基于阻抗在线测量的锂离子电池过放电诱发内短路识别研究

锂离子电池的过放电行为可诱发内短路进而可能导致热失控。由于单体电池一致性差异和过放电导致的内短路初期电、热特征不明显,使得电压和温度等常规物理参数难以可靠实现故障预警,而阻抗可以反映电池内部信息,对故障状态具有较好的指示能力。该文通过分析锂离子电池过放电诱发内短路引起阻抗变化的机理,基于设计的阻抗在线测量装置,确定用于监测电池内短路故障的特征阻抗频率为70 Hz,获取过放电诱发内短路过程中特征频率下动态阻抗及阻抗变化率,提出一种基于动态阻抗特征的内短路在线识别方法并验证了方法的可靠性。实验结果表明,锂离子电池放电过程中动态阻抗半正弦变化特征可提前约144 s实现过放电预警,动态阻抗针状变化特征可提前约152 s实现内短路故障预警,动态阻抗明显回升特征可作为内短路发生的标志。此外,阻抗变化率特征有助于实现锂离子电池故障识别及预警,该方法在锂离子电池故障在线快速诊断中具有重要的应用潜力。

一种基于迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统的研究

浓度是表征溶液性质的重要物理参数之一。本文设计了一种基于旋转比色皿结合迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统。将液体加入比色皿并旋转5°,利用CCD采集光强数据和自编的计数程序,可实时测量旋转前后干涉条纹移动数目之差,并由此计算NaCl和葡萄糖溶液的折射率和浓度。对质量百分比浓度为0、10%和20%的NaCl溶液进行了折射率测量和误差分析,发现与相关理论值的相对误差仅为0.61%、0.63%和2.2%。葡萄糖溶液的浓度—折射率关系曲线也呈现出线性良好、可靠性高的特点。总之,基于迈克尔逊干涉仪的浓度/折射率在线测量系统具有测量非接触、结果可靠、高效实用的特点。

一种定向非采集式气载放射性核素在线测量系统的研制

无论是发生核爆、核事故或核设施正常运行期间,都会向大气中排放放射性核素。为了更加及时、准确、有效地评价气载放射性,根据建立的各核素的照射量率与其活度浓度的数理模型,结合地面伽马射线屏蔽装置,研制了定向非采集式气载放射性核素在线测量系统,并计算了气载放射性核素40 K的活度浓度。结果表明研制的定向非采集式气载放射性核素在线测量系统能够精确测量大气的放射性核素的活度浓度,并具有方便快捷、测量范围大、响应时间低、能实现在线测量等优点。

基于传统滑雪板的可穿戴式雪上摩擦力在线测量装置研究

竞技滑雪运动中雪上摩擦阻力影响运动员比赛成绩,而雪上摩擦影响因素众多,雪上摩擦阻力评测一直是冰雪竞技运动中的一大挑战.本文中设计了1种基于传统滑雪板的可穿戴式雪上摩擦力在线测量装置,将多个三分量传感器合理布置在传统滑雪板上,通过有线连接的方式,结合数据采集卡,对3个分量的力信号进行监测、采集和保存,并通过终端电脑实时反馈力信号变化.实验室静态测试中,该装置具有稳定的力学信号输出,并给出准确的摩擦系数测试结果.在模拟雪场测试时,其能够准确地评估不同雪上减阻蜡的润滑性能及其耐磨性能,还能够监测自由式滑雪运动中的犁式制动和犁式转弯等常规技术动作.该装置输出的力信号具有高精度和高灵敏度特性,为滑雪运动中雪上减阻蜡的性能评价、运动员施力动作监测等给出了1种可行方案.

锂离子电池阻抗在线测量装置设计

锂离子电池的交流阻抗能够反映电池内部信息,是电池状态在线监测的有力工具。阻抗在线测量装置的设计是实现基于阻抗的电池状态在线估计及故障预警技术的关键。本文基于嵌入式微控制器设计了锂离子电池交流阻抗在线测量装置,采用全相位快速傅里叶变换算法将时域数据转换到频域,并对转换结果进行插值运算,实现了0.01 Hz~10 kHz频率范围内交流阻抗的在线测量,有效解决了当前阻抗在线测量装置基于传统快速傅里叶变换算法所产生的频谱泄露、栅栏效应以及相位计算不准确的问题。通过对不同容量、不同正极材料的电池进行静态和动态阻抗测量,验证了装置的可靠性与快速性,并且放电末期动态阻抗急剧变化特征对电池的状态具有一定的指示能力。本文设计可方便集成于电池管理系统中,在锂离子电池状态在线估计及故障预警等方面具有一定的应用价值。

