基于几何的星载探测雷达组网空中目标高度估计算法

星载探测雷达具有全球覆盖、全天候、全天时、不易受到攻击等优点,在预警防御系统中具有巨大潜力。单个星载探测雷达由于俯仰角误差过大,导致其不具备空中目标高度估计能力;准确的目标高度估计对改善目标定位精度及威胁估计能力等具有重要意义。考虑多部星载探测雷达组网,提出了一种基于几何的空中目标高度估计方法,并通过仿真验证方法的有效性。通过仿真比较了雷达探测区域不同位置目标高度估计精度的差别,为组网雷达系统设计等提供技术支撑。

基于微气压传感器的室内行人高度估计方法

针对当前气压传感器解算高度存在误差随时间累积的问题,提出了一种基于微气压传感器的室内行人高度估计新方法。该方法结合微气压传感器的输出高度值,对多个相邻时间内的高度值进行合理性判断,并结合室内行人运动状态对高度变化进行约束,使得解算的高度符合室内行人运动规律。通过电脑采集MS5611微气压传感器数据进行仿真验证,结果表明:该方法能够有效地对高度误差进行修正,相较于微气压传感器直接解算的高度,该算法解算的高度更贴合实际情况,解算轨迹也更接近真实轨迹,轨迹的平均闭环误差从1.9%D下降至0.07%D。该算法有效地提高了室内行人高度估计的定位精度,在室内行人三维定位领域具有一定的工程应用价值。

MEMS高温压力传感器耐高温引线结构优化

绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器可在高温(高于125℃)下工作。通常情况下构成惠斯通电桥的电阻单独处于压力敏感区,以提高其灵敏度,但在其工作期间压力传感器器件区电阻重掺区与金属引线连接处存在一定高度差,在加压加电高温环境下此处热应力变大,金属引线因过热而出现金属引线断裂或失效,无法满足高温需求。在此基础上研究了一种硅引线技术,使其与压敏电阻处于同一高度层,金属引线平铺在硅引线上端,经退火后形成良好的欧姆接触。实验测试表明,该方案能使压力传感器在300℃高温环境下正常工作,金属引线与电阻区连接完好,传感器敏感区应力降低接近50%,且优化后传感器灵敏度符合设计要求。

GIS内置特高频传感器性能参数仿真研究

为了提高气体绝缘组合电器局部放电的检测效果,对内置圆盘型特高频传感器进行了性能参数的仿真研究。通过建立回波损耗参数S11和有效高度的测试仿真模型,分析了传感器圆盘直径、介电常数和短路针距离对性能的影响。结果表明:对于内置式特高频传感器,圆盘半径为75 mm,介电常数维持在3~4之间,短路针距离圆心距离为60 mm左右时,回波损耗和灵敏度达到最优。研究发现,随着圆盘直径增大,传感器的谐振频率和有效高度逐渐降低。同时,介电常数和短路针距离的增加导致谐振频率降低,有效高度增加。

基于IDBO-PID的联合收获机割台控制系统

该研究专注于提升无人农场联合收获机在复杂地形作业时,割台高度控制的精确性与响应速度。首先,提出了一种基于双倾角传感器的高度检测补偿方法,通过最小二乘法拟合建立割台倾角与高度的相关模型,相关系数0.9958,显著提高测量准确性。随后,引入群智能算法优化的PID控制策略,利用Bernoulli混沌映射、粒子群算法(PSO)、t分布扰动改进蜣螂优化算法,解决了传统PID控制的精度低和响应慢等问题。基于这些优化,IDBO-PID控制器在仿真对比中相较于DBO-PID和传统PID,具有更优的响应速度和稳定性。试验验证表明,改进的控制策略使割台的上升速度达到0.44m/s、下降速度达到0.32m/s,并且高度误差控制在0.02m内,满足作业需求。

综采工作面液压支架测高传感器设计

针对综采工作面液压支架高度测量困难和可靠性、稳定性差等问题,设计了一种基于帕斯卡定律的液压支架测高传感器。该测高传感器内置一根细长液管,液管中充满甲基硅油,测高传感器两端安装压力传感器,通过测量密闭液管的两端压力,得到测高传感器两端位置的高度差。甲基硅油在环境温度变化时具有明显的热胀冷缩特性,会引起密闭空间内的压力急剧变化,影响测量精度,提出了一种补偿方法:采用波纹管存储一部分甲基硅油,利用波纹管自身的弹性补偿甲基硅油热胀冷缩造成的体积变化;并在软件中通过算法校准甲基硅油体积变化带来的密度变化,从而确保测高传感器的测量精度。试验结果表明:测高传感器可工作在0~40℃环境下,测量误差在4 cm以内。在薄煤层、中厚煤层综采工作面液压支架的现场应用结果表明:与人工测量结果相比,测高传感器的高度测量误差在5 cm以内,说明该传感器可靠性较高。

