基于副边解耦极板的电容式无线电能传输系统拾取端失谐评估

对于电容式无线电能传输(CWPT)系统,准确评估拾取端回路的失谐程度是维持系统谐振稳定的前提。然而,由于系统拾取端的感应电压无法被直接观测,难以通过测量感应电压和回路电流间的相位差来评估拾取端回路的失谐程度。文中提出一种能够间接测量拾取端感应电压相位信息,评估拾取端回路失谐程度的CWPT系统。基于Z参数建立三端口CWPT系统的数学模型和等效电路,并依托该模型提出一种基于副边解耦极板的耦合机构。分析在感应电压测量和失谐程度评估过程中存在的误差,提出拾取端回路失谐程度的评估校正方法。搭建了带有副边解耦极板的CWPT系统原理样机,实验结果表明,拾取端谐振时的失谐程度评估误差不超过1Ω,拾取端感性/容性失谐时的失谐程度评估误差分别小于2%和5%。

激光无线能量传输远场大光斑测试技术

无线能量传输系统作为空间太阳能电站的一个关键部分,其性能直接决定了空间太阳能电站技术的可行性。特别对于激光无线能量传输系统,准确测量激光远场光斑分布是分析和评价激光无线能量传输系统性能的有效手段。针对太阳能发电卫星轨道高、激光传输距离远、接收激光光斑面积大,并且受大气影响,光斑抖动严重,光斑能量分布以及光斑形状测量困难的问题,文章提出了基于光能探测器阵列的大面积激光光斑测试方法,采用光斑分布式测量及能量分布重构方法,完成激光无线能量传输系统远场光斑的测试,具有分布式测量,可灵活布局的特点,通过反演算法能够实现光斑能量密度分布重构,接收激光功率积分求解,光束发散角计算等,功能多样,适应能力强,为激光无线能量传输系统载荷的参数修订,以及在轨飞行任务的评价提供有效依据。

基于深度学习的空间脉冲位置调制多分类检测器

为有效避免最大似然(ML)检测复杂的计算过程,根据空间脉冲位置调制(SPPM)信号的特点,将深度神经网络(DNN)与分步检测相结合,提出了一种基于深度学习的SPPM多分类检测器。在该检测器中,利用DNN建立接收信号与PPM符号间的非线性关系,并以此为准则完成在线接收PPM符号的检测,从而有效避免了对PPM符号的穷搜索检测过程。结果表明,采用本文检测器后,SPPM系统在大幅降低检测复杂度的前提下,取得了近似最优的误比特性能,同时还克服了K均值聚类(KMC)分步分类检测所出现的错误平台效应。当PPM阶数为64时,本文方法较ML检测和线性均衡DNN检测器的计算复杂度分别降低了约95.45%、33.54%。

基于STM32的中医经络穴位无线探测系统

本文通过电测量技术、嵌入式软件技术、无线传输技术,完成对人体穴位阻抗信息的测量,通过经络的低阻抗特性显示可能存在的穴位点,解决了人体穴位难以直观显示的问题。探测系统采用ADG729和ADG731作为模拟信号的开关,采集皮肤24行16列位置的阻抗信息,经过STM32的处理计算,将数据传输给低功耗蓝牙模块,通过电脑上位机软件QT处理数据,将低阻抗点显示在上位机上,最后生成测量报告。该系统能比较准确、快速地测量人体经络穴位的阻抗信息,并探测和定位人体的低阻抗点,具有方便移动、显示直观、成本低廉等优点,也解决了QT蓝牙断开后无法重连的问题,可以作为辅助中医诊断疾病和针灸治疗的工具。

快速核酸检测仪温度校准装置研制

新冠病毒的全球蔓延,催生快速核酸检测仪的发展,从而提出快速核酸检测仪的计量校准需求。温度控制在快速核酸检测仪的基因扩增过程中起着关键作用,由于其升降温速度快,比常规的PCR仪对温度的控制要求更高,从而对其温度参数的计量校准提出新的要求。该文通过对目前市上使用较多的两种试剂孔结构的快速核酸检测仪模型仿真,采用高精度温度传感器,通过低功耗高速数模转换设计、模块对接与协同集成、数据存储与保护设计、供电系统与能耗分配优化、无线传输模块设计与接口调试,成功研制锥形孔型和扁平孔型无线温度采集器,能独立完成温度数据采集、ADC转换和无线传输的功能。通过PC专用校准软件开发实现对实时荧光PCR快速核酸检测仪温度参数的校准。校准装置经计量检测和试验验证,温度测量最大允许误差为±0.1℃,最高采集频率为10Hz,满足快速核酸检测仪校准的要求。