飞灰含碳在线测量在660 MW机组锅炉燃烧中应用

针对失重法飞灰测碳装置在取样及测量方面的不足,利用防堵耐磨等技术提高飞灰测碳装置的测量精度和取样稳定性,并将装置应用于660 MW机组锅炉智慧燃烧系统中,通过精准飞灰含碳测量反映炉内燃烧状态,确保燃烧优化控制模型预测的正确性。研究结果表明,飞灰含碳实际值与预测值误差保持在较小范围内,最大误差不超过0.015%。优化燃烧系统后的现场运行结果表明,飞灰含碳量均值由2.1%降到1.5%,锅炉效率平均提高0.21%。

雷达模拟器信号在线测量系统设计与实现

在电子信息装备科研生产过程中,常常利用雷达信号模拟器代替实际雷达构建复杂电磁环境。但是当装备接收信号发生丢失时,无法判断是装备自身设计缺陷还是模拟器产生信号错误所致。为了解决该困扰,本文设计了一套雷达模拟器信号在线测量系统。经验证,该系统可用于雷达信号常用时域和频域参数的在线测量。

污水悬浮物浓度在线测量技术研究

污水处理中需要对悬浮物浓度指标进行监测,保证污水处理的质量要求。悬浮物浓度在线连续测量的方法是应用光学散射透射-超声波原理,以三束光透射流体,通过测量流体浊度,进而得到悬浮物浓度。首先对该方法进行了理论分析,在此基础上进一步研制出测量装置,并进行了实验室验证以及实地一体化污水处理实际运行系统验证,测量值的均方根偏差均在6.5%以下,平均绝对偏差在7 mg·L^(-1)以下,悬浮物浓度的测量范围为0-1 000 mg·L^(-1),且测量周期小于30 s,结果表明该装置在污水处理中适应度良好。

融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法

针对机器人卫星装配阶段舱板与主框架装配精度低、装配干涉力过大的问题,提出了一种融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法。利用视觉检测装置建立卫星舱板与主框架装配误差在线测量系统,并完成了双目标定、机器人手眼标定、其他部件相对位姿的标定,提出了卫星舱板与主框架装配误差补偿控制方法,实现了装配误差实时测量与精确补偿;同时,通过力觉检测装置完成了机器人末端负载辨识与重力补偿,实时测量卫星舱板与主框架装配干涉力,实现了卫星柔性装配。试验结果表明,采用融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法后,卫星舱板与主框架装配误差控制在0.2 mm以内,装配干涉力小于50 N,满足了卫星装配的精度需求,证明本文所提方法的有效性和稳定性。

低温风洞极低露点原位在线测量技术研究

面向低温风洞极低露点原位在线测量需求,开展了基于激光吸收光谱的宽温域、高精度、极低露点原位在线测量技术研究。分析了激光吸收光谱露点测量技术原理,开展了吸收谱线选型、光谱参数标定和光谱信号处理方法研究,测量了低温平台原位在线露点和0.3 m低温引导风洞露点,并与冷镜式露点仪比较了测量精度。研究结果表明:激光吸收光谱露点测量技术可以实现宽温域、高精度、原位在线露点测量,露点测量范围–100~30℃,测量误差小于1℃,测量时间低于1 s,可满足低温风洞极低露点测量需求。

装配小间隙数字化在线测量系统设计与研究

在部分产品装配过程中,装配间隙大小是否满足需求直接反映了装配质量的高低。传统小间隙测量常采用手工测量,测量准确性和一致性难以保证,数字化在线测量技术的研究与应用迫在眉睫。数字化测量技术受环境、光照等外界因素影响较大。针对装配过程中物体端面间隙的自动化测量问题,提出一种可适应物体结构的间隙视觉测量系统,以实现对装配小间隙的在线测量。对测量系统的原理进行分析,对系统的设计进行说明,随后对该系统在实际不同场景的应用效果开展相关测试与验证。结果表明:该系统测量精度满足要求。

一种简易的接地电阻在线测量方法的研究与实践

传统的接地电阻测量方法存在诸多的缺陷与不足,目前还是以人工定时定点测量为主。基于此,设计了一种简易的接地电阻在线测量方法,可实现在线测量和实时响应,测量系统由单片机产生的激励信号、功率放大电路、采集信号处理电路、4G无线通讯模组和云平台设计模块组成。这种测量方法简单,易于操作,同时可降低人工处理成本,具有一定的市场应用价值。

组合机床在线测量系统的设计

针对大型零件加工时,手动找正和测量依赖于操作人员的技能水平、工序中将工件移到坐标测量机上检测的方法不可行及废品率高等问题,开发组合机床在线测量系统。使用该系统,提高了生产力和批量产品尺寸的灵活性,降低了废品率。

静电感应法在线测量煤粉速度

火力发电厂输煤管道中煤粉要以稳定、合适的速度运动,机组才能达到最佳的发电效率。为提高锅炉煤粉的燃烧效率,确保锅炉的经济安全运行,采用静电感应法对一次风输煤管道煤粉速度进行在线测量,相对偏差在3%以内,为各燃烧器的给粉均匀性提供指导,有利于降低污染物排放。

