基于双回路反馈的光纤干涉式GIS局部放电超声传感系统研究

光纤干涉式GIS局部放电超声传感系统受到环境干扰,会导致超声检测灵敏度降低。基于单回路反馈的传感系统能够抑制振动干扰,但长时间工作仍会出现工作点漂移。文中首先分析了单回路反馈传感系统工作点漂移的原因,指出了压电陶瓷迟滞效应的影响;其次,搭建了基于双回路反馈的光纤干涉式GIS局部放电超声传感系统,引入了二次反馈回路以补偿一次反馈回路累积的低频相位调制误差;再次,通过振动干扰下的超声检测试验和GIS局部放电检测试验,证明了双回路反馈传感系统能够长时间保持稳定的超声检测灵敏度;最后,搭建了真型126 kV GIS局部放电检测试验平台,利用双回路反馈传感系统成功检测到了金属颗粒引发的局部放电和跳动声信号,检测到的最小视在放电量为5.2 pC。

微槽式光学谐振腔超声传感效应验证

光学微腔的高灵敏度主要源于其结构在时间和空间上对光场的局域增强作用和频率选择作用。其结构在垂直于波导方向上形成了高反射的边界,进而形成了一种回声腔,使光在波导内来回反射,从而增强了波导内部的光场强度。当外界存在微小的压力波动时,它将引起波导内部的介电常数和压力场的变化,从而改变谐振腔内的模式场分布和传输特性,据此可以实现对微小的压力波动进行高灵敏度检测。该文设计了一种高品质因子(Q)的光波导微槽式环形谐振腔超声传感器,完成器件制备并搭建了测试系统,依据倏逝波效应实现了超声探测。测试结果表明,该传感器的Q为1.38×10^(7),在800 kHz-1 MHz范围内响应平坦,在900 kHz的信噪比可以达到27 dB,灵敏度达到-168 dB。该文设计的传感器可以为水声探测等领域的研究提供关键技术支持。

基于声聚焦结构的局部放电光纤超声传感技术

针对现有本征型光纤干涉超声传感技术中光纤环传感器声耦合效率不足的问题,该文开展局部放电光纤超声传感技术研究。首先,搭建干涉型局部放电光纤超声传感系统,实现超声信号的硬件解调;提出声聚焦结构超声传感单元,建立光纤环传感单元声压灵敏度频域模型;然后,通过仿真计算优化结构,提高声耦合效率。在20~100kHz检测频带内,基于声聚焦结构的光纤超声传感单元相较于现有的圆柱芯轴传感单元峰值灵敏度提升了16.7%,平均灵敏度提升了162.2%。在此基础上,开展变压器油中局部放电的外置式检测实验。结果表明,对于变压器油中悬浮放电模型,声聚焦结构超声传感单元检测的起始放电电压比现有圆柱芯轴传感单元低10.7%,比压电陶瓷换能器(piezoelectric transducer,PZT)低22.0%;传感信噪比相比于圆柱芯轴光纤超声传感单元和PZT分别提升5.3dB和24.5dB。基于声聚焦结构的局部放电光纤超声传感技术可有效地提升对油中微弱局部放电信号的检测灵敏度。

超声传输特性和超声传感系统研究

研究了空气介质中超声波的辐射、传播、散射和接收等规律性 ,作为超声传感系统设计的理论基础和具体参数选择的依据 .简述 3种具有创新性的超声传感系统 :混凝土喷射机械手超声测距测向系统。

超声传感技术在电气设备故障诊断中的应用

针对电气设备发生故障时,故障信息难以实现准确在线诊断,提出了电气设备故障的超声检测方法。简要介绍了超声传感器的结构和原理,然后以电力变压器绕组变形超声检测、真空开关真空度超声检测以及变压器局部放电超声定位为例,阐述了超声检测技术用于电气设备故障诊断的检测原理及方法。结果表明:超声检测方法,具有高可靠性、灵敏度和准确度等优点,在电力系统电气设备工况状态检测和故障诊断中具有良好的应用前景。

基于多超声传感器信息和NeuCube的移动机器人走廊场景识别

为提高室内移动机器人的环境感知能力,针对其常处的结构化走廊场景的分类、Spiking神经网络(SNN)和基于SNN的新型计算模型Neu Cube进行研究。SNN利用尖脉冲传递时、空信息,比传统的神经网络更适于动态、时序信息的分析,以及各种模式信息的识别和分类。此外,SNN更易于用硬件实现。在对Neu Cube的基本原理、学习方法和计算步骤进行讨论的基础上,利用多超声传感信息和Neu Cube对室内移动机器人常处的7种走廊场景进行识别。实验结果表明基于多超声传感信息和Neu Cube的移动机器人走廊场景分类方法可以对7种走廊场景进行有效识别,该方法有助于增强移动机器人的自主性和提高其智能水平。