基于RGB-W的电力通信网危险源检测

本文提出了一种基于RGB-W的电力通信网危险源检测方法,该方法将短距离无线定位信息做映射处理,得到一张与图像对应的置信值掩膜。该掩膜将通过旁路输入到不同的目标检测框架中(包括一阶检测框架和二阶检测框架),用以提高危险源检测结果的精确度,并减少误检和漏检。对于这两类检测方法,我们使用基于无线电定位的置信值修正来提高检测性能。针对电力通信网的危险源检测任务,本文搜集了特定场景下的数据集用以训练检测与测试检测方法。本文提出的危险源检测方法使用了平均精度指标、平均误检数以及正确检测占比作为指标进行评估。实验结果证明本文提出的危险源检测方法具有检测精度高的优点,并能够减少错误检测框的数量。

便携式无土栽培基质多参数无线检测仪

为实现无土栽培基质参数的快速准确测量,基于自制的基质多参数复合传感器,并结合Zig Bee无线网络技术,研制了便携式基质多参数无线检测仪。检测仪采用分体式设计,由无线复合传感器和手持终端两部分组成。无线复合传感器采集基质参数信息,并以无线的方式将信息发送到手持终端;手持终端对接收到的测量参数信息进行处理分析、显示、存储和查询等。检测仪性能试验表明,含水率测量误差为-0.4%-3.1%,相对误差为-3.2%-9.6%,且对不同基质具有较好的适应性;电导率测量误差为-0.015-0.179 m S/cm,相对误差为-4.7%-10%,且对不同基质具有较好的适应性;温度测量误差为-0.63-0.69℃,相对误差为-1.1%-3.3%。检测仪能够满足无土栽培基质参数检测的要求。

城市浅层地震勘探技术进展

当前快速城市化与城市地下空间开发给浅层地震勘探技术的发展带来了挑战和良好机遇。笔者从地震勘探仪器设备、数据采集、数据处理和解释应用等方面介绍了近年来城市浅层地震勘探技术所取得的主要进展,包括陆上地震拖缆系统的研发、无线地震数据采集、可控震源伪随机扫描方法、城市噪声面波勘探技术及地震数据综合处理算法等。结果认为,通过瑞雷波约束折射P波层析成像结果或联合反演方法,可以提高后者对城市地下"百米"空间的探测精度;利用城市噪声作为震源,既能获得对描述浅层地质特征有重要意义的补充信息,同时又满足了城市对绿色、环保震源的要求;而陆上地震拖缆系统则使得S波技术在城市地下浅层勘探中可以发挥更加重要的作用。今后发展建议:一是加强城市浅层地震数据采集关键技术装备的研发;二是进一步开发和完善非传统(如面波)地震勘探方法,深入挖掘地震波中所蕴含的大量有用信息。

山火预警技术在输电线路的应用现状

简述了输电线路监测山火的意义和必要性,分析了山火导致输电线路跳闸的机理。将目前应用于输电线路山火监测的方法分为两种:一种是宏观的、大范围的卫星遥感山火监测技术,另一种是局部的、小范围的传感器网络监测技术。综合分析了目前预警方法和对应算法的应用原理,详细分析和比较了现有预警方案的优点和不足之处。由于可借鉴的山火历史数据少,且输电线路监测环境恶劣,更应注重预警模型以及算法的配合。总结了山火预警技术在输电线路上应用尚未解决的诸多问题,研究更适合于输电线路运行环境的山火预警技术是未来的发展方向。

新型无线火灾报警系统的设计与应用

介绍无线火灾探测器的优点,然后依托具体应用需求,设计出一种基于无线传感网络的新型报警系统。从系统设计原理、软硬件平台、时间同步和数据传输等关键技术等方面对该报警系统进行介绍。通过实物测试和系统运行,证明了该系统数据通信稳定、探测精度高,具备早期预警和灾害现场提取数据的功能。

新型嵌入式甲烷无线检测仪的研制

提出了一种基于嵌入式计算机技术和ZigBee无线传感网络技术的新型甲烷无线检测仪设计方案。采用单只普通LED为光源,通过嵌入式微计算机系统控制完成交替滤光斩波来得到双波长入射光束,根据甲烷对光线的吸收原理计算气体浓度和变化率;通过ZigBee实现仪器组网和数据远传。测试表明,该检测仪具有检测精度高、反应速度快、组网灵活和实用性强等优点。

基于频域反射法的便携式土壤水分检测仪研制

根据土壤墒情监测的具体要求,研制了一种新型便携式土壤水分检测仪。基于频域反射(FDR)原理采集土壤容积含水量,采用标准的烘干称重实验对测量结果进行校正,并同时获取检测点经度、维度信息及实时时间,通过GPRS/GSM及时传送给远程数据中心和责任人。实地测试表明:土壤水分测量误差<3%,数据传输无误。该仪器性价比高,操作简便,适合农技人员使用,对土壤墒情实时监测和智能决策具有重要现实意义。

