涡街流量计信号处理方法与实现

设计一种基于变增益运算放大器和带通开关电容滤波器的新型涡街流量计信号处理电路.单片机利用模拟数字转换电路(A/D)实时检测涡街流量计传感器输出信号的幅度和频率,同时利用数字模拟转换电路(D/A)对变增益运放进行控制,为后续的信号检测电路提供幅度相对稳定的有效信号.带通开关电容滤波器在单片机的控制下实时跟踪变增益运放输出的信号频率,保证带通滤波器的中心频率接近信号频率,以达到良好的滤波效果.滤波后信号通过单片机进行频率信息的精确计算以及流量的解算.实验结果表明,变增益运算放大电路有效解决了涡街流量计传感器输出信号幅度变化范围大而造成的放大电路复杂,分段放大信号幅度不连续等问题;带通滤波器通过单片机实时调整中心频率,对信号中各种干扰起到较好滤波效果.      

关于开关电容四象限模拟乘法器的研究

讨论了开关电容乘法器的设计,其中着重讨论了寄生电容不敏感型开关电容四象限模拟乘法器的设计,并提出了一种新型的电路结构,分析了它的性能,同时还研究了元器件的非理想特性对其性能的影响以及采用的补偿方法。     

用信号流图和通用积分器设计开关电容滤波器

阐明了用信号流图和开关电容通用积分器设计开关电容低通滤波器的方法.本设计方法简明直观,物理概念清楚,便于掌握,容易推广到其它类型(如高通、带通等)开关电容滤波器的设计.文中通过一个五阶梯形开关电容滤波器的设计实例加以说明,并采用通用电路分析程序PSpice5.0来验证设计,结果表明文中提出的方法是一种设计开关电容滤波器的有效方法.      

新建正激变换器运行理论

用两种与传统不同的电路模型表征正激变换器.其一用LC串联谐振实现磁复位功能(这一模型中没有磁复位绕组,并确认开关管存在与其并联的电容).其二主要用磁复位绕组实现磁复位功能(这一模型中有磁复位绕组,但也确认开关管存在与其并联的电容).用相平面分析法分析这些模型,得到了正激变换器运行时电路和磁路特征参量的解析表达式.本文的分析和解析结果以及后续对这两种正激变换器的全面分析被称为"新建正激变换器运行理论".     

空间低温制冷控制器的缓启动电路建模分析

随着大功率空间低温斯特林制冷机的出现,制冷控制器仍采用传统缓启动和LC储能滤波串联抑制电路会产生不平稳/大超调的启动电流,造成制冷机控制器过流保护并对卫星电源及其他设备造成可能的浪涌破坏。在不增加元器件的情况下,提出一种具有启动电流反馈功能的缓启动和LC储能滤波电路配合方式。首先通过采用非线性器件MOSFET的低频微变等效模型对新旧配合电路进行了数学建模。之后针对小电感小电容和大电感大电容两种应用模式下的数学模型进行了简化和分析,在小电感小电容模式下新旧配合电路均可简化为无超调的一阶系统,在大电感大电容模式下传统配合电路为具有振荡特性的二阶系统,而新的配合电路仍为一阶系统,可以满足大电感大电容模式下启动电流无超调要求。最后通过Multisim仿真对比分析和实际试验证明了新的配合电路的合理性和有效性,试验表明启动电流均匀平稳无超调,启动电流峰值抑制约50%。     

Boost电路开关瞬间电压尖峰产生机理及抑制方法

Boost变换器常用作两级式逆变器的前级升压电路，由于电路中寄生参数的存在，开关瞬间输出电压叠加有瞬态尖峰，降低了波形质量，甚至影响逆变器的正常工作。为了抑制直流环节电压尖峰，研究了Boost电路开关瞬态过程，针对瞬态电路开关特性和开关器件工作状态，建立了基于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和肖特基二极管（SBD）的换流单元的解析模型，进一步分析了不同寄生参数对开关瞬态电流特性的影响，以及导致电压尖峰的机理等。仿真分析了寄生参数与输出电压尖峰大小的关系，提出了“减缓开关速度”和“降低输出端寄生电感”2种从源头抑制输出电压尖峰的方法。仿真和实验表明，这2种抑制方法能够有效减小电压尖峰，提高Boost电路的输出电压性能。      

