基于网络的虚拟实验室的设计与实现

将计算机网络技术、数据库技术与虚拟仪器技术相结合,用于实验教学系统中,实现虚拟仪器的远程控制、远程访问、远程使用.利用动态服务器网页(A ctive Server Pages,A SP)技术实现了实验系统的网上教学、网络化管理,使用户通过网络可在任何地方学习实验、预约实验、网络讨论、提交实验报告.该系统功能齐全、操作方便,能够培养学生的实践能力和创新精神,有利于实验教学和管理水平的提高.

国外科学仪器的资助政策及特点分析

科学仪器的发展为国家科技创新提供了战略支撑,国家的资助计划又是促进科学仪器研发的资金来源和战略指引。分析和总结创新型国家关于科学仪器的资助政策和特点,有利于了解世界先进国家科学仪器的发展规律,为优化和完善中国科学仪器资助体制提供可以借鉴的经验。本文对美日英德法等国家科学仪器的发展战略、优先领域、资助计划与体系等方面进行了调研和分析,总结发现世界创新型国家的仪器发展计划具有以下共性特点:拥有长期规划与发展定位;优先领域契合国家发展战略;面向机构资助与共享使用管理;注重科学仪器的成果转化。

基于机器视觉和虚拟仪器技术的传送带监测系统

针对企业生产中传送带易于产生纵向撕裂和跑偏现象的工程背景,提出了利用机器视觉和虚拟仪器技术,检测传送带运行状况,并通过穿透检测,反应出传送带表面磨损情况。提出了一种全新的非接触式光电智能检测方案,并详细叙述了系统软硬件结构。

毫米波引信多普勒信号测试系统研究

针对毫米波引信对地探测多普勒信号的测试需求,设计了以单片机(MCU),CPLD,FLASH存储器为核心器件的测试系统,完成了弹载实测试验.分别获取了18 km和10 km末弹道的多普勒信号,绘出了距地不同高度多普勒信号的变化曲线,得出了多普勒信号不是规则的连续增幅信号而是波动增幅信号的结论.通过频谱分析,得到了18 km和10 km末弹道的多普勒频率分别为70 kHz和89 kHz,为引信信号处理电路的设计提供了依据.

基于虚拟仪器的瓦斯浓度检测系统

研究了一种差分吸收瓦斯浓度检测系统.基于近红外光谱吸收原理,分布反馈式激光器(DFB)发出波长为1 650 NM的光,一路经过光纤传输到待测气室与甲烷气体发生作用,另一路经过光纤直接传到参考气室,将两路携带有用信息的光信号通过硬件电路转换为电信号,由虚拟仪器开发的软件进行采集、处理,得到浓度与电压的信息.实验结果表明:该系统起到了实时检测与监控甲烷气体浓度的作用.

发动机主要零部件组合结构的动态特性分析

为了使军用发动机系统的性能更优良,设计效率更高,本文对某军用发动机主要零部件组合结构进行了动态特性的研究.采用了基于试验对比的子结构模态综合法建立了某发动机机体、曲轴、缸盖、曲轴箱4个部件的三维实体模型,并组装成组合结构模型.由于部件间结合面的刚度与阻尼特性难于理论分析和实验提取,采用了虚拟材料来模拟结合面特性.通过反复修正虚拟材料的特性常数,最终使得组合结构的有限元模态分析结果与实验结果吻合.说明依据上述方法确定结合面特性的方法是合理的,组合结构的动态特性是可信的,为整机进一步的动力学仿真研究奠定了基础.

脉冲激光波长相干测试仿真研究

介绍了一种基于反射光栅和高速线阵图像传感器实现宽波段、脉冲激光波长测量的设计方案;对强太阳光背景下信号的提取进行了理论分析,给出了激光功率密度、灵敏度信噪比和分辨率的计算公式;以ZEMAX软件进行了系统仿真,为元件选型提供了技术保障理论分析与系统仿真结果表明,该方案可以对远场短中进行测试.

