小惯性热电偶动态校准及频域分析

发动机进气温度畸变影响发动机的稳定性,通常使用小惯性热电偶来测量其快速变化的气流温度。为准确全面获取小惯性热电偶的动态特性,提出了一种小惯性热电偶的动态特性校准及评价方法,并阐述了小惯性热电偶动态校准装置的构建、校准试验以及频域分析。采用脉冲激光器与校准风洞相结合的小惯性热电偶动态校准方法,通过幅频特性和相频特性分析,拓展了小惯性热电偶的动态特性评价方法。用该校准方法对小惯性热电偶进行动态校准,结果A类相对不确定度最大值由7.2%减小到2.4%,可应用于30 ms以下量级快响应温度传感器的动态校准,为发动机进气温度畸变等高频动态温度测量提供技术参考。

基于固定/PTZ摄像机系统的开阔水域小目标船舶主动式跟踪方法

仅依靠当前的闭路电视(closed-circuit television,CCTV)系统,往往难以主动跟踪并拍摄内河船舶清晰的图像。针对上述问题,研究了基于固定/平移-倾斜-对焦(pan-tilt-zoom,PTZ)摄像机系统的开阔水域小目标船舶主动式跟踪方法。采用基于虚拟四边形的三层联合标定模型对固定摄像机和PTZ摄像机进行联合标定,将虚拟四边形内的图像坐标与PTZ摄像机的平移角和倾斜角一一对应;引入虚拟四边形的概念,有效过滤虚拟四边形外目标的干扰,提高小目标船舶的检测准确率;利用透视n点(perspective-n-point, PnP)问题算法和虚拟四边形顶点的图像坐标,得到图像坐标与世界坐标间的映射关系,再利用Pan-Tilt-Height(PTH)模型将虚拟四边形中目标的世界坐标转化为PTH坐标;在小目标跟踪过程中,通过连续检测虚拟四边形中船舶边框质心的图像坐标,即可计算得到PTZ摄像机的平移角与倾斜角,从而实现实时主动跟踪的目的,并尽最大限度的保持船舶目标处于PTZ摄像机图像的中心位置。选取湖北省孝感市春晖湖和武汉市汉江中法桥段这2处真实场景,进行可靠性和有效性验证,实验结果表明:①利用改进的目标检测方法对固定摄像机图像中的船舶进行检测,F1-Score分别为96.82%和97.62%;②利用研究的主动式跟踪方法跟踪运动船舶时,PTZ摄像机的跟踪失败率为4.63%。本文研究的主动式跟踪方法的跟踪速率可以达到18.55 fps。

基于经验值ξ因子小样本图像二维至立体视图实现

面向小样本目标,给出了一种基于经验值ξ因子小样本图像二维至立体视图实现的方法.1.目标小样本原始特征点提取,基于二次元等方法构建射映、旋转、缩放和平移等变换阵;2.获得基于小样本的构建因子旋转变换量和平移变换量;3.基于变换把平面点逆映射成三维空间点;4.设定经验值ξ因子、无限逼近创建贴片;5.经迭代构建最优目标.实验结果表明,本方法对小样本重建计算量低、效率较高、重建视图可视性好.

高精度小区播种机自校正系统研究

在小区育种试验的播种环节过程中,小区行长和间隔的精准控制尤为关键,现常用的控制方式为北斗定位系统控制和编码器控制,但目前民用的北斗定位模块经过差分处理后,基本上接收北斗卫星发送的信号频率只能达到20 Hz,造成整个控制过程不是连续的。根据编码器的基本原理可知,控制精度虽低于北斗卫星,但编码器两个脉冲发送间隔低于北斗定位系统接收频率。为此,将编码器与北斗定位系统相互融合,设计了一种高净度的小区播种机自校正系统。大量田间试验结果表明:所研究的小区播种机自校正系统能够将小区长度误差精度控制在0.67%以内,相较于传统的编码器和北斗定位模式而言精度大大提升。

