基于磁场反演的三芯电缆电流非接触测量仿真研究

三芯电缆因其敷设工作量小,大量应用于中低压电网线路,三芯电缆的电流检测对于研究电网电能质量具有重要意义。基于磁场的钳形电流传感器具有非接触式传感,操作方便的特点,然而正常稳态运行时三芯电缆三相电流矢量和为零,常规的基于磁场的电流传感器无法对三芯电缆的电流进行测量。因此,提出一种基于磁传感器阵列的三芯电缆电流测量方法,采用COMSOL软件得到三芯电缆周围磁场分布:磁场在周围圆周上呈周期性分布,最大值出现在距离导体最近的位置,磁场幅值受导体距离和电流频率的影响,距离导体越远,电流频率越高,磁场越小。基于该分布,通过磁传感器阵列测量结果反演计算得到三芯电缆的电流,该方法可以准确测量三芯电缆电流的大小,算例误差小于3%,为三芯电缆电流的非接触测量提供了新方法。

基于变容二极管的直流电压非接触测量方法研究

为解决接触式测量技术对原电路的侵入性和安全性问题,根据变容二极管PN结反向偏压下的电容特性,提出了一种基于变容二极管的非接触式直流电压测量方法。该方法通过电场耦合效应感应待测直流电压,通过正弦信号激励和相关测量技术实现变容二极管的电容测量。利用LTspice软件对设计的测量电路进行仿真,并搭建实验测量系统。仿真和实验结果表明:该测量系统可以实现非接触式的直流电压测量,在变容二极管的工作电压范围内,相对测量误差≤2.50%。文中提出的测量方法,摒弃了传统直流电压非接触测量方式中的机械运动部件,具有较好的应用前景。

基于计算机视觉的结构多测点位移与振动特性非接触测量方法

位移是衡量结构舒适性与安全性的一个关键参数,但传统接触式方法测量效率低、成本高且难以精确测量稠密测点位移。为解决以上问题,提出了基于计算机视觉与自适应变分模态分解的结构多测点位移和振动特性非接触测量方法。该方法利用高速摄像机获取冲击力锤作用下悬臂梁振动图像,通过有标靶和无标靶特征检测算法,获取结构在冲击载荷下的动态位移曲线,进一步提出了基于变分模态分解和希尔伯特变换的结构振动频率、阻尼比高精度识别方法。所提出方法利用悬臂梁非接触振动测量试验进行了验证,结果表明:通过圆心检测算法和图像特征检测算法提取位移的最大测量误差分别为0.093 mm和0.046 mm,证明了图像特征检测算法的位移提取精度更高;同时,利用变分模态分解方法对测量的位移信号进行了分离并识别结构振动特征,采用圆心检测和图像特征提取算法获取位移识别的固有频率、阻尼比基本一致。研究成果可为突发事件下桥梁结构多点位移高精度监测与振动特性识别提供一种新的方法,具有成本低、使用方便和测点布设灵活等优势。

高压直流电场非接触测量传感器的设计与研究

电力运营商应定期维护和检修直流设备,确保直流输电系统的安全生产和应用。在设备维护时,必须检测直流设备是否带电,是否超过电场强度安全阈值,以保证操作人员的寿命和设备的安全。本文采用非接触法测量高压直流电场。基于电容式传感器原理,研制了一种自反馈低功耗直流电场传感器。通过反馈调整传感器的范围和灵敏度。通过优化直流电场传感单元结构参数的设计,得出当感应电流信号幅值最大时,感应电极扇形叶片开度叶数为n=6。屏蔽电极与传感电极之间的距离d=3 mm。传感电极采用差分信号输出,抑制共模信号的干扰。传感器标定实验表明,该范围为±65 kV/m,灵敏度系数65.6,精度0.5 kV/m,测量误差小于2%。传感器在内部具有良好的一致性和可靠性±40 kV/m。该传感器不仅可以用于测量高压直流电场的强度,而且在航空航天和气象雷电研究中,具有广阔的应用前景。

基于超声成像的眼压非接触测量方法

目的目前市场上主流眼压测量设备以接触式和刺激性激励为主,使用过程中极易给患者带来不适,更有甚者会导致角膜感染。为了解决这一问题,提出一种超声成像眼压非接触式测量方法。方法对该方法进行有限元分析与实验验证,得到角膜形变仿真计算结果,制作模拟眼并搭建眼压测量实验系统,建立眼压、角膜形变与压力的数学模型,并对该模型进行准确性和重复性验证。结果在某一眼压下,角膜的压平直径和顶点位移分别与压力存在幂函数与线性关系;在恒定压力下,压平直径和顶点位移均与眼压存在幂函数关系,可作为眼压测量指标。通过该方法测得的眼压平均相对误差在8%以下,相对平均偏差在9%以下,重测信度均大于0.9。结论该方法测量结果准确,重复性较好。研究结果为眼压的非接触测量提供一种有效途径,具有较好的应用前景。

