多通道数字电感传感器的设计

感应传感是一种无接触、无磁体的感应技术,可用于精确测量金属或导电目标的位置、运动或成分,也可用于检测弹簧的压缩、拉伸或扭曲。针对当前感应检测装置功耗高、精度低等缺点,设计一种低功耗、多通道电感数字转换器。采用先进的两通道数字式转换器LDC1612作为传感器,用自制的PCB 线圈探测金属物,将感应信号转换为数字信号,通过IIC接口与低功耗单片机MSP430F5529连接,可同时实现两路数据高速采集处理。实测结果表明：检测分辨率高达28位,精度达到次微米级。适合在苛刻环境中使用,不受非导电污染物（例如,油、水、污垢和灰尘）干扰。实现双通道无接触传感,成本和功耗更低,比现有感应传感具有更佳的性能、可靠性和灵活性。     

无刷直流电动机旋转感应电压的分析与计算

系统地推导了无刷直流电动机旋转感应电压的通用计算公式,并以这些公式为基础,详细研究了气隙磁密平顶宽度、分布绕组、短距、分数槽、斜槽等因素对旋转感应电压的影响,给出了在保证旋转感应电压是平顶宽度为理想值的梯形波时,转子磁钢和定子绕组设计时应考虑的因素.本文的研究内容为高性能低转矩波动无刷直流电动机的设计提供了理论基础.      

垂直旋转圆盘边缘液体形态

为了解重力对旋转圆盘表面液体流动的影响,利用高速摄影,对垂直旋转圆盘边缘液体形态进行了试验研究。结果表明,与水平旋转圆盘边缘液体分为直接液滴、液柱和液膜3种形态不同,垂直旋转圆盘边缘液体分为液柱、液膜和柱膜纠缠3种形态。垂直旋转圆盘底部与顶部液体形态并不一致。底部未出现液膜形态,当流量不大于24 g/s时,为液柱形态;当流量大于等于30 g/s时,为柱膜纠缠形态。当流量为12~21 g/s、转速为1 000~2 100 r/min,顶部出现液膜形态;当流量小于12 g/s时,顶部为液柱形态;当流量大于12 g/s时,液柱形态消失,由柱膜纠缠形态取代。由于重力影响,垂直旋转圆盘边缘液体形态变化程度远大于水平旋转圆盘;在流量大到一定程度后,圆盘底部形成液柱形态需要的转速会大大增加。      

转台中心轴线标定误差分析与修正

提出一种标定球和几何变换相结合的方法修正三维激光数字化系统中转台中心轴线的标定误差.该方法首先用8个不同旋转位置的标定球球心计算转台中心轴线,然后利用几何变换将不同位置的球心绕转台中心轴线旋转到零度位置,并计算与初始位置球心的偏差,依据不同位置球心旋转复位的偏差采用几何逆变换推导出转轴偏心的修正公式.在自行设计的三维激光线扫描测量平台上数据旋转拼合精度提高到0.07?mm,实现了多视旋转测量的数据点云在线自动拼合.与以前的方法相比,设计的转轴标定误差修正方法简单、高效,在其它安装转台的测量系统中同样适用.     

SGCMG高速转子无位置传感器控制

采用无位置传感器控制的单框架控制力矩陀螺（SGCMG）高速转子系统可以降低整机复杂度,提高整机可靠性。文章设计了适用于半桥驱动无刷直流电机的反电势位置检测方法和干扰去除方法,无需滤波电路,位置检测精度高。在开环起动阶段,提出了适用于大惯量比负载的“预定位—恒流升频起动—转速估计起动—切换”的四段式起动方法,提高了起动过程的可靠性。通过仿真和试验验证了方法的有效性,实现了SGCMG无位置传感器高速转子系统的高可靠起动和高精度控制。     

感应加热中功率延伸电缆结构形式的优选设计

在某些特殊工艺的感应加热中,感应线圈需要通过延伸电缆与电源连接.为了解决延伸电缆带来的功率损耗高的问题,分析了并行实芯导体结构、同轴空心导体结构和多束细漆包线密布结构等3种结构形式的电缆的功率损耗和回路电感储能的情况,并进行了试验测定与分析,结果表明,多束细漆包线密布结构电缆上的功率损耗最小,同轴空心导体结构电缆回路的电感量最小.据此,提出了以同轴空心导体结构为基本结构,内、外导体为多束细漆包线密布而成的延伸电缆结构形式.     