基于Lasso-Huber的近红外光谱特征波长选择方法及应用

在近红外光谱(NIRS)波长筛选过程中,当变量数目远大于样本量时,特征波长的选择是一个极具挑战性的问题。Lasso与Elastic Net算法虽被用于大维小样本数据的变量选择,但二者均以最小平方误差作为损失函数的度量方法来选择特征变量。因此,当样本中含有异常点时,经两种算法建立的模型对异常点更加敏感,导致模型向异常点偏移,鲁棒性降低。针对上述问题,采用Huber函数作为损失函数,提出了Lasso-Huber法进行近红外特征波长选择,结合偏最小二乘(PLS)方法建立安胎丸质控指标成分的定量校正模型,并与全波长建模、 Lasso与Elastic-Net方法波长选择后建模的模型性能进行对比。本实验采集21批安胎丸的近红外光谱数据共116条,其中101条数据作为校正集,采用留一交叉验证法对模型进行内部验证,另外15条数据则作为验证集用于外部验证。对于校正集中的异常光谱,使用基于主成分分析(PCA)的马氏距离法(MD)进行检测。以安胎丸的质控指标成分之一阿魏酸为例,采用Lasso、 Elastic-Net和Lasso-Huber方法分别筛选了安胎丸样品无异常光谱中69、 155和87个特征波长。其中Lasso-Huber法结合PLS建立的预测模型效果最佳,外部验证的RP2和SEP分别为0.953 1和0.058 7。此外,通过对校正集中是否包含异常光谱的校正模型预测性能对比发现,Lasso-Huber法在包含异常光谱的建模中更具优势。结果显示,Lasso-Huber算法优选出最佳波长点数为88,结合PLS建立的模型性能R_(v)^(2)为0.967 3,而Lasso方法的R_(v)^(2)为0.840 5, Elastic-Net方法的R_(v)^(2)为0.834 7,全波长建模的R_(v)^(2)为0.852 0。可见,在含有异常光谱的样本中,Lasso-Huber法不仅减少了特征波段的数量,同时降低了算法对异常光谱的敏感性,提高了模型的准确度和鲁棒性。从简化模型的角度上比较,Lasso法和Elastic-Net法的建模时间分别为61.826 0和79.959 9 s,而Lasso-Huber建模时间仅为1.360 8 s,因此,该算法更有望未来集成于实际生产应用的近红外光谱建模软件中。

面向小目标的自校正YOLOv5检测增强算法

为了解决汽车智能驾驶精度不够高、小目标漏检和误检的问题,提出了一种基于自校正卷积的YOLOv5s的道路目标检测算法。该算法主要设计了一种自校正卷积网络,通过深层特征提取以及特征融合来提高检测精度以及对小目标的检测能力。对自校正卷积网络进行轻量化处理,减少模型的大小以及训练过程中的参数量。增加小目标校正检测层,输出检测小目标的特征图。设计了SAIoU损失函数来代替目标框回归中的CIoU损失函数,加速目标框的回归。在公开的自动驾驶KITTI数据集和BDD100K数据集上对该算法进行了测试,检测的平均精度均值(mAP)分别可达到95.1%和53.1%,相比于YOLOv5s算法分别提高了2.1百分点和4.2百分点。与其他算法进行对比实验,在检测精度和小目标检测能力上具有一定的优势,并且轻量化的自校正卷积网络在模型大小上相比于未进行轻量化处理的自校正卷积网络压缩了35%,提高了实时性。结果表明该算法能够满足实时性,能够提升检测精度以及小目标检测能力。

基于有源匹配技术的EMC测试天线设计与实现

针对低频段无源小型化EMC(Electromagnetic Compatibility)测试天线多为电小天线导致的天线系数高以及测试灵敏度低的问题,文中基于有源匹配技术分别对加载负阻变换电路和场效应管高阻输入电路的电小天线进行仿真分析。结果表明,场效应管高阻输入电路在降低天线系数和电路稳定性方面均优于负阻变换电路,有助于EMC测试天线的小型化设计和实现。加载场效应管高阻输入匹配电路的小型化EMC测试天线的测试结果表明,在2~30 MHz频带内,与未加载场效应管高阻输入匹配电路的EMC测试天线相比,该天线系数改善可达22~46 dB。

小尺寸零件的无标志点扫描测量方法

小尺寸零件的表面积小、结构复杂,传统标志点拼接方法需要在零件表面人工粘贴标志点,导致表面的测量数据缺失出现孔洞。基于特征的点云拼接方法要求零件表面具有易区分的几何或距离特征,不适用于包含重复性特征的回转体零件。本文提出一种基于机械拼接的无标志点扫描测量方法,不需要粘贴标志点,不依赖于零件表面特征。首先,采用基于摄影测量的相机标定方法得到相机的高精度内外参数,重建标定板上靶点的高精度三维坐标,接着通过跟踪编码靶点的位置建立转台不同转角对应的旋转矩阵,进而解算出转轴方向向量和轴上定点坐标,实现转轴和相机的同步标定。在完成两个转轴位姿精确标定的基础上,利用转台转角构建旋转拼接矩阵,实现多视角点云粗配准。最后,基于法向迭代最近点算法(Normal Iterative Closest Point,NICP)完成点云的精配准。实验结果表明:使用靶点跟踪法标定后的两转轴夹角误差较传统的标准球拟合法低0.023°,标定后测量标准球的整体平均尺寸误差小于0.012 mm;在小尺寸零件自动化测量时,机械拼接方法在精配准后的点云拼接效果与标志点拼接方法相近,且拼接稳定性更高。机械拼接方法适用于无法粘贴标记点的小尺寸零件三维形貌测量场景。