基于MEMS技术的数字波浪传感器设计

为提升波浪传感器的性能,实现传感器的小型化,设计了一种基于微机电系统(micro electro mechanical systems,MEMS)技术的波浪传感器。该设计采用数字滤波算法对采集的波浪信号进行滤波处理,并通过姿态校正获取垂向加速度,将处理后的加速度数据在频域内进行二次积分求得垂向位移,最后采用下跨零法来统计波高的特征数据。为了检验设计的准确性,先后进行了实验室波浪模拟实验台测试以及海上比测试验。与已定型的SZF型波浪传感器的海上比对结果表明:相关系数达0.9以上。基于MEMS技术设计的波浪传感器与SZF型波浪传感器的测量成果具有较好的一致性,具备实际应用价值。

一种储盐罐料位测量系统的设计与实践

为实时准确显示储盐罐内物料多少、合理储存、分配原盐,设计了一种储盐罐料位高度自动测量系统,系统由激光测距传感器和DCS系统组成。南充顺城盐化公司在成品车间多座储盐罐进行改造,结果表明:料位高度测量系统应用后,为原盐合理的存储和分配提供了重要的参考依据,减少了工作人员的工作量,提高了工作效率。

采煤机行程传感调高液压缸的研制

根据井下工况特点,研制了一种适用于采煤机的行程传感调高液压缸,介绍了传感器全内置的安装结构和行程测量原理,建立了采高测量模型及其控制系统,指出了行程传感液压缸的性能特点和优势,经现场使用验证,可有效提升采高监测的准确性和可靠性。

基于西门子PLC的高度测量系统设计

高度测量系统应用于机械、模具、五金等多种行业与多种场合。以聚氨酯泡沫发泡过程的动态高度为例,设计一款智能泡沫起升测量装置。主控制器选用西门子S7-1200 PLC,使用高精度超声波测距传感器,通过触摸屏显示过程曲线,实时保存数据并生成报告,结合限幅消抖滤波算法,提高测量精度。

激光切割调高器微距测量传感器设计

该文针对现有的激光切割调高技术需求,提出一种基于电容器原理的非接触式微距测量方法,该方法是通过克拉泼振荡电路将激光切割喷嘴与工件之间形成的电容器电容信号调制转化为一定频率的高频正弦波信号,并基于电流反馈型的运算放大器和波形转化电路实现高精度、无失真、极低时滞的信号放大与波形转化。最后通过实验分析,该传感器满足信号输出稳定、重复性良好、分辨率高和量程合适等要求,达到激光切割调高技术需求的理想测距效果。

GIS局部放电特高频传感器有效高度的比对测试

为提高气体绝缘金属封闭式开关设备(GIS)局部放电特高频(UHF)检测技术现场应用的有效性,有必要对UHF传感器耦合性能进行校核。为此,建立了基于吉赫兹横电磁波(GTEM)小室的UHF传感器有效高度测试平台,采用0.3~1.5 GHz频段内的平均有效高度和该频段内有效高度大于等于2 mm的百分比表征UHF传感器的耦合性能。基于GTEM750小室,采用时域脉冲和扫频参考法对UHF传感器的有效高度进行了比对测试,并与GTEM1500小室的测试结果进行了比较;基于GTEM750小室的时域脉冲参考法,讨论了UHF传感器类型、工装、安装角度对有效高度测试结果的影响。研究结果表明,不同方法和平台对UHF传感器在0.3~1.5 GHz频段内的平均有效高度测试结果的偏差在±1 mm以内;UHF传感器类型、工装、安装角度对有效高度有显著的影响。

气压高度测量系统的设计与实现

针对传统机械和GPS方法测量高度时存在的不足,采用新型气压传感器测量高度的方法,构建了基于微机电系统(MEMS)数字气压传感器的高度测量系统。首先,介绍了新型数字气压传感器BMP180的结构和特点;其次,以高性能AVR单片机为控制平台,设计了数字气压和温度信号读取设备、有机发光二级管(OLED)显示屏和其他外围电路的硬件系统;然后,根据气压与高度的对应关系,开发了温度和气压信号采样、温度和气压补偿、高度推算以及结果显示的软件系统;最后,采用加权递推平均滤波算法对高度测量数据进行处理,减小了噪声和干扰,提高了测量的准确度和稳定性。为了验证设计方法的有效性,对高层建筑的不同楼层高度进行测试,结果表明该系统能够准确地测量楼层相对高度,标准偏差为0.32 m,平均误差为0.03 m。由此可见,采用加权递推平均滤波的新型气压高度测量方法,为低空高度测量提供了一种非常实用便携的解决方案,也为空间垂直位移测量尤其是三维空间的准确导航和定位提供了重要参考。