基于无线传感网络的规模化水产养殖智能监控系统

为了解决规模化水产养殖中有线监控系统带来的不利影响,并能实现对环境因子的准确测量与控制,该文介绍了一种基于无线传感网的智能监控系统在规模化水产养殖中的应用。系统利用对协议栈进行小幅的修改,完成了人工设置每个养殖池为一个簇,并通过适当修改路由协议,将自动选择簇头的工作变为人工设置固定簇头,大幅减少节点本身的计算工作,从而实现节能目的。控制器利用模糊控制与神经网络相结合的算法对数据进行处理分析,实现闭环控制。结果表明,系统内数据通信通畅,温度误差在±0.5℃范围内,溶氧量误差在±0.3 mg/L范围内,pH值误差在±0.3范围内。各养殖关键环境因子均满足控制精度,达到了设计要求,能够满足规模水产养殖智能化的需要。

基于巨磁阻传感器的无线车位探测器

为解决现有车位探测器无法在露天场所和恶劣天气中使用的问题,根据车辆经过会引起地磁场扰动这一现象,将高灵敏度巨磁阻传感器和ZigBee技术应用到车位探测器中。开展了巨磁阻传感器在车底路面不同位置的响应分析,建立了巨磁阻传感器输出与车底探测位置之间的关系,采用了国产磁传感器SAS03-1作为敏感元件,搭配信号处理电路对磁场信号进行了处理,由CC2530芯片自带的A/D转换器采集信号,通过Z-Stack协议实现了组网传递;在LabVIEW编写的上位机界面上对车辆探测器进行了性能评价。研究结果表明,该探测器能实时采集车辆引起的地磁场变化,从而判断车辆的有无,不仅功耗低,而且安装方便,具有一定的实用性。

基于STM32的视频图像探测器设计

针对类似黑暗狭小隧道这类复杂地形的特殊探测需求,设计了一种低功耗的图像探测器。该系统由图像探测模块、无线传输模块、控制模块和显示模块4部分组成。设计中采用无线实时传输技术,通过单片机对探测系统进行远程控制,采用继电器驱动电机间的切换,有效节省了消防勘察资源,具有一定的实用价值。

饲喂机器人的研究与开发

精确饲喂的机器人主要由行走机构、料箱、分料螺旋和控制系统等部分组成,利用霍尔传感器和无线识别装置分别实现自身的精确定位以及奶牛的识别。机器人的控制器采用PIC16F877微处理器构成,主要完成机器人的运动控制以及与管理微机的数据交换。饲喂机器人效率高、成本低,定量饲喂有利于提高奶牛的产奶量,适合在奶牛场推广和应用。

多路无线红外探测智能安防系统设计

设计了基于热释电探测的智能多路电话报警系统,放置在不同监控点的各探测器能将探测信号以无线的方式传送给系统主机,启动电话拨号报警系统或本地声响方式报警。介绍了系统工作原理及设计方法,描述了电话拨号原理和实现过程。实验结果表明,该系统使用方便,组网灵活,性能可靠。

基于功率优化的Zigbee无线火灾报警探测器

在已有的Zigbee无线火灾报警探测系统的基础上,设计了一种功率控制方案并运用于改进该系统,实现了基于功率优化的Zigbee无线火灾报警探测器。介绍功率控制的理论依据和方案的设计与实现,并进行系统功耗分析。实验室测试结果表明,该方案不仅能够有效降低探测器通信功率,延长探测器电池使用寿命10%以上,而且可依据无线系统通信链路质量来自适应选择最优的通信功率。

谐振型SAW无线无源传感器的测试系统研究

采用一种低成本、高效率的电路系统实现对谐振型无线无源声表面波(SAW)传感器的测试。该电路利用直接数字频率合成(DDS)技术产生不同频率的射频信号用以激励SAW传感器。在接收端采用功率探测器检测回波信号的包络,通过包络的变化得到待测物理化学参量的变化。该测试系统产生的激励信号功率最高可达10dBm,测试时间约为0.5s,与矢网测试结果相比,其测试相对误差仅为0.002 4%。实验结果表明,该系统能够稳定、可靠地实现谐振型SAW传感器的快速检测。

无线车辆检测系统能量高效分时分簇路由研究

为了均衡地磁式无线车辆检测器网络的能量负载和延长系统生命周期,文章设计了无线通信分簇算法与路由协议。针对城市交通控制的应用场景,考察被测对象——交叉口交通流的运动变化规律,将日交通流变化划分为高峰时段、低峰时段和平峰时段3个阶段,提出按3个阶段分别设计的分簇算法,即高峰时段的节点主动式(proactive)分簇算法、低峰时段的节点被动式(reactive)分簇算法和平峰时段的主动分簇被动重构分簇算法;在此基础上,依据第1顺序无线电模型,引入中继簇首剩余能量作为权重因子,设计了单跳多跳自适应数据传输路由;最后,采用OMNeT++对算法协议进行了建模仿真,以系统生命周期、死亡节点占有率和系统剩余能量作为性能指标进行对比分析。结果表明,算法协议能够提高系统的能量利用率,有效平衡节点能耗,延长了系统的生命周期。