一种用于小景深相机的快速标定算法

高速在线视觉测量系统中,小景深相机难以从不同方位获取标定物清晰图像,从而导致张氏标定算法无解或计算误差较大,为此提出一种用于小景深相机的快速精确标定算法。获取位于待标定平面和与之平行平面上的一组标定物图像,线性求解得到相机镜头光心到待标定平面的高度,并根据相机姿态简化旋转矩阵,最后利用位于待标定平面的标定图像计算出相机内外参数。实验结果表明,标定图像组数最好取在13组左右,但仅采用一组标定图像也可以实现较高精度标定。在相机景深较小的情况下,该方法重投影均方根误差小于0.74 pixel,标定精度较张氏方法提高了约33%。

某中小口径武器用梯度硝基发射装药效应

针对某中小口径武器发射烟焰大、刺激性气味强等问题,采用化学脱硝法,制备了不同脱硝程度的梯度硝基七孔发射药,对其理化性能、静态燃烧性能、内弹道性能、发射有害现象进行了研究,并基于最小自由能法,研究了樟脑钝感剂用量与脱硝程度对发射药可燃气体(CO、H_(2))含量、未氧化碳值的影响规律。结果表明:随着脱硝程度的增加,发射药的爆热从4001 J·g^(-1)降低至3517 J·g^(-1),弧厚从0.92 mm降低至0.89 mm、安定剂含量从2.60%降低至1.95%、安定性未发生变化,最大动态活度对应的相对压力Bm增加至0.66,燃烧渐增性逐渐提升;在相当膛压下,发射药燃烧渐增性越好,弹丸初速越高,并建立了装药量、膛压、初速之间的对映耦合关系,获得了梯度硝基发射药内弹道性能的数字表达与控制方法;当爆热值相当时,与樟脑钝感发射药相比,梯度硝基发射药燃气中可燃气体含量低、未氧化碳含量少;射击试验中发现,梯度硝基发射药火焰小、刺激性气味小,具有较少的发射有害现象。

微小差分电容检测物理教学实验研究

微小差分电容检测电路将电容差转换为电压或电流等电信号,其在微位移检测、电容式惯性传感器等高精度测量仪器中有着广泛的应用。基于桥式检测电路的相关原理,设计了一套电桥式差分电容检测电路。首先对其交流放大电路和两级低通滤波进行了传递函数的测量,然后对系统的灵敏度系数进行了标定实验,最后基于所设计的检测电路,以差分电容单摆作为输入差分电容,研究了差分电容单摆无小球、有小球无激励、有小球有激励三种情况下的电压输出,并通过频域分析证实了小球的运动周期。作为本科生创新性物理实验教学内容,本实验有助于培养学生实践动手能力,同时加深对实验中涉及的如力学、运动学、振动与波动、电磁学、数字电路和模拟电路、信号处理分析等相关大学物理课程知识点的理解。

驾驶员视线区域自适应半监督学习标定方法

目前监测驾驶员视线区域的算法通常采用深度学习端模型直接对图像特征分类,此方法依赖固定座舱视角下采集的驾驶员视线区域数据,但由于驾驶员外形特征差异、坐姿习惯差异和摄像头安装位置差异的影响,难以获取大量且全面的数据,导致分类精度降低的问题,如何仅采用小样本数据集提升视线区域识别精度成为难题。本文将基于半监督学习理论设计一种自适应的视线区域标定方法。首先采用L2CS模型回归小样本数据中驾驶员视线角度二维向量,再通过统计分析挖掘驾驶员视线角度和视线区域映射的泛化先验知识,利用该知识进行视线区域标定,剔除非待检区域的无效视线落点,并以滑动窗口方式完成针对驾驶员个人的视线区域精细化分类。经试验证明,该方法解决了端模型数据跨域能力低下的问题,准确率和召回率分别提升22.4%和10.3%,且标定结果具有自适应修复能力。

