基于G-senor和步频的运动强度分析系统设计

目前运动强度大多数都是以心率为评级标准,对于普通运动爱好者来说操作复杂、设备成本高。针对上述问题,该文设计一种基于Android内置G-senor和步频的运动强度分析系统,系统采用步频作为运动强度评级标准,而步频可以根据采集到的G-senor三轴加速度通过计步算法得到。该系统具有操作简单、成本低等特点,可以让普通运动爱好者能够直接通过手机App实时查看自己的运动强度,指导科学健身。

无人农机作业环境感知技术综述

推进农业装备智能化能够有效解决农业劳动力短缺的问题。环境感知是农业装备智能化的首要条件。然而,农业环境的动态变化和非结构化特性限制了无人农机的环境感知能力。该文对无人农机的作业环境信息感知技术进行全面梳理,首先介绍了无人农机作业环境的典型要素和各类感知传感器,并分析了不同传感器的优缺点,然后分别从障碍物感知、作物行感知和农田边界及高程信息感知等方面,对无人农机作业环境信息感知技术进行归纳总结,最后讨论了无人农机作业环境信息感知技术面临的挑战及发展趋势,旨在推动环境感知技术在农业领域的应用,促进农业机械的智能化转型。

基于Tri-training GPR的半监督软测量建模方法

集成学习因通过构建并结合多个学习器,常获得比单一学习器显著优越的泛化能力。但是在标记数据比例较少时,建立高性能的集成学习软测量模型依然是个挑战。针对这一个问题,提出一种基于半监督集成学习的软测量建模方法——Tri-training GPR模型。该建模策略充分发挥了半监督学习的优势,减轻建模过程对标记样本数据的需求,在低数据标签率下,仍能通过对无标记数据进行筛选从而扩充可用于建模的有标记样本数据集,并进一步结合半监督学习和集成学习的优势,提出一种新的选择高置信度样本的思路。将所提方法应用于青霉素发酵和脱丁烷塔过程,建立青霉素和丁烷浓度预测软测量模型,与传统的建模方法相比获得了更优的预测结果,验证了模型的有效性。

基于SPA-WOA-SVR的青霉素发酵过程软测量建模方法

针对青霉素发酵过程中关键参数难以直接在线测量这一工程技术难题提出基于SPA-WOA-SVR的软测量方法。采用连续投影算法(SPA)选取发酵过程辅助变量,以选取的特征辅助变量(CO_(2)浓度η、溶解氧浓度D_(O)、pH值、酸流加速率μ、碱流加速率l)为输入,以发酵过程关键参数(菌体浓度X、基质浓度S和产物浓度P)为输出,基于支持向量机回归(SVR)建立软测量模型。为提高软测量模型的预测精度和稳定性,采用鲸鱼优化算法(WOA)对模型的重要参数(核函数宽度σ、惩罚因子c和不敏感系数ε)进行寻优。将构建的软测量模型应用于青霉素发酵过程关键参数预测,仿真结果表明,与传统SVR软测量建模方法相比,采用SPA-WOA-SVR软测量方法,关键参数X、S、P测试集中的决定系数R^(2)均在0.953 3以上,均方根误差R_(MSE)均小于0.029 3,特别是菌体浓度R^(2)由0.904 4提升到0.987 9,R_(MSE)由0.031 4下降为0.009 8,说明基于SPA-WOA-SVR的软测量建模方法有效提升了模型的预测性能,具有更高的预测精度和稳定性,可推广应用于一般非线性系统的软传感器建模。

工业机器人应用对制造业双元创新的影响--政府补贴和高管技术背景的调节效应

随着我国人口红利消退、劳动力成本上涨,工业机器人成为推动制造业转型和高质量发展的主要驱动力。本文基于资源基础理论和高阶梯队理论,运用2011-2018年沪深A股制造业上市公司数据,研究工业机器人应用对企业双元创新(探索式创新和利用式创新)的影响,以及工业机器人应用影响企业双元创新的情境因素。研究发现,工业机器人应用对企业探索式创新具有正U型影响,对企业利用式创新具有积极的线性影响;政府补贴和高管技术背景能够强化工业机器人应用对企业探索式创新的正U型影响;政府补贴能够强化工业机器人应用对企业利用式创新的线性影响,而高管技术背景的调节效应不显著。

应用云平台远程诊断胎压故障方案

汽车高度电气化和智能化的发展使主动安全系统越来越受到消费者的关注并重视,胎压监测系统作为一项主动安全预警技术,既能监测车辆轮胎气压和温度等参数,又能通过仪表胎压监测指示灯报警来提示驾驶员采取相应措施,降低事故发生的可能性。但车辆行车时胎压监测指示灯会偶发点亮,但又不完全是因为爆胎、漏气、胎压值异常等常见故障导致,若无法立即查到故障原因并解决,则会有交通事故的隐患,故及时排查出胎压监测指示灯点亮原因非常重要。考虑到现场排查故障车辆的局限性,在时间和空间上往往无法快速响应用户的需求,本文通过介绍云平台远程诊断排查方案来分析故障原因,可快速响应并满足用户需求。

