空间滤波技术在速度测量方面的应用

空间滤波技术在速度测量方面的应用马宝民李平（山东大学光电子信息工程系济南２５０１００）近几年，随着光电子技术的迅速发展，人们已相继提出和研究了多种用于速度测量的光学方法。其中最引人注意的有三种：即激光多普勒技术、激光散斑技术和空间滤波技术。其中激光多...

利用GPS和数字滤波技术确定航空重力测量中的垂直加速度

航空重力测量数据主要含有两类扰动加速度,一是可用解析式表示的有规则影响,如厄特弗斯改正,另一类是与载体非规则运动有关的非规则影响,主要指垂直扰动加速度。通常有规则影响能精确求出,困难在于精确确定非规则的垂直加速度。目前常用GPS和数字滤波技术相结合来确定垂直加速度。本文概述了这种方法的基本原理,讨论了航空重力测量中有限冲激响应(FIR)低通滤波器设计参数的确定,并设计了实用的FIR低通滤波器,实测数据计算结果表明,利用该滤波器确定垂直加速度的精度为±1×10-5～2×10-5m/s2。

空间滤波、小波变换和神经网络在固体速度测量中的应用

介绍一种利用空间滤波、小波变换和神经网络处理两相流信号的基本方法,首先研究电容传感器的空间滤波效应,并找出固体速度和带宽之间的关系,然后利用小波变换的滤波特性,确定传感器的带宽;通过神经网络确定固体速度和带宽之间的系数。进而求出固体速度。最后给出对实际测量信号的处理结果。

形态滤波和空间滤波在两相流速度测量中的应用

为了快速、准确地对气固两相流速度进行测量,介绍一种利用形态滤波和空间滤波处理气固两相流信号的基本方法,首先研究电容传感器的空间滤波效应,并找出固体速度和电容传感器带宽之间的关系.然后通过对一维形态滤波算法理论进行分析,推导出可用于实时运算的形态滤波方法,此方法具有处理速度快,滤波效果好,适用性广的特点,可应用于多种信号的实时处理中.然后利用形态滤波确定传感器的带宽,进而求出固体速度.最后给出仿真实验结果,仿真实验结果表明:该方法可以满足气固两相流速度的测量要求.

PIV空间分辨率对湍流多点统计量测量的影响

粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV),尤其是平面PIV,因其技术成熟且能提供瞬时流场,被广泛应用于湍流统计特性实验研究。PIV测量的空间分辨率(实验测量中所能解析的最小流场尺度,由图像处理时问询域窗口大小决定)不能准确分辨湍流中的小尺度运动,导致PIV测量获得的湍流多点统计量的定量信息(如速度结构函数、湍流耗散率等)包含一定误差。为定量分析这一误差,本文采用空间滤波模型模拟PIV测量对单点速度矢量的作用,进而推导出PIV测得的速度结构函数及湍流耗散率随滤波尺度的变化规律。为检验该模型,通过模拟示踪粒子在基于均匀各向同性湍流直接数值模拟(DNS)得到的湍流速度场中的运动及PIV系统对其的成像,获得了计算合成的PIV粒子图像,采用标准PIV算法对该图像进行处理,获得了速度场并计算得到了相关的湍流统计量,将其与基于真实DNS数据计算得到的统计量对比,获得了定量的误差信息,并与模型的预测结果进行了对比。研究结果表明:本文建立的模型反映了PIV测量中空间分辨率对湍流统计量的影响。在冯·卡门旋流系统产生的近似均匀各向同性流场中进行了平面PIV测量,针对测量得到的速度结构函数与K41理论结果的误差,采用基于本文模型得到的结论进行了分析与校正。本文工作为PIV测量得到的湍流统计量(尤其是小尺度多点统计量)给出了一个基于理论指导的修正方案。

基于CCD空间滤波器的纳米流体平均速度测量方法

纳米流体作为一种新型的传热介质,其导热系数要比基液高很多,至今对其导热机理的研究仍是该领域的研究热点之一。纳米颗粒运动状态,对于研究纳米流体的导热机理具有重要的意义。从理论上分析了纳米流体激光散斑的形成机理,结合空间滤波速度测量原理,提出了一种基于面阵CCD空间滤波的流体速度测量新方法,通过对散斑图像进行隔行采样、频谱分析和频谱图趋势项提取,获得信号尖峰频率,即可计算出纳米流体速度。最后,搭建了实验装置,对测量方法进行了实验验证。结果表明:相对误差优于6.5%,验证了该方法的可行性。

用激光混频技术测量抛射体和靶样品自由面速度

介绍一种利用激光多普勒效应连续测量抛射体和靶样品自由面速度变化的装置。该装置是对位移式干涉仪的改进，利用空间角度效应可使两光束差频减小1～3个量级，因而极大地扩大了测速范围。

基于线阵图像传感器的新型空间滤波测速仪

为了实现对固体表面运动速度的高精度测量,建立了一套基于线阵图像传感器的新型空间滤波测速仪系统,提出了一种确定系统误差来源的新方法。图像传感器在系统中既作为探测器又作为空间滤波器使用,系统结构得到了很大的简化。在理论上对线阵图像传感器的空间滤波特性进行了分析,并设计了图像传感器的驱动电路、信号采集和预处理电路。测量了由高精度转台作为主动轮的传送带速度和日光灯的发光频率。实验结果表明,传送带速度测量精度在0.77%以内,11 min内的测量不确定度为0.66%;而在不使用成像系统的条件下直接测量日光灯的发光频率时,测量不确定度在0.056%以内,提高了一个数量级。总之,该测速仪能够基本满足传送带表面运动速度测量的实时、非接触、稳定和高精度等要求。