倒装贴装机荷重控制的优化改进

高精度自动倒装贴装机是倒装焊工艺发展起来的新的微电子后封装设备。荷重是贴装机的关键因素之一,是控制质量的关键。简要介绍了高精度自动倒装贴装机荷重控制的重要性及系统结构和实现过程。为了提高倒装贴装机贴片质量并保证UPH,在高速高加速度的运行条件下,实现贴装机荷重的小超调、稳定和精确控制贴片机荷重的优化。

亳州市中小河流水文站堰闸流量系数率定及分析

亳州市谯城区十河闸、贾集闸水利枢纽自2018年拆除重建,两处中小河流水文站已配套运行5年。近年来,由于防汛调度工作对水工建筑物出流情况的精准把握需求,亟需通过水文测验及水文预报为地方防汛调度提供更加科学合理的数据支撑。而随着走航式多普勒流速仪(ADCP)的广泛投入应用,亳州水文勘测队积极投入到中小河流水文站的堰闸流量系数线的测验、率定、分析工作中。通过近两年对实测流量成果的分析,初步率定出堰闸流量系数线并通过了各项精度检验,适用性也得到印证,为地方的防汛调度和水资源管理提供科学依据。

光纤航姿小角速率误差建模及标定技术研究

文章主要基于某型光纤捷联航姿研制过程中出现的转位后纯惯性姿态发散快的问题开展研究,分析定位问题原因,针对光纤陀螺小角速率标度因数存在的非线性特点,通过误差建模及标定补偿技术,提升小角速率标度因数线性度、航姿对准精度及纯惯性姿态精度,以满足长时间精度保持的系统要求。工程实测数据表明,该标定补偿技术的应用能够使光纤捷联航姿准确测量地球自转角速率,有效减小对准零位误差,提升长期姿态精度,实现优于4 h 0.5°的姿态指标要求。

小流量正压标准漏孔的自动补压式校准方法

本文介绍了一种小流量正压标准漏孔的自动补压式校准方法。在正压标准漏孔的校准过程中,气源压力波动和温度波动都会影响到测量结果的准确性,为保证校准过程中测试压力不会因漏孔泄漏而下降过大,且气源压力波动在较小范围内,考虑在被校准漏孔前端增加固定容积腔体缓冲气体压力的波动,并通过压力控制器进行自动补压,保证测试压力的稳定性。同时,在容积腔体内增加温度补偿模块,保证测量结果的准确性。

结构光三维测量系统精度分析及验证

文中建立了结构光测量系统数学模型,并分析了结构光测量精度的影响因素。同时在结构光光条图像处理中改进了原有方法,使用了一种新的快速光条中心提取算法。文章通过设计标准板进行了精度检测实验,分析了系统对标准宽度和深度的测量精度。实验结果表明,该测量方法对深度的检测精度优于0.2 mm,对宽度的检测精度优于0.3 mm,可以满足亚毫米级微小变形检测的精度要求,是一种有效的微小变形检测和三维测量方法。

基于模型参数拟合的锂离子电池充电电源控制性能

随着电动汽车及其相关行业的兴起,对电动汽车用电池充电电源有了较大的需求。区别于传统电源设计,锂离子电池的非线性特性增加了充电电源控制器设计的复杂性。本文根据锂离子电池特性,采用脉冲电流放电法,建立了锂离子电池模型,并对模型参数进行了拟合。进一步分析了带电池负载的充电电源系统小信号模型,在此基础上,根据选择的充电策略,从系统稳定性和纹波要求对充电各阶段控制器参数进行了设计。通过仿真和实验验证,系统控制参数具有较强的鲁棒性,适合锂离子电池充电应用。

车载GPS/IMU/LS激光成像系统外方位元素的动态标定

提出一种带有微小转角修正的车载激光成像系统外方位元素标定方法。针对全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(IMU)和激光扫描仪(LS)集成的车载激光成像系统(车载移动测绘系统),该方法使用6个微小旋转角参数和6个微小平移参数对传统标定模型参数进行修正。试验数据表明,方法可对系统的安装误差和时间同步误差进行有效改正。

小力值火箭发动机推力测量静态标定装置研制

以压电石英测力平台为核心,建立起一套小力值火箭发动机推力测量的静态标定装置,解决了静态标定中液压加载出现的问题.通过实验获得了测力平台的各项静态性能指标,并对该静态标定系统进行了不确定度分析.结果表明:该压电石英测力平台具有良好的静态特性,其线性度、重复性指标都在1%以内,且该静态标定系统测量结果的不确定度远小于5%,测量精度比较高.因此,该测力平台的各项静态指标能够满足小力值火箭发动机的推力测试要求.