非结构网格通量重构算法下三种紧致WENO限制器对比研究

在通量重构算法框架下对比研究了3种最新提出的用于间断伽辽金算法的紧致型WENO(weighted essentially non-oscillatory)限制器,即简单WENO限制器、p阶加权WENO限制器和多精度WENO限制器。这3种WENO限制器能够较高精度地模拟流场并捕捉激波,其紧致性在于问题网格单元中的重构只涉及问题网格单元及其相邻网格单元。同时,使用保精度的保正限制器用以避免可能出现的非物理的密度和压力负值。最后,采用非结构四边形网格在双马赫反射、激波与涡相互作用、激波反射、黏性弓形激波和激波与层流边界层相互作用等多个二维算例中,对这3种WENO限制器进行分析比较。结果显示:多精度WENO限制器与p阶加权WENO限制器能够高精度模拟流场并捕捉激波,同时一定程度抑制通量重构方法本身在激波附近的数值伪振荡;p阶加权WENO限制器与多精度WENO限制器相比,其稳态收敛性相对更好;简单WENO限制器则性能较差。根据以上研究,提出亟须发展能够使高阶WENO限制器在稳态问题中收敛的间断探测器。

某型离心传感器对发动机放气带工作稳定性影响分析

为研究某型离心传感器对航空涡轮喷气发动机放气带工作稳定性的影响,使用RecurDyn软件和Fluent软件对该离心传感器的传动链和内部流场进行仿真分析。研究得出,离心传感器输入轴与轴套的间隙、离心传感器微动开关接通/断开时分油活门的开度,均对发动机放气带工作产生影响;减小离心传感器输入轴与轴套的间隙,可提高发动机放气带的工作稳定性;离心传感器微动开关接通/断开时分油活门开度较小,分别位于0.008~0.016 mm之间和0.008 mm附近,分油活门开度越小对发动机放气带的工作稳定性影响越大,可适当增大工作时分油活门的开度提高发动机放气带的工作稳定性。研究方法可对同类故障分析提供一定参考。

基于改进最小二乘法的水轮发电机气隙数据分析

针对传统的楔形板气隙测量方法,提出采用电容式传感器进行测量,并利用最小二乘拟合法对气隙变化情况进行分析。结果表明:最小二乘拟合法所得到的不圆度、偏心距和最大位移磁极号均好于传统的简单圆法,为发电机气隙在线测量及故障诊断提供较准确的气隙变化数据支撑。

超声传输特性和超声传感系统研究

研究了空气介质中超声波的辐射、传播、散射和接收等规律性 ,作为超声传感系统设计的理论基础和具体参数选择的依据 .简述 3种具有创新性的超声传感系统 :混凝土喷射机械手超声测距测向系统。

3WGZ-500型喷雾机对靶喷雾系统设计与试验

为了提高果园喷雾的农药利用率,减少因农药地面流失而造成的环境污染,针对果园传统连续喷雾作业时存在过量喷洒和树间无效喷雾的特点,基于3WGZ-500型风送自走式喷雾机设计了自动对靶喷雾系统。该系统采用超声波传感器测距方式探测果树（传感器量程为0.35～2 m,发射角为60°,喷药机两侧分别以15°均布5个）。根据传感器信号,控制与相应位置喷头对应的上、中、下3组管路电磁阀的开合,实现自动对靶喷雾。以5 a树龄的苹果园为试验对象,在喷雾压力0.5 MPa时,开展不同作业速度（1.3、1.7、4.5、7.2 km/h）下果树冠层的有、无对靶喷雾试验,并与传统喷雾机喷药对照,结果表明：作业速度对3WGZ-500型喷雾机有、无对靶喷雾时的农药利用率影响不大,自动对靶喷雾系统开启时的农药利用率为35.8%,比关闭时的27.6%提高了29.7%,较传统喷雾机18.7%的农药利用率提高了91.4%,可大幅减少农药用量;3WGZ-500型喷雾机在不同作业速度的农药地面流失率十分接近,有对靶时地面流失率平均13.3%,相对无对靶时的18.86%降低了42%,说明对靶喷雾系统有效降低了对生态环境的污染。

用于变压器中局部放电定位的十字形超声阵列传感器研究

局部放电是电力变压器绝缘劣化的主要原因,研究局部放电定位对提高电网的安全运行很有帮助。该文研制了一种用于电力变压器局部放电定位的复合传感器,并针对该传感器进行了定位仿真和实验。复合传感器由共形的13阵元十字形超声波传感器阵列和22阵元的超高频传感器阵列组成。应用高阶累积量处理技术对十字形超声阵列进行虚拟扩展,扩展后阵列具有61个阵元的阵列性能,提高了超声阵列的孔径和方向性锐度,这极大减少了后续硬件电路和成本。利用扩展超声阵列配合超高频阵列来仿真局部放电定位,结果表明扩展阵列具有很好的定位效果。在噪声背景下与多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)方法作了比较,结果表明高阶累积量处理技术能更好地抑制各种高斯色噪声的干扰。基于该十字形超声波阵列传感器进行了局部放电定位实验,结果表明扩展后的十字形超声阵列能精确地定位局部放电,定位的相对误差小于5%。对较少数目阵元的阵列实施虚拟扩展技术,为阵列技术在电力设备上的实用化提供了可能性。

