基于电极模态切换的半球谐振陀螺自校准方法

针对因受加工技术、加工条件以及外部环境因素等影响,半球谐振陀螺在力平衡模式下输出零偏稳定性及重复性变化较大的问题,提出一种基于模态切换的陀螺自校准方法。基于半球谐振陀螺二阶振动模态机理,建立理想状态下谐振子运动方程,并分析推导了谐振子在阻尼不均和频率裂解等非理想因素影响下的运动模型和参数控制方程。根据谐振陀螺输出漂移特性,提出了一种基于电极功能切换的半球谐振陀螺自校准方法。通过相关实验,分析比较了电极模态切换前后陀螺输出稳定性及重复性,实验结果表明,陀螺零偏稳定性提升1.8倍以上,陀螺零偏重复性提升90.5%,所提方法能有效估计及补偿陀螺漂移,提高半球谐振陀螺输出的稳定性和重复性。

大型飞机多支柱交联式起落架一体化载荷校准及建模研究

针对某大型飞机多支柱交联式起落架结构受力及传力特点,首次采用一体校准、独立建模的载荷试验方法,三支柱起落架侧挂正向一体安装、一体加载,解决了多支柱之间的载荷影响问题。根据交联式多支柱结构受力及传力特点,进行应变电桥及载荷工况设计,载荷工况既包括常规的单支柱加载,还包括满足多支柱影响的两支柱及三支柱组合加载工况。提出了多支柱广义响应系数概念,并通过广义响应系数对支柱之间的影响效果进行分析,显示支柱载荷向前单向传递,后支柱影响紧邻前支柱,前支柱不影响后支柱。据此提出了支柱独立建模、载荷逐次迭代、基于广义响应系数的支柱消扰载荷建模方法,获得了满足精度要求的载荷模型。

PCM设备电流参数在片校准方法研究

针对PCM设备电流参数无法在探针端进行在片校准问题,提出了一种电流参数在片校准方法。利用半导体工艺中薄膜溅射法、离子注入法,研制在片取样电阻标准件,通过组建有温度控制的定标系统对标准件进行定标,测量结果可溯源至直流电阻参数国家最高基准。PCM设备对在片取样电阻标准件施加电压,并联标准电压表,通过加压测流的方法实现对电流参数1 nA~100 mA的在片校准,有效解决了PCM设备电流参数在片校准问题,保障了该设备电流参数在探针端的准确性。

基于直驱并联机构的六自由度振动校准系统研究

直驱并联机构六自由度振动校准系统可以实现高精度和多自由度的运动模拟和校准,具有良好的应用前景。为了解决平台驱动关节滑块位置跟踪精度低的问题,对该机构进行动力学力矩前馈补偿分析。利用虚功原理建立该机构动力学模型,提出一种基本伺服算法与动力学前馈补偿相结合的控制策略。在实验样机上进行力矩前馈补偿,实验结果表明,在开放伺服程序增加力矩前馈补偿后,可以降低该机构在运动时的跟随误差,进行不同幅值单自由度正弦运动时,跟随误差分别下降40.32%、39.04%、43.24%、48.19%。并对振动台进行了性能检测,在平台基础上,搭建激光测量系统和数据采集模块,进行传感器校准和性能分析,平台横向振动比较小,谐波失真度均小于2%,平台具有较好的稳定性和性能。

基于光栅尺测量的明渠流量计校准装置及其在线校准方法研究

明渠流量计是监测水流量的一种计量器具,广泛应用于各行各业。因其不便拆卸、堰槽设计不规范、校准方法缺失等原因,使得明渠流量计在线溯源成为业内亟需解决的难题。该文开发出一款基于光栅尺测量的明渠流量计校准装置,并应用该装置研究出模拟液位法的明渠流量计在线校准方法。该方法克服了标准液位计法及流速面积法等现有溯源方法存在的不足,具有操作简便、测量准确、模拟水位可调、过程智能化等特点,为明渠流量计在线溯源提供技术支撑。