小型化弹丸速度测试系统

提出了一种基于光幕测速和单片机数据处理的小型化的弹丸速度测试系统。采用半导体激光器、光电探测器、原向反射屏形成大面积光幕测试区,当弹丸穿越光幕时,光通量的变化被光电探测器转变为电信号,经过比较电路后送入单片机进行数据处理,并由LED进行速度显示。文中对测试原理和测试系统的光学设计单元、信号处理单元及数据采集、显示单元进行了介绍,并对该系统进行了φ7.62mm弹丸速度测试,给出了测试数据。试验表明,该测速系统具有灵敏度高、体积小、成本低、使用方便、灵活、工作可靠等优点。

基于LVDS技术的实时图像测试装置的设计

针对弹载图像采集设备与地面测试台之间大量实时图像数据高速传输的问题,提出了采用LVDS技术与FPGA相结合的解决方案,详细介绍了实时图像数据传输部分的硬件组成及工作原理。实验结果表明,该方案的数据传输速度达到20MB/s,很好地满足了实时图像数据发送和接收的速度要求。

虚拟仪器技术在某装置测控系统中的应用

文中讨论了虚拟仪器在某装置测控系统中的应用,介绍了系统的硬件组成、仪器控制方式以及采用VC++语言开发的系统软件。实际应用证明系统可实现对该装置的工作状态进行有效的检测和控制,同时也具有很强的灵活性、实时性和可扩展性。

化学战剂红外光谱遥测技术现状及发展趋势

化学战剂的实时遥测、可靠识别和定量分析是防化、反恐和国家安全的急需.遥测技术可分为主动和被动两种,主动方式包括差分吸收雷达、开路式拉曼光谱技术、主动傅立叶变换光谱技术、激光诱导荧光技术;被动方式采用太阳、月亮等自然光源,包括时间扫描FTIR光谱技术、空间扫描(静态)FTIR光谱技术和超/多光谱成像技术.将静态高分辨率傅立叶变换红外光谱技术与激光测距技术有机结合,并采用现代模式识别、信号处理技术是化学战剂光谱遥测技术的发展趋势.

光纤中拉曼散射回波超高灵敏度探测技术研究

与布里渊散射不同,石英光纤中斯托克斯拉曼散射与光纤所受应力无关,只是绝对温度的函数,而且其拉曼频移为1.395×1013Hz,比布里渊散射易于提取,作为分布式光纤温度传感器的传感信号有一定的优势,但斯托克斯拉曼散射信号比布里渊弱,其峰值功率在APD中产生的光电流在nA级,低于APD的噪声电流,经光电转换后信号的信噪比小于1,傅里叶变换以及小波变换都无法有效地处理这类信号。通过对斯托克斯拉曼散射信号进行特征分析后,采用累加与小波降噪的综合方法提取该信号,实现在APD噪声电流以下的超灵敏度探测,达到每度0.104nA的温度灵敏度,低于本系统所有APD噪声电流2.3nA的1个数量级。

复杂机械结构的参数化建模及模态分析

利用特征建模技术和参数化建模技术建立某军用柴油机机体、曲轴、缸盖的三维实体模型,并组成机体+曲轴+缸盖的组合结构。采用动态子结构法建立机体+曲轴+缸盖组合结构的参数化实体模型,并对参数化实体模型进行有限元模态分析。无论是从理论角度还是试验角度都难以获得组合面间的刚度与阻尼特性,故采用虚拟材料来模拟结合面特性,反复修正虚拟材料的特性常数,使组合结构的有限元模态分析结果与试验结果吻合。对比结果显示,所建机体+曲轴+缸盖组合结构的参数化模型是正确的,这种参数化实体模型的建立可为下一步的动力学仿真研究奠定基础。

基于ZigBee技术的短距离无线数据传输系统

结合ZigBee技术和ARM技术的发展及无线数据传输系统的需求,提出了一种基于ZigBee和ARM技术的无线传感器网络设计方案,系统主要包括ZigBee节点和ZigBee基站节点,利用MSP430F149和CC2420架构ZigBee节点,用嵌入式ARM7芯片STR710FZ2T6和CC2420架构ZigBee基站节点,构成低功耗、低成本的硬件平台,并采用部分网状(PartialMesh)拓扑结构、Z-Stack协议栈开发软件和按需路由算法(Ad Hoc On-demand Distance Vector),嵌入TinyOS系统,实现基于ZigBee技术的无线数据传输系统。可实现一点对多点、两点间对等通信,快速组网自动配置、自动恢复,节点之间可相互协调实现数据通信。