特种微机电系统压力传感器

通过对微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)压力传感器设计方法与封装制作工艺问题的研究,针对不同应用环境下对压力传感器的性能、尺寸及封装要求,提出相应的传感器力学结构模型——微压结构、梁膜结构及倒杯结构,通过相应的FEM有限元建模方法对传感器结构进行仿真分析并优化结构尺寸,建立合理的力学结构;进行MEMS工艺设计及封装工艺满足传感器微小尺寸、耐高温冲击响应及高过载能力等要求。其中,针对微压传感器在测量过程中高灵敏度与非线性矛盾问题进行力学分析及仿真,分析不同结构的传感器的力学特性及结构尺寸对传感器输出特性的影响,提出新型梁膜结构微压传感器结构,对新型结构传感器进行MEMS工艺研究;根据空气动力学试验、航空测试及火药爆破试验等对高温压力传感器的动态特性要求,采用倒杯式高频响压力传感器及齐平膜封装方式,提高传感器的动态响应特性,满足10 kHz到1 MHz的频响要求;通过有限元分析耐高温冲击封装结构,采用梁膜封装结构提高了耐高温压力传感器的可靠性。通过压力传感器仿真验证、静态特性试验及动态冲击响应试验验证传感器力学结构建模方法、MEMS工艺设计及封装设计的正确性。

数据融合与数据挖掘的集成研究

数据挖掘和数据融合是两种分析处理海量数据、提取有用知识的技术。两者的目标和原理各不相同,但功能上相互补充,可进行深层次的结合渗透,有效地完成复杂的数据分析工作。该文利用数据挖掘与数据融合技术的特点,综述了两种技术的研究成果,探讨了两种技术深层次集成的基本方案及思路。

分布式光纤传感器的周界安防入侵信号识别

在分布式光纤周界安防系统中,对距离较长、背景环境复杂的边境进行检测时,系统根据光缆沿线发生的事件进行识别。为了区分各种引起光缆振动的激励,本文根据入侵信号与环境引起的振动信号在小波尺度上方差幅值的分布特征,利用小波多尺度分析理论构造了由各尺度下的方差组成的特征向量,提出了根据方差特征向量的不同来识别各种振动信号的"尺度-方差"信号的方法。在实验系统中,光缆总长度为56km,光源的功率为300μW,工作波长为1550nm。实验结果表明,此方法可以有效区分入侵信号、环境噪声和人为活动引起的非入侵事件,提高了系统的检测概率和降低系统的虚警率。

一种新型溶解氧浓度测量仪的设计

介绍了原电池式氧传感器的工作原理,并研制了基于氧传感器的智能污水溶氧浓度测量系统,该系统以单片机为核心进行控制和信号处理,并具有温度、大气压等的自动补偿功能,现场测试表明:该仪器性能可靠,抗干扰能力强,具有较高的精度和稳定性。

基于Zigbee技术的煤矿安全监测系统设计

针对当前煤矿监测系统存在监测盲区及不易扩展的问题,提出一套解决方案。该方案利用Z igbee技术,将无线传感器网络应用于煤矿安全监测中,解决了监测盲区及网络扩展的问题;采用低耦合的RS232通讯协议,使Z igbee网络与监控计算机系统完全解耦,提高了系统软件的稳定性。Z igbee与现代计算机技术的结合,使得煤矿安全的在线监测成为可能,对矿山安全具有十分重要的意义。

基于激光测距仪的地面不平度的测量与分析

将6种平均粒径的石英砂制备成不平地面,使用基于激光测距仪的测量地面不平度专用装置,采集不平地面的空间数字信息并对预处理后的信息进行分析,通过对平均表面不平度标准差h-rms和平均地面能量Pav与平均粒径dav关系拟合曲线以及空间自功率谱密度曲线与频率轴形成的面积的物理意义的分析表明:Pav与地面不平度具有良好的相关性,因此可使用地面能量P实现对地面不平度定量分析;对双对数坐标空间自功率谱密度曲线的拟合直线分析表明,随着地面不平度的增加,拟合直线斜率lg(b)值增大,证明了所提出的通过分析直线拟合方程之间的相对位置和截距来评估地面不平度方法的可靠性。

基于CMOS-MEMS工艺的小量程电容式压力传感器设计

小量程压力传感器研制的主要目的是解决低压环境下的压力测量问题。结合CMOS-MEMS技术,提出了一种小量程电容式压力传感器设计方案。利用ANSYS软件分析了传感器压敏结构的静力学性能和动力学性能,验证了理论设计的可行性。传感器可动上极板厚度仅为3μm,提高了小量程压力测量时的灵敏度,可以测量1~50 k Pa范围内的压力。研究了制备工程中的关键工艺,介绍了传感器芯片的加工流程。所设计的传感器制作简单,成本低廉,易于单片集成,拓展了MEMS压力传感器的小量程应用领域。

Michelson干涉仪式光纤空气声传感器

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38rad/Pa,实测灵敏度为1.5rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7μPa,即9.5dB.传感器在20～300Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.