电容传感器动态检测金属锡熔融液面的应用研究

在综述电容传感器工作原理和结构特点的基础上,依据传热学原理,提出了用陶瓷作为电容测微仪三层电极绝缘材料的新方法,提高了高频(4 MHz)平面变极间距型电容传感器在高温(700℃)环境下对于熔融态金属液面检测的灵敏度和准确度。通过对大量的动态试验测试数据的分析和计算,建立了电容传感器的输出信号与其相对锡液面的高度之间的对应关系。通过对电容传感器测试系统进行非线性补偿,解决了浮法玻璃在线CVD镀膜反应器相对于锡槽内高温熔融态锡液面位置在线测量的难题。测试结果表明,在熔融态金属锡液上方25 mm的有效量程内,动态测量的误差可达到±0.1 mm,系统工作可靠。     

RVDT角位移传感器校准技术研究

RVDT角位移传感器应用于某型号发动机,用于测量燃油调节器开度和燃油流量,与设定流量比较实现反馈,达到燃油流量随发动机状态变化准确调节的目的。介绍了RVDT传感器的应用背景、现状和工作原理,着重分析了RVDT传感器及信号调理电路的校准方法和相关试验研究。利用RVDT传感器校准装置,进行了RVDT传感器和信号调理电路匹配特性试验,表明信号调理电路设计合理,工作可靠;开展了幅值和频率激励对RVDT传感器输出影响试验研究,结果表明幅值激励对传感器输出影响大,而频率激励对传感器输出影响小。利用本套校准装置,首次为某型号发动机RVDT传感器及信号调理电路提供计量校准服务,为型号任务提供了计量保障。     

150 kV高压逆变电源倍压整流电路仿真

针对150 kV电子束高压电源特点,采取高压变压器与倍压整流电路相结合的方式产生150 kV高压.建立几种常见的倍压整流电路模型并进行分析,通过使用MULTISIM软件对倍压整流电路模型进行仿真,重点对科克罗夫特沃尔顿（C-W,Cockcroft-Walton）全波倍压整流电路的电容参数进行仿真设计,研究不同倍压电容参数对输出电压特性的影响,结果表明C-W全波倍压整流电路为最优方案.最终通过试验调试验证,对倍压电容参数优化可以使输出特性更好,且设计方案满足参数要求.     

基于MAX452的压力传感器温度补偿研究

设计了一套基于MAX1452的压力变送和温度补偿系统。通过建立数学模型，分析了温度漂移的原因和补偿机理。设计硬件电路，并编制软件系统。通过试验验证了数学模型和补偿机理的正确性。试验结果显示，传感器补偿后全温度范围内误差相较于补偿前提高了一个数量级。     

工业总线标准电容层析成像系统设计

为保证电容层析成像(ECT)系统满足航空航天领域多相流参数测试的要求,开发了一套基于CPCI工业总线标准的ECT系统。采用高性能现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控芯片,实现信号激励模块、多路复用开关模块、数据处理模块、数据解调和传输模块的集成式设计,将采集信号进行预处理,实现信号的滤波、放大和相敏解调,并通过CPCI工业总线接口把解调后的电容数据传送至系统上位机,完成图像重建。实验测试结果表明:系统采用1 MHz激励信号和8电极传感器的工作模式下,采用10周期的测试信号解调时,图像采集速度可达1 785幅/s,信号的信噪比高于60 d B,成像结果具有良好的空间分辨率。     

固相颗粒浓度射频导纳测量系统

基于射频导纳电容对流化床固相颗粒浓度的测量,采用传感探头并配置具有一定驱动能力的等位转换隔离电极（等位环）,可补偿由于挂料对测量电场产生的边缘损耗,适配专用反馈运算式非电量转换电路,从而降低了对测量结果的影响。射频导纳电容法对颗粒浓度测量主要有断层成像和射频导纳电容探头两种方式。实际测量时,可以针对介质的空间分布情况,采用不同的探针式传感器结构,提高测量的空间分辨力。因此,射频导纳电容传感测量技术是一种较为理想的固相颗粒浓度测量方法。     

交会对接成像软件的多目标跟踪改进

介绍交会对接成像敏感器的工作原理以及由单组条带预判窗口跟踪模式的单一目标敏感器组成的交会对接测量系统.从敏感器嵌入式软件的层面,提出多目标窗口计算、多目标条带预判、多目标匹配计算和多目标测量结果处理等4项改进方法,在硬件系统完全不变的情况下,改善多目标跟踪交会对接敏感器性能.该项改进将单机系统提升为多机热备份系统,提高系统安全性.实现不同目标器之间的自主跟踪切换,优化交会对接流程.此外,变不同敏感器之间切换为敏感器处理对象切换,提升交会对接过程的可靠性.改进后的算法已在我国交会对接各重点型号试验中顺利应用.     