微型惯性测量装置

在介绍微型惯性测量装置工作原理的基础上,详细阐述了系统件的软硬实现过程,并通过转台试验验证了利用其进行导航计算的正确性和有效性。

蓝宝石光纤传感器在瞬态高温测量中的应用

介绍一种蓝宝石光纤黑体腔瞬态高温传感器及测试系统。测试系统由蓝宝石光纤传感器、锥度光纤、传光光纤、窄带滤光片、光电探测器、数据采集装置及处理软件组成。将在端部具有黑体腔的蓝宝石光纤装在不锈钢螺塞状的紧凑壳体中,用耐高温有机硅涂料填补间隙防止漏光,系统在氧乙炔焰加热均热金属块熔池附近的恒温区进行静态标定,采用了阶跃上升的CO2激光束对黑体感温腔加热,测量系统的动态响应时间。实验表明该系统响应时间在10-2s数量级,能在恶劣环境的下对800～1900℃瞬态高温进行测量。

基于LabWindows/CVI的多路高速数据采集系统设计

本文结合总线技术的发展和数据采集系统中的需求,提出了一种基于PCI和LabWindows/CVI采集卡的同步采集设计方案,系统以两张NI公司PCI-6224数据采集卡,利用现有的单(32b/33MHz)PCI总线的计算机系统构成低成本的硬件平台,LabWindows8.0为开发软件,利用采集卡ctr0输出连续脉冲频率为2张卡提供同步时钟源,通过外部触发方式控制采集卡实现64路数字信号同步采集系统,本系统可达到8MB/s(4MB×2)的数据采集速率,以低成本、多通道、高速率、通用性为特点,由于在设计中所采用的PCI总线高速数据传输技术具有较强的通用性和灵活性,可应用于其他类似的高速数据采集与处理系统中。

基于MSP430单片机的温度和瓦斯报警系统的设计

文中设计提出了一种基于MSP430单片机的瓦斯和温度报警系统。煤矿开采中生产环境十分恶劣。针对矿工井下工作的不安全因素,设计了在头盔上集成实时监测系统。该系统通过单片机控制温度、瓦斯传感器,实现对井下温度、瓦斯浓度实时采集、处理,并当所测温度和瓦斯浓度超过设定的报警上、下限时自动报警,使矿工能够及时脱离危险。该系统具有小型化、成本低等特点,能达到矿工每人携带一个的要求。测试证明,该系统工作稳定,能达到实时监测的功能。

基于半导体激光器模式跳变的甲烷浓度检测方法研究

基于单模半导体激光器的模式跃变特性,用两个不同的驱动电流交替驱动激光器使其交替输出两个波长相近的激光,一个位于甲烷的一个窄带吸收峰处,被甲烷吸收;另一个错开稍许,不被甲烷吸收,用作参考光束.光束通过气体吸收室后,经光电转换输出方波电信号,两个波长光的强度分别对应方波信号的顶部和底部,随甲烷浓度变化的光,与其相对应方波的顶部也将随着甲烷气体浓度的变化而变化;参考光束的光不被甲烷吸收,与其对应的方波的底部将不随甲烷气体浓度的变化而变化,于是方波的幅值与甲烷浓度成一一对应关系.由于二者的波长相近,当它们通过媒介气体时,尘埃引起的散射或者衰减基本相同,可以用数学方法将其消去.实验结果表明,该方法在不采用昂贵的数字锁相放大器,且气体吸收光程只有10 cm的条件下,达到了0.05%的探测灵敏度.

一种反激光窃听预警系统的窃听源定位研究

激光窃听技术通常不直接照射被窃听目标,且由于玻璃散射的原因,利用现有的拦截式激光预警技术无法获取其窃听源方位等信息,针对该问题,提出利用CCD相机结合滤光片的方案对窗户进行凝视成像的反激光窃听预警系统,同时,构建了窃听激光源、被照射玻璃上的散射激光光斑以及反激光窃听系统之间的空间几何模型,结合边缘检测等图像特征提取算法以及最小二乘图像拟合算法对散射激光光斑轮廓进行拟合,推导出窃听激光光源来袭方位的数学模型。实验结果表明:所搭建的激光窃听预警系统不但可以检测到照射到玻璃上的窃听光斑,且可以有效地追溯到该激光束的方位角和俯仰角信息,定位精度≤4°,从而达到了对窃听源定位的目的,有助于推动现有激光预警技术的进一步发展,且在国防安全等领域发挥积极作用。