标准核燃料组件几何轮廓校准装置的研制

针对标准核燃料组件竖直状态下几何参数溯源需求,研制了一种标准核燃料组件几何轮廓校准装置。该装置以空间坐标测量为理念,利用多路接触式传感器作为轮廓测量采集单元,结合测量工作台高度位置获得轮廓坐标。通过直线度及扭转度测量与误差补偿,进一步提高了几何轮廓测量精度;并使用集成运动控制和专用测量软件,实现了标准核燃料组件几何轮廓参数(直线度、扭转度、垂直度、平行度)的自动检测。通过分析及实验验证,几何轮廓参数中直线度和平行度测量标准不确定度为0.01 mm,扭转度测量标准不确定度为0.007 mm,垂直度测量标准不确定度为0.017 mm,说明该装置能够满足标准核燃料组件的溯源需求。

基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置

为满足时变几何量的瞬时动态测试需求,研制了一种基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置。该装置采用直线运动导轨和运动发生器、长度标准器激光干涉仪,以基于GNSS驯服时钟的同步触发器实现同步测量并确保时间准确稳定,并使用动态校准软件实现控制一体化。经综合分析激光干涉仪的最大允许误差、直线运动导轨的直线度、环境因素、触发信号间时延及激光干涉仪测量时延等因素,该装置的长度示值的测量不确定度为Q[1.8μm,3×10^(-7)L](k=2)。与同型号激光干涉仪的比对实验和激光跟踪仪瞬时长度测试实验,证明了不确定度评定的合理性以及该装置在瞬时动态准确度测试中的可行性。

面向乳腺超声分类的低尺度形态特征重校准方法

针对乳腺超声图像具有类内差异大、类间差异小以及结节形状复杂多变等问题,提出一种形状特征重校准的乳腺超声图像算法,实现乳腺超声的自动化诊断.首先,构建端到端的网络模型,采用渐进训练方式,充分学习图像中更具辨别力的区域,获取更细粒度的特征信息;其次,提出分区打乱机制,降低网络中打乱图像时破坏结节区域所产生的噪声;然后,将模型底层提取的特征与通过掩膜图像获得的形状特征进行重校准,提出低尺度重校准损失函数;最后,构建一个包含1550张乳腺超声图像数据集LSRD(low-scale recalibration database),验证所提方法的有效性.实验结果表明:本文模型在LSRD上准确率94.3%、敏感性91.2%、特异性93.6%、ROC(receiver operator characteristic curve)与坐标围成的面积(area under curve,AUC)为0.941,均优于对比模型;在BUSI(breast ultrasound image)数据集上,相较于对比模型,其分类精度提升3.3%.

声校准器声压级计量比对研究

声校准器是空气声声压量值传递的主要标准器之一,既作为声学计量标准中的标准器,又作为计量器具广泛应用。为考察国内实验室声校准器声压级测量量值准确一致程度,考核声校准器计量标准、环境条件、人员水平、方法、数据处理、管理能力等方面的实际水平和能力,国家市场监督管理总局组织了声校准器声压级量值计量比对,中国测试技术研究院作为主导实验室,参比实验室包括主导实验室在内的6家国内计量技术机构。文章介绍了声校准器声压级的测量原理与比对实施过程,应用归一化偏差对测量数据进行处理,分析了比对数据与结果,验证了参比实验室的比对结果具有较好的一致性,针对一些技术问题提出了建议与解决方法。

里德堡原子电场传感器的自校准性解析及测量不确定度评定

传统电场传感器需要标准场或更高准确度等级的传感器进行校准,而基于原子固有能级结构和光谱特征的里德堡原子电场测量可溯源至基本物理常数,量子传感自带校准功能。该文阐述了里德堡原子与外场相互作用的量子相干效应,说明了里德堡原子传感器的电场测量原理,并解析了其自校准性。基于所构建的针对低频电场的里德堡原子传感测量系统,分析了误差来源,定义和计算了各种不确定度分量,得到合成相对标准不确定度为3.885%;保守考虑,在大于或等于95.45%的包含概率下得到扩展不确定度为7.77%。在此过程中,明确了不确定度的主要影响因素并提出了减小其影响的建议。最后给出传感系统实测电磁诱导透明(EIT)光谱频移量与电场强度之间的拟合函数,拟合确定系数达到0.9969,验证了所构建的低频电场量子测量系统的准确性。

