够满足测量系统联合测量的精度需要。

无陀螺捷联惯导系统加速度计安装误差研究

刚体的运动包括线运动和角运动,角运动通常用陀螺仪来测量。研究表明可以用加速度计代替陀螺仪来确定刚体的角运动,其关键是选择加速度计的安装位置和方向,即加速度计的配置方式。分析和推导了基于加速度计的无陀螺捷联惯性测量装置的可行条件,对Chen的6加速度计和一种12加速度计配置方式的惯性装置,给出了加速度计安装误差的表达式和试验标定方法并对安装误差进行了补偿。该项研究对中等精度和较低成本惯性技术的发展具有重要的意义。

声矢量阵阵元姿态误差自校正算法研究

在实际情况下,声矢量阵存在阵元姿态误差。为充分认知阵元姿态误差,分析阵元姿态误差对声矢量阵波束图的影响。针对有源校正算法受限于实际的工作环境,提出了一种声矢量阵阵元姿态误差自校正算法。该算法通过非线性迭代使目标函数最小化,从而实现阵元姿态误差参数和信源波达方向(DOA)的联合估计。大量计算机仿真结果表明,该自校正算法具有良好的参数估计及快速收敛性能。

基于光学自由曲面的三维位移测量系统

针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普通机床、多轴位移台等多轴系统位移精度检测.通过设计光学自由曲面基准件,搭建实验平台,建立测量系统的数学模型,完成了测量系统的标定实验、测量系统精度验证实验和三维位移测量实验.结果表明,该测量系统精度达2.8,μm,可用于多轴系统的位移检测.

双基地MIMO雷达发射阵列幅相误差的旋转阵列校正法

双基地多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达可利用直达波进行幅相误差校正,但当直达波方向测量不准时,现有的校正算法性能会严重恶化。针对此问题,提出了一种新的基于子空间的旋转阵列幅相误差校正算法。该算法通过旋转发射阵列天线得到不同方位角的协方差矩阵,利用子空间算法估计通道的增益和相位误差。该算法无需已知直达波的入射角,只需已知发射阵列天线的旋转角度,即可同时完成发射通道幅相误差和直达波到达角的估计,且性能较好,计算机仿真和实测数据结果验证了算法的有效性。

基于相关分析法的绝对法振动校准技术的研究与试验

介绍了相关分析法在绝对法振动校准中的应用,详细说明了相关分析法的理论基础,并与传统正弦逼近法进行了比较.通过接近实际校准情况的仿真过程,证明了该方法的有效性.在绝对法标准振动台上,在同样的条件下分别按照相关分析法与正弦逼近法对选定的加速度计进行了校准试验,一致性较好的校准结果证明了该方法的有效性.相关分析法计算简单,对噪声不敏感,是实现绝对法振动校准的一种有效的方法.

FY-2多通道扫描辐射计的可见光外场定标

可见光定标是FY-2气象卫星多通道扫描辐射计研制的关键技术之一,发射前的精确定标是气象资料定量化和数字化应用的主要依据。基于Beer定理,详细说明定标的原理,摸索出一套适合于FY-2扫多通道描辐射计的可见光外场定标方法,建立起定标的规范程序,并对误差来源进行了分类和分析。通过在昆明的多次外场试验,获取了良好的定标结果,验证了这一方法的正确可行。

基于应变片阵列的机器人变刚度关节力矩传感器研究

设计了一种新型的机器人关节力矩传感器,主要用于获取关节处的力矩和转角信息,以此来计算关节刚度。传感器是由传递力矩的弹性体、旋转电位计和信号处理电路组成。弹性体通过结构参数的设计与优化来提高灵敏度。信号处理电路一方面用于对旋转电位计的输出电压信号进行滤波,另一方面对由2×2应变片阵列组成的两组全桥电路进行放大和滤波处理。最后,通过对传感器进行加载实验获得力矩、角位移与输出电压的关系,采用最小二乘法对传感器进行静态标定。传感器输出的转角和力矩信息可作为控制系统的调控依据。

华南山区秋冬季节大气透过率特征分析

使用太阳光度计测量了华南山区秋冬季节白天的大气透过率,分析结果表明:在10～12月中,测量地点的透过率具有明显的日变化、月变化特征。一般每日最大透过率出现在12:00左右,除去水汽波段936 nm,其余波段表现出10月的透过率较其余两月大,936 nm波段则相反;对于340～1020 nm的垂直透过率,除936 nm外,其余波段12月的垂直透过率明显低于其余两个月的测量值。10:00前的垂直透过率变化起伏较大,12:00后的垂直透过率变化较为平稳;不同月份的大气透过率或垂直透过率在10:00后相差不大,午后的大气透过率或垂直透过率一般要好于午前的结果。测量结果可为该地区的有关光学工程应用提供参考。