采用LCD投影实现三维曲面测量技术研究

本文研究了采用LCD光栅投影形成结构光的立体视觉传感器进行三维曲面测量的方案。通过LCD光栅编码 ,投射规则的序列图案到被测曲面 ,实现被测曲面上点的空间编码 ,然后对投影点由粗到细进行匹配 ,从而获得高精度空间匹配点 ,经过标定的传感器即可计算出空间匹配点的三维坐标 ,从而完成曲面测量。由于LCD投影图案易于控制 ,速度快 ,定位精度高 ,机械结构简单 ,所以该方案测量速度快 ,同时可获得较高的测量精度。

空间滤波测速的视频方法

本文论述了对动态图像进行空间滤波处理检测移动物体速度的方法 ,并讨论了空间滤波器的设计。该方法综合利用了图像处理与空间滤波技术 ,具有原理简单、快速实用的特点 。

基于电容式传感器空间滤波效应测速原理分析

The basic principle of solids velocity measurement based on spatial filtering effect of capacitive sensor is presented.The theoretical response of capacitive sensor electrodes to permittivity impulse signals is derived, The relationship between the frequency bandwidth of capacitive sensor and solids velocity has been found. At last the method is discussed.

空间静电加速度计研究之进展

介绍了空间静电加速度计的发展过程和已经达到的精度。

小波变换在两相流速度测量中的应用

介绍一种利用空间滤波和小波变换处理两相流信号的基本方法 ,首先研究电容传感器的空间滤波效应 ,并找出固体速度和带宽之间的关系 ,然后利用小波变换的滤波特性 ,确定传感器的带宽 ,进而求出固体速度·最后给出对实际测量信号的处理结果·

基于线阵CCD的空间滤波测速算法关键参数研究

介绍了基于线阵CCD的空间滤波器的基本架构与原理,并通过MATLAB工具对基本型空间滤波器的算法进行了仿真验证;针对基本型空间滤波器频谱中存在的严重的基频干扰问题,提出了一种差分算法来解决,并进行了计算机仿真验证和真实皮带轮运动视频验证;对空间滤波器的各项参数设置对测量效果的影响进行了分析与仿真,确定了光栅周期宽度、周期数、CCD像素值、ADC采样分辨率、采样时间长度等参数的选择范围。基于线阵CCD结构的空间滤波器具有成本低、安装调试简单、噪声低等特点。

某型加速度计装配技术问题研究及对策

通过对某型加速度计装配过程各环节分析研究,找出了影响加速度计失准角超差的因素,有针对性地提出解决措施,并经批量生产验证,切实提高了加速度计生产合格率,取得了较大的军事和经济效益。引言某型加速度计是某型导弹飞行控制舱配套使用的核心惯性测量组件,安装在导弹相互垂直的空间三维方向上,通过敏感相应方向的加速度,输出与输入加速度成比例的电信号,为控制系统提供准确加速度数据。

基于线阵CCD空间滤波效应的航空相机像移速度测量方法

基于空间滤波测速原理,提出了利用线阵CCD空间滤波效应进行航空相机像移速度测量的新方法。对线阵CCD输出图像进行隔行采样,模拟了多狭缝的空间滤波特性,实现了对航空相机像移速度的光学非接触测量。通过研究空间滤波器的功率谱密度函数,对影响线阵CCD空间滤波特性的关键因素进行了特性分析,并在实验上验证了利用线阵CCD推扫图像模拟多狭缝空间滤波器测量像移速度的可行性。结果表明,对于5～53.2mm/s范围内的像移速度,测量误差导致的像移量误差不大于1/3pixel,能够满足航空相机像移补偿精度的要求。

TDLAS气体浓度反演的状态空间方法

针对基于可调谐激光二极管吸收光谱技术(TDLAS)的气体浓度测量系统,建立了气体状态空间模型,并将卡尔曼滤波算法应用于TDLAS浓度反演中。实验表明卡尔曼滤波可以很好地消除测量噪声和模型误差对实验结果的影响,与最小二乘拟合的方法相比,在相同信噪比下反演精度可以提高1倍以上。

遥感、光谱和成像的快速测量

牛津大学的研究人员开发出一种克服了传统光学仪器的速度限制的测量技术,可在光学传感、光谱和成像方面实施快速连续单发测量。这项发明将光脉冲的频谱映射到强度模拟频谱的时域波形上,从而允许单像素光电探测器以大大超过使用传统空间域光谱仪所产生的扫描速度捕获光谱。

永磁同步电动机直接转矩控制策略研究

研究了基于无速度传感器技术的永磁同步电动机直接转矩控制策略,该策略将空间矢量脉宽调制技术应用到了电压源逆变器的开关序列选择中;通过滞环控制器控制磁链和转矩,消除了脉宽调制的延迟;采用低通滤波器实现了电压和电流的谐波抑制。仿真结果表明,采用该策略后,电动机的实际速度与不同转矩响应下的预计速度相似,加速到参考速度所需的时间很短,跟踪也很好。

常用f-k域多次波压制方法浅析

多次波压制是我们关注的处理技术，利用一次波与多次波速度等方面差别在f—k进行速度区分，分四步完成。优点是低于所选NMO速度的多次波均能得到压制。缺点由于要进行傅立叶的正反变换，要注意空间方向的采样间隔过大以及采样点数不足的问题，同时要防止傅立叶变换后采用f—k滤波器出现的频率折叠和环绕效应，否则会导致一些假同相轴的出现。