融合超声传感与视觉图像的智能小车避障设计

基于MATLAB软件及Arduino开发板等硬件,提出并设计了一种融合超声传感和视觉图像技术并能实现主动避障的智能小车。建立单目相机的数学模型,并使用MATLAB的相机标定工具箱进行参数标定,根据标定结果对图像畸变进行校正并实现了障碍物目标的跟踪测距。而后通过MATLAB软件及Arduino开发板调用超声波模块实现对前方障碍物的测距。根据系统结构方案选用合适的硬件搭建智能小车,测试表明,该车能满足不同场景下实现主动避障,为智能驾驶系统设计提供参考。

基于单片机和超声传感的微地震电磁信号远程监测控制方法

采用传统方法对微地震电磁信号实施监测控制时所用的时间较长,且监控到的微地震电磁信号幅度曲线与实际幅度曲线之间的误差较大。为此,论文提出了基于单片机和超声传感的微地震电磁信号远程监测控制方法。该方法利用电源模块、NRF2401无线模块、时钟模块和超声液位传感监测模块组建单片机和超声传感单元,并采集微地震电磁信号。根据相邻道地震信号间的相关性,对微地震电磁信号做相关性运算,去除微地震电磁信号中存在的噪声,有效提高监测准确度。由于其他地震波与直达波的性质存在差异,为此,该研究在分离直达波的基础上,重建震源激发信号,从而实现对微地震电磁信号的远程监控。根据仿真结果可知:该方法的监控效率和准确度均较高。

CO_2焊接超声传感焊缝跟踪控制规则与参数

介绍了一种CO2 焊接非接触超声传感焊缝跟踪系统。该系统采用了Fuzzy -P控制理论。由于控制系统的控制规则、控制参数与控制系统性能密切相关 ,因此 ,要提高系统的控制性能 ,必须对系统的控制规则、控制参数进行优化处理。文中首先介绍了Fuzzy-P控制理论和参数自调整模糊控制规则 ;然后通过计算机仿真研究 ,确定了参数自调整模糊控制的比例因子α1和α2 、系统输出比例因子K等控制参数 ,确定了Fuzzy -P控制的阈值ev。试验结果表明 ,采用计算机仿真研究确定的Fuzzy -P控制规则和控制参数是正确的 ,能够满足实际CO2 焊接超声传感焊缝跟踪系统的控制要求。

基于光纤迈克尔逊干涉仪的GIS内置局部放电超声传感技术

气体绝缘开关设备(gas insulation switchgear,GIS)局部放电超声传感器主要采用外置安装方法。受制于GIS设备内部的复杂结构和SF6气体的强声波吸收率,局部放电产生的超声波信号传达至GIS外壳时往往非常微弱,传统的压电传感器灵敏度难以满足对局部放电微弱声波信号的检测需求。因此,基于光纤传感器的全绝缘和抗电磁干扰特性,提出了一种内置型迈克尔逊超声传感技术,设置仿真和试验研究光纤对于GIS内部电场分布的影响。分析光纤环的尺寸对超声信号检测灵敏度的影响,搭建平台测试光纤超声传感器的频响特性和抗干扰性能。在此基础上,搭建了GIS局部放电检测试验平台开展局部放电检测试验。结果表明:内置式迈克尔逊超声传感光纤环布置在GIS局部放电模型附近后可以检测到8.8 pC的尖端放电、15.3 pC的自由颗粒放电和53.5 pC的沿面放电,且相同放电量下压电传感器未测得有效信号。

基于超声传感技术在污水旋流池测量中的应用

为了能够准确地测量污水旋流池的液面高度,设计了基于超声传感技术的污水旋流池液面测量方法,通过长时间的运行,测量数据完全满足污水旋流池的生产工艺要求。

光纤超声传感系统3×3耦合器输出信号的影响因素研究

光纤超声传感单位通常使用3×3耦合器作为核心干涉部件,其输出信号往往变化范围大、稳定性差,为了分析3×3耦合器输出信号产生不同现象的原因,开展了3×3耦合器输出信号的影响因素研究。应用干涉理论,分析了声信号和环境噪声对3×3耦合器输出信号稳定性的影响。数值计算结果与实验结果表明:声信号与环境噪声共同调制了干涉仪的相位,环境噪声使得3×3耦合器输出信号稳定性差;通过增大声信号幅值,使其引起的干涉仪相位幅值大于πrad,此时3×3耦合器输出信号的稳定性增强。