一种基于频差自校准的高精度RC振荡器

提出了一种基于频差自校准的高精度RC振荡器。通过对PTAT高频环形振荡器时钟计数,得到RC振荡器和参考时钟的计数偏差。数字自校准电路通过电阻阵列校准参考电压,减小计数偏差,进而得到稳定的振荡频率。参考时钟仅在工作前校准,实际工作中不需要额外的参考时钟。该RC振荡器采用CSMC 0.18μm工艺,工作电压为1.8 V。仿真结果表明,该电路可以产生2 MHz的稳定振荡频率,整个系统的功耗为48.4μW,启动时间小于15μs。在-40~125℃温度范围内,振荡频率变化率小于±0.2%。在1.70~1.98 V供电电压范围内,振荡频率变化率小于±0.25%/V。

基于图像视觉检测技术的激光标线仪校准装置研究

针对传统激光标线仪靶标测量方法难度大、人工读数困难且效率低的问题,基于图像视觉检测技术,设计了激光标线仪校准装置硬件系统及软件算法。通过数据采集单元、靶标系统单元和多功能升降工作台单元搭建出系统硬件装置。采用图像预处理方法将原始图像激光线与背景分割,提取出基准中心原点并进行系统标定,利用骨架提取算法拟合出激光测量线,计算出计量特性的偏移量,并根据算法设计出交互软件,自动测量和保存数据。最终通过所研制的校准装置和传统校准方法,校准同一激光标线仪进行比对实验,实验结果|E_(n)|≤1,结果判定为满意,验证了校准系统的可行性。

一种基于虚拟仪器技术的视频分析仪校准装置

针对视频分析仪校准中主要标准器停产以及校准过程繁琐的问题,基于虚拟仪器技术,在LabVIEW开发环境下,利用M4i.6622-x8任意波形发生卡作为信号发生模块,开发了一种视频分析仪校准装置。实现了视频分析仪基本参数和失真参数的校准,给出了亮度电平、色度电平、色度相位等视频基本参数和行倾斜、k_(p)系数(2T脉冲k系数)、色度-亮度增益差、色度-亮度时延差、亮度非线性失真等视频失真参数的校准信号产生过程。经过实验,技术指标可达到如下:亮度电平为±0.2%,色度电平为±0.2%,色度相位为±0.1°,行倾斜为±0.1%,k_(p)系数为±0.1%,色度-亮度增益差为±0.2%,色度-亮度时延差为±3 ns,亮度非线性失真为±0.2%;优于TG2000可编程视频信号发生器,满足视频分析仪校准要求。

一种基于ASME V的管状校准试块的优化

通过结合ASME V第4章中关于超声波检测对于管状校准试块的技术要求,介绍了一种基于ASME V的管状校准试块的优化,主要优化了管状校准试块的样式、管径及其加工、试块厚度、反射体、长度、端头型式等参数,优化设计后能够减少试块的数量和质量,利于携带,对工程实践应用有一定的实用价值。

锚框校准和空间位置信息补偿的街道场景视频实例分割

街道场景视频实例分割是无人驾驶技术研究中的关键问题之一,可为车辆在街道场景下的环境感知和路径规划提供决策依据.针对现有方法存在多纵横比锚框应用单一感受野采样导致边缘特征提取不充分以及高层特征金字塔空间细节位置信息匮乏的问题,本文提出锚框校准和空间位置信息补偿视频实例分割(Anchor frame calibration and Spatial position information compensation for Video Instance Segmentation,AS-VIS)网络.首先,在预测头3个分支中添加锚框校准模块实现同锚框纵横比匹配的多类型感受野采样,解决目标边缘提取不充分问题.其次,设计多感受野下采样模块将各种感受野采样后的特征融合,解决下采样信息缺失问题.最后,应用多感受野下采样模块将特征金字塔低层目标区域激活特征映射嵌入到高层中实现空间位置信息补偿,解决高层特征空间细节位置信息匮乏问题.在Youtube-VIS标准库中提取街道场景视频数据集,其中包括训练集329个视频和验证集53个视频.实验结果与YolactEdge检测和分割精度指标定量对比表明,锚框校准平均精度分别提升8.63%和5.09%,空间位置信息补偿特征金字塔平均精度分别提升7.76%和4.75%,AS-VIS总体平均精度分别提升9.26%和6.46%.本文方法实现了街道场景视频序列实例级同步检测、跟踪与分割,为无人驾驶车辆环境感知提供有效的理论依据.

