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。

用于氚产生率在线测量的小型背靠背锂玻璃探测器

为了实现强伽马场环境下的造氚率在线测量,研制了小型“背靠背”6Li/7Li玻璃探测器。每块锂玻璃闪烁体的尺寸为3.0 mm×3.0 mm×0.4 mm,闪烁体之间及侧面采用0.5 mm二氧化钛作为反射层,整体尺寸为4.0 mm×4.0 mm×1.3 mm。7Li玻璃探测器测量伽马产生的信号作为6Li玻璃探测器的伽马本底扣除。通过对标准60Co源的伽马射线脉冲幅度谱测量,验证了两个闪烁体对伽马场响应的一致性;在反应堆热中子孔道处和252Cf中子源直照等强伽马环境下测量了脉冲幅度谱,获得的中子伽马信噪比都大于1,表明可以有效扣除伽马本底。验证实验研制的锂玻璃探测器在强伽马场环境下仍能有效甄别伽马,可用于聚变堆和聚变-裂变混合堆实验包层模块内造氚率高精度在线测量。

大型锻件尺寸在线测量技术研究

随着制造业自动化程度越来越高,传统的尺寸测量设备和方法已难以满足大型高温锻件尺寸在线测量的要求。该文阐述大型高温锻件尺寸在线测量系统的重要性,介绍大尺寸工件在线测量的发展现状,指出目前大型高温锻件尺寸在线测量存在的问题,提出一种基于多目视觉的大型长轴类锻件尺寸测量方法,对测量系统进行架构设计,建立计算的数学模型,总结该测量方法特点与局限性,并指出未来进一步探索的方向。

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。

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%。

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。

基于芯棒校准探头定位误差的齿轮精度在线测量

主流的齿轮测量设备大都通过参考球进行探头位置校准,相较于参考球,芯棒不仅安装与操作方便,同时还可以检测机床的静态精度。因此对开发的新型齿轮磨床进行齿轮在线测量时,采用芯棒进行探头校准来实现齿轮测量。为了提高探头定位精度,初步利用最小二乘法(least square method,LSM)拟合芯棒中心来进行探头定位,并在此基础上使用基于AitkenΔ^(2)迭代的算法来补偿LSM的定位误差,进而实现探头位置校准。该方法将非线性拟合迭代过程用线性收敛的数值序列代替,不仅具有较快的收敛速度,同时数值趋于稳定。通过齿廓偏差评估实验证明了该方法的有效性,可对其他齿轮测量时的探头位置校准提供参考。

在线测量技术在大气有机气溶胶研究中的应用与展望

有机气溶胶作为大气颗粒物的主要组成部分,对气候、空气质量和人体健康造成重要影响。鉴于有机气溶胶在大气中复杂的化学结构及其动态变化,对有机气溶胶进行高时间、高化学分辨率的测量是研究有机气溶胶来源及生成机制的关键。本文综述了多种近期发展的有机气溶胶在线测量仪器的结构、工作原理及应用,介绍的仪器包括在线气溶胶质谱仪、热脱附气溶胶气相色谱仪、气溶胶化学分析入口–质子转移反应飞行时间质谱仪、基于气体和气溶胶的过滤器进样口的化学电离质谱仪和萃取电喷雾电离飞行时间质谱仪等。重点总结了近年来这些技术在大气有机气溶胶外场观测中的应用,以及在有机气溶胶组分表征和来源解析等方面的进展。探讨了目前有机气溶胶在线测量中亟待解决的难点,并对测量技术未来的发展趋势进行了展望。

三偏心蝶阀阀座在线测量方法

基于三偏心蝶阀阀座的结构特点和在线加工模型,对几种阀座尺寸的在线测量方法及优缺点进行分析,通过检测方法的优化和先进装备的应用,减少尺寸测量误差,便于关键尺寸在线实时修正,提升了阀座加工精度。

ArF准分子激光器脉冲参数高精度在线测量系统设计与实现

保持激光光源输出能量稳定是光刻的关键环节,需要对深紫外准分子光源脉冲参数进行高精度在线测量。传统的准分子激光器能量测量装置多工作于低重复频率,针对高重频准分子激光器脉冲测量需求,设计了激光脉冲参数在线测量系统,使用峰值保持电路配合模数转换器实现脉冲能量采集,通过建立并仿真峰值保持电路寄生等效模型,优化了高重频准分子激光脉冲峰值保持电路设计方法。所设计的系统在193nm ArF准分子光源平台上测试,实现了准分子光源脉冲参数的在线提取和能量实时高精度测量。经测试,光源在6kHz频率时,系统能量测量值相对于标准能量计的平均相对误差为0.22%,最大相对误差为0.56%,线性度为99.83%,为光刻深紫外准分子光源脉冲参数在线高精度测量系统的实际应用做了有益探索。

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。

在线测量设备的测量系统分析过程研究

发动机关键特性对生产线过程能力要求较高,在线测量技术与统计过程控相结合,可以有效探测异常波动,提升产品一致性。本文主要研究在线测量设备的测量系统分析(Measure System Analyse,简称MSA)方法流程,分别从分辨率、测量系统分析方法研究、测量设备对过程能力的影响及测量设备稳定性分析监控等方面进行分析,判断在线测量设备是否满足测量要求。本文旨在提供一个完整的在线测量设备的测量系统分析流程,为其他在线测量设备提供借鉴经验。

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。

铁路轨道信号在线测量仪补偿电容检定结果不确定度评定

为了保障铁路轨道信号在线测量仪测得的ZPW-2000A轨道电路补偿电容容值准确、可靠,依据JJG(铁道)702—2021《铁路轨道信号在线测量仪检定规程》,利用XHBQ-Ⅰ型轨道信号测试设备综合校验仪,检定铁路轨道信号在线测量仪。介绍检定方案,评定补偿电容检定结果不确定度,并进行验证。结果表明,检定方案满足量值传递要求,能保证铁路轨道信号在线测量仪测量的电容结果准确、可靠。

外夹式超声流量计在线测量结果的不确定度评定

外夹式超声流量计是一种常见的流量测量设备,在流量计量中具有广泛的应用。然而,超声流量计测得值的准确性和可靠性往往受到多种因素的影响。为了保证超声流量计在线测量过程中受测量管道外径、测量管道壁厚和测量液体流速等参数的影响下测量结果准确且可靠,结合JJG 1030—2007《超声流量计》检定规程的要求,针对超声流量计的在线测量过程,将超声流量计测量结果的不确定度分为多个部分进行讨论,对超声流量计的测量结果进行不确定度分析与评定。并通过实验对该方法的有效性进行验证,结果表明,该方法能够有效地对超声流量计测量结果进行评定,具有一定的实用价值。

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。