8单元均匀圆阵天线互耦合校正方法

提出了一种8单元均匀圆阵天线互耦合校正方法。通过采用压缩感知方法,在互耦合效应存在的情况下估计校正信号源的到达角,并确定互耦合系数的迭代初始值,然后通过求解一个优化问题来得到互耦合系数。仿真实验与实测数据结果表明,所提的压缩感知方法能够精确估计校正信号源的到达角,所提方法计算得到的互耦合系数对8单元均匀圆阵天线的校正效果良好。

IFF信号单站无源定位技术

为了实现对空中目标的实时监视与跟踪,研究了一种基于敌我识别(IFF)信号的单站无源定位技术。采用二维长短基线干涉仪测向体制,通过识别IFF信号的C模式代码解译出目标高度信息,建立单站无源定位模型以求解空中目标位置。原理样机试验结果表明,在天线波束宽开接收环境下,该技术可区分同时到达的多个空中目标,实现对各目标的高精度测向及三维定位与跟踪。

地震台阵流动地震仪的检测与标定方法研究

流动地震仪组成的台阵观测系统已经成为地下结构、物性探测的基本工具,高质量观测数据的获取是以地震仪的性能为基础的。本文结合中国地震科学探测台阵系统建设与维护实践,介绍了科学探测台阵系统采用的几项检测标定技术,包括超低频振动台标定、仪器一致性组网检测、白噪声标定和现场快速仪器检测,形成了一套适合地震流动台阵仪器的检测标定方法,并在观测实践中获得较好的应用。

数学模型法在RIA数据处理中的应用与分析

本文采用数学模型法取代手工作图法,对RIA标准曲线函数拟合的几种数学模型(多项式、样条函数、Logit—log、四参数或五参数Logistic及四参数单位点质量作用模型等)逐一进行分析、比较,论证其在RIA应用中的优缺点。分析得出,多项式有较好的适应性,样条函数的可塑性极好,Logit—log计算简便,易在较低层次上推广应用。多项式、样条函数模型纯属数学方法,曲线形态、规律走向完全取决于实验数据,稳定性差,参数不稳定,故逐步被否定。实践表明Logistic模型和四参数单位点质量作用模型是适应性强、稳健性好、合理而有效的模型,乃是放免工作者、统计学家和计算机专家共同合作产生的公认且广为推广的方法。前当用计算器按Logit—log模型法函数式作线性回归计算和反查求解,应是RIA标准曲线处理最低质量要求。

交流采样模块基本误差检定方法的探讨

由于交流采样测量模块在电力系统电测量设备的广泛应用,对它的计量检定工作也日益受到相关工程技术人员的重视。本文根据对交流采样测量模块基本误差的二种检定方法(在线检定法和离线检定法)的分析,详细讨论了对交流采样测量模块基本误差的检定以及它与传统电测量设备检定的不同。

XNJD－1工业风洞数据采集与处理系统

本文对ＸＮＪＤ－１工业风洞数据采集与处理系统作了综合介绍。该系统具有同时进行测力测压试验的能力，并提供压力联机校正、模拟量通道标准信号校正功能。整个系统的设计包括了许多先进的仪器概念如：电子扫描测压，模拟量信号调理等。系统具有采集速度快、稳定性好、软硬件功能齐全、实时数据处理、快速提供实验数据报告及图表、使用及维修方便等特点。

基于分段密集采点法的圆形材料半径非接触测量

对瓦状圆形材料的半径利用分段密集采点法进行测量,分析了分段密集采点法的数学模型及算法原理,并对算法的测量误差进行了讨论。在测量中首先利用图像采集卡获取材料的图像,利用图像处理技术提取材料边缘,扫描材料最尖端边界点的坐标,然后在边缘上选取间隔较大的三点做采样点,借助计算机软件编程算法求出圆心坐标,测得瓦状圆形材料半径的像素值。通过对测量的像素值进行数据的标定处理,最终得到瓦状材料半径的实际数值。从对测量结果的误差分析,最大偏差没有偏离出不确定度,误差较小。