区域感知校准的自适应人群计数与定位方法

密集场景下准确人群计数和定位,对于保障公共安全具有重要的意义。针对密集人群计数与定位易受人群分布不均、背景干扰等因素的影响,导致计数定位不准确的问题,提出一种基于区域感知校准的自适应人群计数与定位方法。通过构建金字塔结构提取人群图像的多尺度特征,增强特征关联性,并设计可变形几何自适应模块学习不同分布的人群几何特征,以增强对人群分布不均的适应性。在此基础上,提出区域感知和区域校准模块,提取全局上下文特征和区域特征,克服了背景干扰造成的定位与计数不准问题。接着通过双分支卷积预测通路,输出生成点的预测位置和置信度分数,以提高网络的定位与计数精度。最后提出改进二分图最大匹配Hopcroft-Karp算法对真值点与预测点进行匹配校准,从而完成人群定位与计数。实验结果表明,所提方法分别在公开的ShanghaiTech Part A和Part B数据集、NWPU-Crowd数据集、UCF-QNRF数据集上评价指标均优于对比算法,且定位精度较P2Pnet分别提高了3.5%、6.1%、11.3%和8.1%,能够有效提高人群定位与计数的准确度。

电压自校准的高精度多通道应变信号采集模块

针对现有应变采集设备存在采集精度低、测量范围窄、通道数较少、校准繁琐等问题,设计了一种具备电压自校准的高精度多通道应变信号采集模块,模块以高精度模拟调理转换电路为核心,结合电子线路噪声理论仿真与分析,由自校准电路对采集通道进行校准,通过补偿远端传输线的激励电压,实现了48通道大应变信号与差分电压信号的高精度测量。测试结果表明:应变信号测量范围可达±100000με,测量精度优于0.05%FS;电压信号测量范围可达±15 V,测量精度优于±(0.025%RD+500μV),准确度高,具备较好的稳定性和通用性。

一种基于标准样品浓度稀释的在线氚监测仪校准装置

为解决在线氚监测仪的现场校准问题,开展了在线氚监测仪现场校准方法研究,主要包括现场校准装置的机械构造、工作原理、校准装置量值的确定,以及需要开展的校准项目。利用该现场校准装置和氚活度浓度标准装置,对同一台在线氚监测仪进行了校准比较,结果表明两者的校准因子分别为1.07和1.05,相对偏差约为2%,该现场校准装置具备量值传递的能力,可满足现场校准要求。此外,该校准装置具有便携性、可操作性和可拆分的特点,可保证现场校准不受场所作业空间的限制,适合在现场进行校准实验,可解决国内在线氚监测仪设备无法溯源的问题。

基于人工智能技术的雨量校准故障诊断与预警辅助系统研究

基于人工智能技术的雨量校准故障诊断与预警辅助系统,通过气象观测数据“云”获取设备计量数据进行预处理,采用多种数据驱动和人工智能算法,利用深度学习及神经网络,对采集的数据进行分析,对数据样本进行训练学习,诊断设备是否存在故障并对设备存在的风险进行预警判断。采用神经网络分析设备故障,根据分析出的设备故障情况,系统以大数据为核心、智能算法为底层逻辑模式分析并推送解决方案,有效地提升了户外计量工作效能,对气象自动站其他高精度传感器检定、校准的多源数据分析和诊断具有较好的开拓意义。

考虑电磁干扰的差动式电容力矩传感器动态校准方法

在差动式电容力矩传感器校准过程中,受设备电磁干扰的影响,造成校准结果存在较大偏差。为解决这一问题,在考虑电磁干扰的前提下,提出差动式电容力矩传感器动态校准方法。在差动式电容力矩传感器存在电磁干扰的情况下,采用小波变换方法抑制传感器中的电磁干扰。通过差动式电容力矩传感器的组成结构构建参数化数学模型,获取动态激励和结构响应两者之间的频域传递关系,利用最小二乘法分析传递函数的频域几何关系式,对传感器展开动态解耦和动态补偿。通过冲击剪断装置形成的力矩信号对传感器动态标定,利用检测电路测量阶跃信号对标定结果校准,完成差动式电容力矩传感器动态校准。实验测试结果表明,所提方法可以获取满意的动态校准结果。