高速铁路接触网弹性吊索张力非接触测量方法

为提升高速铁路接触网弹性吊索的服役可靠性与维修安全性,提出一种基于形状反演计算的接触网弹性吊索张力非接触测量方法。首先基于几何原理,定义了表征弹性吊索状态的接触网几何特征参数,并建立基于线路坡道信息的接触网高度修正模型;然后基于抛物线方程,通过对带张力非等高悬挂绳索的受力分析求解出弹性吊索上的吊弦力,再结合力矩平衡原理,推导了接触网几何参数、吊弦力与弹性吊索变形量的静力学关系,建立了弹性吊索的张力与接触网几何形状解析模型。试验表明,相较于有限元仿真计算结果,该解析模型的相对误差平均值为2.3%;相较于11组不同线路位置下弹性吊索张力的直接测量结果,该解析模型的相对偏差平均值为3.8%,验证了该模型的计算精度与工程适用性。利用行业既有技术非接触式测量接触网几何形状参数,再通过该解析模型反演计算弹性吊索张力,实现了弹性吊索张力的非接触测量,从而避免了接触式测量的繁琐准备工作与高空作业风险,大幅度降低了测量所需的配合人员数量,实现了弹性吊索的张力带电监测与性能评估。

圆柱体工件外径非接触测量及误差分析

对于大尺寸的圆柱体工件,传统测量方法难以同时兼顾精度与效率,测量过程中误差的累积也使得结果可靠性下降。为此,基于空间分析几何理论,提出了一种新的测量方法,以实现圆柱体工件的外径测量。通过该方法,测量系统将激光传感器和高精度位移台结合,获得被测件的虚拟轴线,最后,实现具有补偿同轴度误差的大型圆柱体工件非接触式测量。该系统经实验验证后具有较高测量精度和测量效率,测量精度达到4.96μm。

基于非线性接触测量的步进电机故障诊断技术

为实现对步进电机故障的精准诊断,引进非线性接触测量技术,设计了一种步进电机故障诊断方法。将非线性接触测量过程作为一种对信号的时间序列重构过程,使用加速度传感器,主动采集步进电机在作业中的频谱信号;对步进电机在作业过程中的电流、电压和脉冲等参数进行时间域分析,采用短时傅立叶转换方式,处理步进电机作业信号;通过步进电机故障范围确定与故障点查找,完成步进电机故障诊断方法的设计。设计对比实验证明:该方法不仅可以准确识别步进电机作业过程中的采样信号故障,还可以精准诊断步进电机在不同故障状态下的异常电流值。

三维非接触测量方法的原理与应用

随着空间大尺寸工件的检测、数模比对、装配调整、逆向工程及机器人动态校准等工作逐步趋向高效率、高精度发展,三维非接触测量方法越来越广泛地应用于航空航天、汽车制造、风力发电、重型机械、大型模具、船舶工程、冶金工业、大型机床制造等领域。通过对测量原理和方法的分析可以得出,与三维接触式测量相比,三维非接触式测量在技术上具有一定的优越性。

高精度平面构件平面度及壁厚非接触测量装置研制

为实现纯铅、纯锡等软质金属平面构件平面度及壁厚的高精度、非接触式无损测量,本文提出一种基于双激光位移传感器的非接触式测量方法,采用CL-3000型双激光位移传感器以及高精度两维气浮运动平台构建了非接触测量装置,基于Qt开发环境和MATLAB程序,开发了运动控制与平面度、壁厚测量数据采集、处理程序。与三坐标测量比对结果表明,研制的非接触测量装置能够满足软质金属材料平面构件平面度及壁厚的高精度非接触式测量需求。

爆轰实验中接触测量与非接触测量的应用对比

以爆轰实验中常用的电探针测试系统和激光干涉测速系统为例,研究接触测量与非接触测量对爆轰实验测试结果的影响。在平面爆轰波驱动金属飞片实验中,利用电探针测试飞片到达固定位置处的时刻,同时利用VISAR测试飞片飞行速度历史,对两者的测试数据进行对比分析,结果表明:光杆探针与卷筒探针的第一台阶测试结果一致,卷筒探针的第二台阶由于飞溅物等原因,比光杆探针提前导通约0.1μs;3个层面的光杆探针测试结果与任意反射表面的速度干涉仪(VISAR)测试结果一致。分析认为,在爆轰实验中,由于被测物体处于高温高压状态,且运动速度很快,接触测量产生的测力也将随之加大,在固定点位置,接触测量将对飞片上此点的后期运动产生明显影响;对于被测飞片的整体运动,由于电探针尺寸重量等远小于飞片,接触测量在固定点造成的影响对整个飞片来讲可以忽略不计,因此得到与非接触测量一致的测试结果。