四柱式焊缝跟踪涡流传感器及其应用

研制了一种新型的四柱式焊缝自动跟踪用涡流传感器.传感器激励线圈在工件中感应出涡电流,利用测量线圈检测涡流的大小以获得焊缝位置信息,可以检测出薄板对接焊缝横向和纵向位置信息.它具有非接触、尺寸小、灵敏度高、响应速度快、并可以用于非铁磁性材料的特点,已成功地应用于焊接自动跟踪系统.对其原理、传感器探头、信号处理方法、传感器特性等进行了详细的介绍.      

角度/直线编码器实时数据采集方法的研究

高准确度的角度/直线编码器广泛应用于角度或位移测试计量。在惯导测试设备的伺服控制中,为提高角位置准确度和重复性、改善角速率准确度和稳定性,高准确度的编码器和具有高倍频细分功能的数据采集卡普遍用于角度定位和速率伺服控制。以一款多功能倍频细分计数卡（IK220）为例,研究实时操作系统下的数据采集方法,该方法在精密伺服控制中使用良好、作用显著。     

基于高动态GPS接收机输出数据的卫星自主导航

为了减轻地面测控站的压力,研究了利用高动态GPS数据进行卫星自主导航的方法;给出了旋转地球坐标系下的报轨动力学模型,在N点位置误差最小二乘指标下,导出了一种计算卫星初始状态的迭代算法;用某型号接收机输出的位置数据,进行了报轨算法的检验,验证了方法的有效性。     

基于生成对抗网络的航天异常事件检测方法

航天环境复杂,技术难度大,风险高,安全可靠性要求苛刻。航天异常事件样本少,且难以获取,有针对性地开展异常事件检测（AED）很有必要。为预防航天事故,尽早发现可能导致故障的异常事件,深入研究了最新人工智能和生成对抗网络（GAN）技术,提出了一种基于生成对抗网络的航天异常事件检测方法。使用正生成对抗网络模拟生成正常事件样本,训练反生成对抗网络模拟生成异常事件样本,设计合理算法训练测试,计算输入事件与正生成对抗网络生成的模拟正常事件欧氏距离,以及输入事件与反生成对抗网络生成的模拟异常事件的欧氏距离差,实现对异常事件的精确检测。通过在美国国家标准与技术研究所数据库（MNIST）数据集全部使用正常数据训练,并对异常事件检测性能进行了试验验证,试验结果表明:在MNIST数据集下,精确率和召回率综合评价指标（F1）及精确率和召回率曲线下面积（PRC）等关键技术指标比变分自动编码器（VAE）方法相应指标性能至少分别提升了31%和11%。在真实环境下采集的模拟航天音频数据试验,异常事件检测性能良好,进一步证实了所提方法真实可用。      

低功耗环境监测系统设计与实现

以单片机MSP430F149为控制核心,辅以温度传感器、光敏传感器、无线收发模块和LCD液晶显示器等,实现了对环境温度和光信息的测量。该系统由一个监测终端和2个探测节点组成,均含有一套无线收发电路实现传输数据功能,监测终端实时显示当前能够通信的探测节点编号及探测到的环境温度和光照信息。经实验测试,该系统功耗小,使用方便。     

低功耗环境监测系统设计与实现

以单片机MSP430F149为控制核心,辅以温度传感器、光敏传感器、无线收发模块和LCD液晶显示器等,实现了对环境温度和光信息的测量。该系统由一个监测终端和2个探测节点组成,均含有一套无线收发电路实现传输数据功能,监测终端实时显示当前能够通信的探测节点编号及探测到的环境温度和光照信息。经实验测试,该系统功耗小,使用方便。     

基于SiP技术的单片集成数字式太阳敏感器

设计了一种新型的数字式太阳敏感器。采用SiP（Stystem in Package）设计,将滤光片直接安装于探测器上。此设计减小了数字式太阳敏感器的体积与质量,可提高其可靠性。所设计的数字式太阳敏感器可用于深空探测卫星系统的太阳捕获和太阳定向,同时,也可作为星上其他光电敏感器的监护仪器,防止其他光学敏感器被强光损坏。最后,完成了原理样机的研制与标定,并在外场进行了太阳光斑的拍图测试。实验表明所提出方法可行,可满足火星探测、深空探测的使用需求。     