沉管隧道碎石基础整平监测技术研究

沉管隧道基础处理是沉管隧道施工的关键技术之一,是隧道安全运营的重要保证。文章首先介绍沉管隧道基础处理的主要方法,对先铺法和后填法的优缺点进行了简单介绍。针对广州打捞局在香港沙中线海底沉管隧道基础整平中采用的水下整平架,提出了GPS RTK+倾斜仪和压力传感器两种高程监测的方法。在监测设备安装和初值标定完成后,进行水下碎石整平实验。文章对实验结果进行了详细的分析,从GPS RTK与压力传感器的内符合精度、高度计与测量杆两种外符合精度等方面进行比较,验证了高程监测方法的可行性。

基于MS5611的小型无人机高度检测系统设计

为了满足某小型无人机中对飞行高度信息的需要,设计了一种采用MEMS气压高度传感器来获取无人机的相对高度的检测系统,同时利用了外界的环境温度来进行相对高度的误差补偿。该系统采用了MS5611数字气压传感器来获取外界的气压值和温度值,并使用了STM32F103微处理器来处理相关数据和控制检测系统。此外,阐述并介绍了气压高度检测的原理、检测系统的硬件电路设计方案和软件算法设计方案等。最后实验数据表明,设计方案能够满足无人机对高度测量的需求。

基于频域反卷积的局部放电特高频传感器时域参数研究

时域信号特征分析是直流局部放电类型判断和严重程度分析的重要手段,而局部放电特高频检测传感器普遍采用频域有效高度作为主要性能参数,无法直观描述传感器的时域响应特性。因此提出一种通过时域参数表征特高频传感器性能的方案:在有效高度标定体系的基础上,经由Hilbert变换获取时域解析脉冲响应函数,并提取出包络峰值、包络宽度和振荡时间3种时域参数。利用Guillaume-Nahman技术克服了频域反卷积求取时域参数过程中的病态问题,避免脉冲响应淹没于高频噪声之中。使用该方案仿真研究了椭圆偶极子传感器和对数周期传感器的时域特性,结果显示后者的时域响应波形具有更高的峰峰值、更短的上升时间和更严重的拖尾效应,并通过模拟局部放电实验验证了该结论。研究结果表明,利用本方案提取出的时域参数与有效高度参数相比,能够更准确地描述UHF传感器在接收脉冲信号时的行为特征,可为局部放电UHF检测信号时域波形的有效对比和分析提供技术支撑。

基于BMP085气压传感器及BP算法的高度测量研究与实现

采用BMP085气压传感器,研究并实现了采用Back-propagation(BP)神经网络自学习的相对高度测量方法。首先,利用BP算法学习带有测量基点(一般为地面)的训练样本集,得到稳定、精确的测量网络;其次,将测量点的温度与压强作为测量网络的输入,由测量网络计算出垂直方向上测量点与基点的相对高度。实验表明,相比传统的标准气压高度公式计算的相对高度,本文提出的测量系统能更准确地计算出相对高度,且能减少环境因素变化的影响(即,具有良好的稳定性)。

自动测量胸径和树高便携设备的研制与测量精度分析

胸径和树高测量是评价立地质量和林木生长状况的重要依据,该文以图像自动识别原理、摄影测量原理、相似三角形几何原理和三角函数原理为理论基础,研制了可测量胸径和树高的多功能便携式微型超站仪,该设备集成电荷藕合器件图像传感器、倾角传感器、激光测距传感器、中央处理器、存储器、液晶显示屏,测量时可获取测站点到待测点的倾角和距离2个参数值,并记录存储测量时的图像信息,通过仪器的嵌入式操作程序,实现胸径的自动测量、树高测量、任意处直径自动测量、基本测量等4项基本功能。通过试验验证,215株立木的单次胸径测量的平均绝对误差为0.369 cm,平均相对误差为2.08%。101株立木的单次树高测量的平均相对误差为1.44%。胸径测量精度达到97.92%,树高测量精度达到98.56%,符合国家森林资源连续清查中的测量精度要求。该设备为森林资源调查提供了参考。

一种非接触高精度平面高度差检测方法

精密光学系统的安装精度要求非常高,必须经过严格检测.提出了一种基于电容传感器的非接触平面高度差检测方法.以精密电容传感器为核心,利用多传感器的相对测量,减小了漂移的影响,实现了高精度测量;通过使用标准厚度块,增大了测量的量程和使用范围.文中对测量的原理和精度进行了分析,经鉴定,该方法测量精度达到2μm.

基于电涡流传感器的智能高度控制系统设计

在水射流切割过程中,只有保证切割头与材料间的割距,才可实现高质量和快速稳定的切割效果。为了解决水射流切割技术在高度随动系统中实现精确控制的难题,基于电涡流传感器,针对金属板材,设计了防水型的电涡流式自动调高系统,实现了无接触的智能高度控制。详细介绍了电涡流传感器线圈的数学建模与仿真,同时还阐述了系统检测电路及晶振电路的设计方法及原理。经实际生产过程的验证,系统符合性能指标要求,稳定性高,系统运行安全、可靠。