基于金字塔LK光流法及超声传感的微型无人机障碍识别优化研究

针对在有雾或能见度低的情况下,传统的光流算法在微型无人机障碍物辨识过程中准确性低、适应性差等问题,采用了一种基于金字塔LK光流法结合超声传感的避障方法。主要进行金字塔分布式检测,经超声波传感器探测目标,用测得的光流数据与IMU值融合后进行Kalman滤波处理,与设定的阈值进行比较,判断是否为障碍物,以提高微小型无人机障碍物辨识准确性。通过搭建无人机试验平台,对实验结果进行比较、分析,验证了方法的可行性。

TDK：收购Chirp Microsystems瞄准超声传感领导地位

2月28日，TDK公司宣布与3D趟声传感解决方案供应商Chirp Microsystems达成协议，Chirp将成为TDK的全资子公司。此次收购将强化TDK在指纹传感器、MEMS传感器和压电变送器产品线的技术优势。TDK希耀通过此次收购进一步加强TDK的传感器和执行器业务，提供广泛的传感器产品系列，包括压力、温度、电流和磁性传感器，使TDK成为超声MEMS传感器和解决方案市场的领导者。

基于CNN和超声传感的手势识别及辅助身份认证

基于超声波的非接触式传感扩展了移动设备的交互范围,提出了一种超声传感系统,它可以在多种表面材料上工作,只需要一对声音收发器。该系统使用了多普勒频移和信道脉冲响应来捕捉微妙的手部动作;然后通过卷积神经网络(CNN)从测量的信号数据中提取判别特征,形成对用户手势动作进行识别和身份验证的超声传感系统。在智能手机上实现了超声传感系统,并进行了大量的真实环境实验来评估其性能。实验结果表明:仅使用一个收发器对,它的性能可以与多收发器对实现相媲美;还可以用于多种材料表面,且不需要捕获用户的生物信息即可对用户手势识别,以及辅助身份验证的准确性超过96%。

π相移光纤光栅水听器的超声波传感指向特性

π相移光纤光栅因具有较短的有效光栅传感长度,近年来成为了超声传感领域的研究热点.本研究旨在探究π相移光纤光栅作为水听器应用时对超声波的指向性特性.选取π相移光纤光栅作为超声传感单元,先基于分层介质的声传播理论计算出水中超声波入射时光纤纤芯的应变,再运用基于光学耦合模方程的传递矩阵法计算反射光谱得到光波长偏移.将角度-频率空间分为三个区域,计算了声波频率在1-10 MHz时不同角度下的应变结果和光波长偏移响应特性,并开展了实验研究.结果表明,理论和实验结果具有较高的一致性,π相移光纤光栅在超声波垂直光纤入射时响应最大,随声波入射方向与光纤法向间夹角的增加,π相移光纤光栅的声响应先急剧下降,后在水中直达声波和光纤中导波叠加时出现极大值.此外,π相移光纤光栅的声响应随声波频率增加而降低.本研究对π相移光纤光栅在超声传感中的实际应用具有重要意义.

基于超声波传感技术的温室草莓冠层三维重构与测量

提出了一种基于超声波传感技术的温室草莓冠层三维重构与测量方法,用Matlab软件的interp1()函数、quad函数、surf函数等进行温室草莓冠层曲线、曲面的拟合并完成面积、体积的计算。以6垄温室草莓冠层作为试验对象,采用该系统对其进行3次重复试验,与人工测量结果进行对比。分析结果表明,检测结果的可重复性较好(R2为0.927 5,RMSE为0.135 8 m3),与人工测量结果相一致(R2为0.941 1,RMSE为0.134 5 m3),该方法具有较高的稳定性及可行性。

超声波氧气流量传感计费器的应用

目的探讨超声波氧气流量传感计费器的临床应用效果。方法将112例心血管疾病患者按住院病房单双号分为观察组与对照组各56例。观察组采用超声波氧气流量传感计费器进行自动计费;对照组采用传统计时收费,即护士根据患者氧气卡片上记录的用氧时间手工计费。结果观察组患者用氧满意度显著高于对照组(P<0.01),未因用氧计费发生纠纷。结论超声波氧气流量传感计费器的应用,可减轻护士工作量,确保患者吸氧流量的准确性,保证医疗安全,提高患者满意度,减少医疗纠纷的发生。

超声波传感信号的特性分析

本文从超声波信号测试与信噪比之间的联系、避障测距系统的超声波传感信号与无线电波信号的对比、实际环境下的超声波传感信号传输信道特性与测试三个方面进行分析,希望对超声波传感信号的测试提供有针对性的建议。