一种内径尺寸光电非接触测量方法

基于光三角测量原理,提出了一种内径尺寸的非接触测量方法。对单光三角测量原理进行了分析,给出了相应的内径尺寸计算公式,并建立了解决单光三角法光探头偏心的数学模型。应用单光三角测量原理,结合半导体激光准直技术、现代传感技术、伺服控制技术和计算机技术研制了一种非接触式内径尺寸测量系统。论述了系统的组成和总体结构,并通过实验对系统的测量精度进行了验证。结果表明:测量系统分辨率可达0.01mm,测量极限误差不大于0.03mm,该测量方法是可行的。

非接触测量激光光学探头

阐明了激光三角测量的原理，推导了有关的公式，对影响测量精度的诸因素进行了分析。介绍了基于三角测量原理的非接触激光光学探头的设计，给出了实验结果，展望了应用前景。

利用线阵CCD非接触测量材料变形量的方法

用线阵CCD作为光电传感器非接触测量材料拉伸过程中的变形量,不但比常规的引伸计测量的方法更客观,而且可以测量材料拉伸变形到断裂的全过程。该方法能在X和Y两个方向上同时测量材料变形量,可以获得材料在实验的全过程中两个方向的"应力-应变"关系曲线。采用CCD拼接技术,测量精度可达到1mm,测量范围80mm。

垂直自由下降液膜厚度的瞬时无接触测量研究

在垂直自由下降液膜试验台上,利用CCD(Charge Coupled Device)的图像快速采集功能,获得了不同雷诺数下自由下降液膜流的瞬时流态图像,并用图像处理方法对这些原始图像进行计算机数字化处理。研究了某一区域内瞬时液膜厚度沿流向演化特征和某一位置上液膜厚度随时间的演化特征,并给出了不同雷诺数下平均液膜厚度和雷诺数间的实验关联式。实验结果表明:在雷诺数小于4000时测量精度较准,在雷诺数大于4000时,由于采样设备的影响,误差较大。本文实现了液膜流动特征的无接触测量,为数字图像处理技术应用到薄膜流动特性研究方面做出了有益的尝试。

基于三坐标测量机的大尺寸非接触测量

以立体视觉测量原理为依据,提出了一种基于三坐标测量机的非接触测量方法.将三坐标测量机与视觉测量系统相结合,使测量系统在700mm×600mm×400mm的范围内测量精度达到20μm.该方法既具有三坐标测量机测量的高精度,又有立体视觉测量的非接触性.最后给出了对典型物体的测量结果.对测量结果的分析表明此方案具有简单可行、测量精度高的特点.

封闭玻璃管道内液体折射率的非接触测量

为了实时、原位和非接触测量工业生产过程中封闭管道系统内透明、半透明液体折射率,提出了一种简单的基于玻璃管壁光学特性的液体折射率测量方法。该方法通过涂覆在玻璃管壁外表面上的透射散射层,将入射激光束转换为进入玻璃管壁的大角度分布的透射散射光;透射散射光到达玻璃管壁与液体的界面上后,符合全反射条件的散射光反射到透射散射层上,自动形成与玻璃管内液体折射率值相关的椭圆形暗斑图像。根据椭圆形暗斑长轴长度与液体折射率之间的解析关系,即可实现玻璃管内液体折射率的原位、非接触测量。对几种常见的透明、半透明液体的折射率进行了实验测量,结果表明:该测量方法的准确性与目前商用数字阿贝折射仪相当(±2×10-4 RIU)。该测量方法具有成本低、稳定性好、抗干扰且光源稳定等优点,而且在处理与液体折射率相关的光学图像时无需调试,光照即显,有望用于封闭管道在非常温、非常压状态下液体折射率的实时、自动和非接触在线监测。

基于机器视觉的钢轨轨头非接触测量精度研究

采用基于机器视觉的三角测距原理和光取断面法,开发出将廓形上的激光点进行空间坐标转换的算法,消除了已有方法中借助标定板计算所带来的误差和操作的复杂性,提高了钢轨动态测量的精度和效率.开发了非接触式钢轨检测装置.通过对60轨打磨后轨廓的测量结果与标准廓形的分析比对,验证了开发系统的精度和性能.

连续波激光诱导扩散区温度的不接触测量

激光诱导扩散中曝光区的大小在10μm数量级，其温度分布的测量是比较困难的．该文报道一种曝光区中极微小面元温度的不接触测量．文中介绍了测量原理、实验装置，给出了实验结果，并特地介绍了测量系统的定标．

非接触测量技术发展研究综述

非接触测量方法以光电、电磁、超声波等技术为基础,在仪器的感受元件不与被测物体表面接触的情况下,即可获取被测物体的各种外表或内在的数据特征。详细阐述了部分常用的光学法和非光学法测量技术及相应的测量仪器,说明了这些非接触测量方法的原理、优缺点、精度及适用范围,指出了未来非接触测量技术的发展趋势。