A root moisture sensor for plants in microgravity.

Development of components for bioregenerative life-support systems is a vital step toward long-term space exploration. The culturing of plants in a microgravity environment may be optimized by the use of appropriate sensors and controllers. This paper describes a sensor developed for determining the amount of fluid (nutrient solution) available on the surface of a porous ceramic nutrient delivery substrate to the roots of conventional crop plants. The sensor is based on the change in thermal capacitance and thermal conductance near the surface as the moisture content changes. The sensor could be employed as a data acquisition and control sensor to support the automated monitoring of plants grown in a microgravity environment.     

分布式温度光纤传感器的研制与开发

分布式光纤传感器是一门具有重大价值的新兴技术,从其理论依据入手,全面介绍了该系统软硬件的实现过程,并对实验结果以及一些为了减小误差采用的新措施进行了对比分析.     

塞式热流传感器影响因素的分析计算

介绍了塞式热流传感器的结构及测量原理。针对传感器敏感元件的形状尺寸,隔热层材料的导热系数、比热容以及两种材料的表面发射率等一系列影响测量结果的因素,利用Fluent软件对各种模型进行了传热仿真,分析了各种因素对测量结果的影响,为传感器的研制提供依据和指导。     

标准压力源自校准方法探讨

当前以压力传感器为一次仪表组成的标准压力源,用软件实现自校准既可提高校准效率,又能提高仪器的性价比.对标准压力源的软件自校准方法进行了探讨.     

基于角色切换策略的多无人机协同区域搜索

针对存在随机分布目标的区域快速搜索问题开展研究，考虑无人机有限通信能力和探测信息的实时回传需求，提出了一种基于角色切换策略的多无人机协同区域搜索方法。首先，考虑各无人机平台的历史搜索信息和协同搜索收益，基于概率传感器模型构建了多无人机协同区域搜索求解框架；其次，基于4项无人机节点重要性的评价指标，采用改进逼近理想解排序法（TOPSIS）完成无人机节点重要性评估，通过无人机角色动态切换实现了区域搜索过程中协同搜索收益与网络连通性的平衡；最后，考虑机间防撞、通信保持、无人机运动学等约束条件，利用分布式滚动时域优化方法完成各无人机在线运动规划，实现多无人机协同区域搜索。仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性。      

一类非线性网络化系统的基于观测器的控制

在传感器和控制器之间存在数据包丢失的情况下,被控对象的状态不完全能直接测得时,研究了一类被控对象为带有非线性摄动的网络化控制系统.把网络看成开关,网络正常通信时对应的子系统和网络丢包时对应的子系统之间相互切换形成一个切换系统,进而将这类系统建模为一类切换系统模型.基于驻留时间的思想,通过Lyapunov稳定性理论,建立了基于观测器的状态反馈控制器的网络化系统指数稳定性的充分条件,利用线性矩阵不等式(LMI,Linear Matrix Inequality)的可行解给出了观测器和控制器的参数化方法.数值例子验证了所得结果的有效性.     

基于修正IMM的风机变桨系统故障诊断方法

针对交互式多模型（IMM）故障诊断方法固定模型转移概率导致的诊断准确性、速度下降和估计精度损失问题，提出了一种基于模型转移概率和模型概率修正的故障诊断方法，并与粒子滤波（PF）结合实现了风机变桨系统传感器的多故障诊断。在非模式切换阶段，采用后验模型概率梯度信息设计模型转移概率的修正函数，以抑制噪声对IMM估计精度的影响；在模式切换阶段，采用模型概率反转的策略快速切换模型，弥补模型软切换导致的诊断延迟和错误诊断。通过仿真实验证明所提方法的准确性、模型切换速度以及状态估计精度都得到了较好的提升。