基于微控制器的冗余并联开关电源设计

目前,应用冗余并联结构设计的电源已成为提升供电能力和电源可靠性、降低成本的重要途径。分析了采用冗余结构和并联均流法设计电源的一般方法,并以集成开关降压器LM2576和MSP430单片机为例介绍一种可变电压的冗余并联电源设计方案。     

基于电容感测高温隔离触控模块的研制

电容式感测是一种低功耗、低成本且高分辨率的非接触式感测技术，适用于接近检测、手势识别和远程液位感测等。采用FDC2214电容式传感技术检测触控按键，有效去除干扰。将检测值通过IIC总线传送给MSP430单片机，使用自适应算法处理数据以确定某个物体是否在目标感应区域内，最远感应距离可达30cm。在工厂应用中可用厚玻璃窗实现对恶劣环境的隔离，人机交互时无需进入高温、灰尘、油渍等恶劣环境就可实现操控，保证了安全性并节省了成本。     

超小型高可靠三冗余角位移传感器研制CSCD

为了满足新型运载型号工程高可靠性要求,在闭和回路中起测量及反馈作用的角位移传感器采用串、并联相结合的三冗余设计,用于伺服机构输出轴转角测量,将机械摆角信号转换为电信号输出至控制器,实现电动伺服闭环控制。超小型高可靠三冗余角位移传感器形式为三冗余旋转式电位计,但采用了两环设计,其中一环为单路,另一环为双冗余设计,将电阻环进行重叠,从结构上组成了串并联相结合的方式,在电气上可单独使用也可以并联使用。传感器采用新型电刷结构,提高了产品的环境适应性,具有较大的社会、经济效益和推广价值。     

基于航空照相枪的数字暗盒设计

航空照相枪是一种安装在歼击机上的小型电影摄影机。传统照相枪主要存在判读环境受限制、判读准确度低、工作可靠性差、效率低等问题。设计了由百万像素CMOS图像传感器、大容量闪存FLASH和CPLD为主要部件组成的数字暗盒。使用基于CPLD状态机设计技术,4片闪存分时存储数据,实现无缓存无压缩实时存储,可以有效地提高判读效率、准确度问题,并使计算机自动判读成为可能。     

高光谱遥感地形影响建模与仿真

针对地形起伏对高光谱遥感图像几何变形和辐射变化的影响,建立高光谱遥感地形影响模型.该模型利用传感器位置、姿态和视场角建立模拟图像像元坐标和地面空间坐标之间的成像几何关系,利用地表反射率、数字高程模型等数据,考虑大气辐射传输过程,计算起伏地形下传感器入瞳辐亮度图像,并经过空间分辨率转换,生成最终遥感模拟图像,实现高光谱遥感地形影响精确建模.利用西藏驱龙地区Hyperion数据和其它相关数据进行仿真分析,将模拟图像和原始图像进行对比,结果比较吻合,表明该模型具有较好的模拟效果.     

基于多传感器测量的航天器舱段自动 对接位姿调整方法

针对航天器舱段对接通常采用的手工操作方式效率低、精度差和可靠性难以保证的问题,研发了一种基于多传感器测量的舱段自动对接装置,其中舱体位姿的测量和调整是保证对接质量和效率的关键因素。提出了一种基于激光轮廓传感器和CCD图像传感器等多传感器协同测量的舱段六自由度位姿估计和调整方法。首先,采用激光轮廓传感器对舱体进行扫描,获取位姿三维点云信息,并采用改进的最小二乘法对被测舱段位姿进行求解;然后,通过CCD图像传感器获取舱段对接孔位置,通过圆拟合计算角度偏差,求解和拟合的结果将反馈至控制系统进行调姿和对接。采用Gocator 2350激光轮廓传感器及大恒MER-1810-21U3C工业相机进行舱体测量和对接实验,结果表明,舱体位姿调整精度和效率均达到对接要求。该方法结合了激光轮廓传感器的可靠性和机器视觉的灵活性,有效提高了自动对接系统的效率、稳定性和一致性,足以满足未来军用以及民用的需求。