数据–机理融合的汽轮机末级排汽焓在线测量

汽轮机末级排汽焓值的在线准确测量是机组智能监测与冷端系统节能优化的前提与关键。以机组历史运行数据为驱动,采用数据与机理融合的建模方法,结合深度学习算法,构建汽轮机末级排汽焓的在线测量模型。基于闭口能量平衡方程构建汽轮机排汽焓的机理模型;采用灰色关联分析选取影响排汽焓的关键特征变量,构建基于极端梯度提升算法的汽轮机排汽焓软测量模型;搜索可比历史条件下的排汽焓值,引入偏差系数修正软测量模型结果,通过实时数据与模型的数据交互,实现模型的动态演化。以某在役600MW亚临界直接空冷机组为研究对象进行分析,结果表明,构建的汽轮机末级排汽焓在线测量模型的相对误差在(-0.15%,0.15%)之间,可满足工程分析需要,且在机组深度调峰时,相比机理模型,提出的在线测量模型具有很好的泛化能力。

增材制造工件上表面形变在线测量方法

建立了以激光位移传感器为测量核心的增材制造在线测量系统,并对增材制造工件进行了在线三维形状测量。首先采用计算点云中两临近点斜率的方法计算工件边缘并测量工件长度;然后对工件点云及数模点云进行粗配准及精配准,并提出了基于z向坐标约束及曲率约束的点云临近点迭代精配准方法;最后将配准后的工件点云与数模点云进行对比,计算工件加工余量不足区域的坐标及范围。实验表明测量系统不确定度小于0.1 mm,长度误差率小于0.1%,测得样件表面4个区域存在加工余量不足风险,实现了增材制造过程中针对工件上表面形变量的三维在线测量。

基于协相关性和傅里叶变换-差分吸收光谱法的臭氧浓度在线测量研究

采用协相关性和傅里叶变换-差分吸收光谱法对臭氧浓度进行了在线测量研究。先创建1套能够用于实验室在线监测臭氧浓度的发生装置,其测量精度可达到0.1×10^(-6);然后应用协相关性对测得的多组背景谱和吸收谱进行分析与计算,得到最优背景谱和吸收谱,进而准确反演臭氧吸收截面,优化臭氧浓度的计算过程;最后采用傅里叶变换-差分吸收光谱法以及逆傅里叶变换法在320~350 nm波段反演臭氧浓度,成功消除系统噪声的干扰,得到反演臭氧浓度的二次方程。

高精度冰刀磨削加工激光在线测量技术

为了满足体育竞赛对高精度冰刀的需求,提出一种高精度冰刀磨削加工的激光在线测量技术。通过线激光传感器在线测量冰刀刀刃轮廓,对测量数据进行低通滤波、小波滤波及中值滤波的组合滤波处理,利用正弦函数对处理结果进行数据拟合,拟合结果与测量数据的误差在0.01 mm以内,重复测量误差在0.004 mm以内,利用项目研制的高精度数控冰刀磨床加工一段半径R=21 000 mm的冰刀圆弧,这段圆弧的粗糙度达到0.3μm、圆度达到4.1μm。采用激光传感器测量该段圆弧,验证测量数据处理的准确性,得出激光测量结果与标准曲线精度误差在0.007 mm以内,满足高精度冰刀在线测量与加工的要求。

弹簧应力松弛载荷的在线测量新方法

目的 准确高效地测量弹簧在应力松弛试验过程中的载荷。方法 针对周期试验法中繁琐的拆装工作和连续试验法中测试效率偏低的难点问题,以周期试验法中可以让“弹簧的总形变量在短时间内发生变化”的事实为依据,通过驱使待测弹簧进一步发生少量变形,将待测弹簧承受的准不变载荷转换为缓冲弹簧的连续变化载荷进行测量。测量后分别对直线进行拟合,便可求得驱动力F_(0),进而可以计算出待测弹簧处于装夹状态时所承受的载荷。结果 得到了一种在应力松弛过程中测量弹簧载荷的新方法,并结合螺旋压缩弹簧的结构特点,介绍了该方法的2种实现方式。当置信度为0.95时,测试结果的置信区间在±2%内,说明测量结果具有较高的可信度。结论 实践应用表明,在周期试验法中,采用该方法能够避免繁琐的拆装过程,有利于降低人为误差;在连续试验法中,采用该方法可以提高测试效率,从而有效地解决应力松弛试验中的载荷测试难题。

基于5G的数控立车在线测量系统设计

针对发电装备制造车间气缸静叶槽加工测量需求,结合5G技术与在线测量技术设计并应用了一套数控立车在线测量系统。通过在数控立车上安装探测头,在5G网络的加持下实现远程指引对刀,完成对气缸静叶槽的不同尺寸的实时参数化测量。系统自动对比误差要求与测量结果,对超出误差的数值进行提醒并生成报告。测量系统改变了传统人工测量模式,提高了静叶槽尺寸测量效率,实现车间精益化生产的目的。