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关键词： 回声状态网络   电气设备   状态识别   模型  

摘要： 船舶燃气轮机的叶片长期工作在高压、高温的环境中,为了提高舰船动力系统的安全性,防止因燃气轮机叶片故障导致的动力系统事故,有必要对燃气轮机的叶片进行实时监测。本文结合虚拟仪器技术开发了一种舰船燃气轮机叶片的温度检测系统,分别从数据采集硬件结构和虚拟仪器技术软件编程等方面进行研究。

关键词： 电光调制器   电光采样技术   高速光电探测器测系统   虚拟仪器技术   共面波导  

摘要： 随着电场频率的提高,瞬态电场的测试越来越多的采用的是激光外调制器法。电光调制器作为外调制的关键,具有更快的转换速度,电光调制器在测试系统中应用的愈发广泛,典型的应用是将其应用到高速光电探测器测试系统中。随着高速光电探测器带宽的提高,对其的测试也提出了更高的要求,基于电光采样技术的光电探测器测试系统是将瞬态变化的电信号转换为光信号,而其中电光调制器是光电探测器测试系统的重要元件之一,此系统对电光调制器的结构和性能有着较高的要求。电光调制器依据电光采样原理,其性能直接影响到系统的测试结果。在电光调制器的设计中,通常选择受到物理限制更少、更容易制造的共面波导结构。电光调制器本身对光束通过的电极宽度有所限制,其调制器电极结构对电极基底有较高的工艺要求。在电光调制器的设计过程中由于缺乏共面波导的测试条件和实际应用经验,电光调制器在各种测试实验中应用的并不广泛。面临着调试成本高,在测试系统中难以保证传输效率等问题,导致在测试系统中得不到正确的测试结果,甚至不会产生电光现象。因此,研究基于共面波导的电光调制器设计及应用具有重要的价值。本文在分析基于共面波导的电光调制器及应用研究现状基础上,通过保角变换对边界形状复杂的共面波导进行分析,推导了它的特征阻抗、介电常数的表达式,对共面波导结构参数与特征阻抗的关系进行研究,得到此组结构参数下与特征阻抗、传输参数的关系,并通过电磁软件进行建模仿真,数值分析可以对结构优化提供参数依据,仿真结果同时验证了数值分析的结果。将电光调制器应用在高速光电探测器测试系统中,在电光采样原理的基础上分析测试系统的总体设计,给出测试系统的采样光路、激发光路设计的方案;设计并实现基于虚拟仪器技术的高速光电探测器测试系统的测控程序,包括:数据通讯子系统、步进电机运动子系统、数据采集子系统、数据存储子系统、人机交互界面子系统,实现对高速光电探测器的测试。实验研究表明,本文设计的基于共面波导的电光调制器符合光电探测器测试系统的要求,在加工前进行数值分析及仿真测试,并与共面波导实物测试数据进行对比,证明所设计的共面波导仿真模型的传输数据与实测数据吻合良好,仿真测试结果为实物测试提供重要的参考依据,确保了共面波导的传输特性。将其应用在光电探测器测试系统,系统运行稳定,可靠性好。为电光调制器结构优化和光电探测器测试系统的实现提供了新思路。

关键词： 有限元分析技术   虚拟仪器技术   保温系统   飞机试飞  

摘要： 当飞机执行高寒专项试飞任务时,需要长时间停放在寒冷环境中,低温环境会对机舱中的重心调配系统及机载蓄电池造成破坏,影响它们的正常使用。基于水介质的重心调配系统是目前民用飞机执行试飞任务时广泛使用的一种重心调节装置,以往飞机在执行高寒试飞任务时,主要通过电负载系统为重心调配系统中的水加热升温、将重心调配系统拆卸或将重心调配系统中的水排出的方式避免水结冰对重心调配系统造成破坏;由于重心调配系统结构复杂,不同结构之间水温存在差异,利用电负载系统加热会造成资源上的浪费,重复拆卸重心调配系统、放水等工作会给飞机试飞带来不便。本文提出通过温度场仿真获得客舱及重心调配系统温度变化数据,以温度场仿真结果为依据,为重心调配系统及机载蓄电池设计合理的保温方案。对于温度场仿真,本文首先介绍了温度场仿真的要求,并给出了温度场仿真方案及流程。随后详细介绍了温度场仿真的过程,采用国际上常用的有限元分析软件ANSYS进行温度场仿真,在仿真过程中主要解决了飞机客舱及重心调配系统的模型简化、网格划分、边界条件设定、结果分析等问题,获得了重心调配系统中水温变化数据,为保温系统的设计提供了理论依据。根据温度场仿真结果,进行了保温系统的软硬件设计。保温系统的基本功能为温度采集和温度控制,采用虚拟仪器技术实现这两个核心功能。其中温度采集和温度控制采用的核心控制器为NI公司生产的嵌入式控制器c RIO-9046,通过搭载NI-9216模块实现温度采集的功能,通过搭载NI-9403 I/O模块输出稳定的控制信号,完成对保温设备的控制功能。保温控制系统程序通过Lab VIEW软件编写完成,由嵌入式实时监测软件和人机交互软件组成,其中嵌入式实时监测软件运行于嵌入式主控器中,提供温度监测和串口通讯等功能。人机交互软件提供良好的人机交互界面,通过网络通讯的方式,获取客舱内保温对象温度状态信息和保温系统运行信息。最后,本文通过仿真实验选择了合适厚度、功率的保温材料进行保温实验,验证了保温系统的保温性能,能够在低温环境下完成对保温对象的保温功能,实验结果满足设计要求。

关键词： 桥梁健康检测   瑞雷波   虚拟仪器   音频分析   超声波  

摘要： 随着中国经济社会的快速发展,中国高速公路里程已达到14.96万公里,成为世界上高速公路里程最长的国家,其中桥梁占比较大。因此,桥梁安全已成为保障高速道路运输安全的关键因素。我国的桥梁的主要形式是预制箱梁和板梁,内部均有较大空间。因施工质量不良、运营时间长以及环境因素的影响,导致箱梁和板梁内部积存了大量的积水。梁内积水会增大桥梁自重,降低桥梁承载力;北方寒冷地区的桥梁积水如果无法及时排出,则会因积水冻胀导致腹板、底板混凝土表面出现裂缝;以及积水渗入混凝土内部侵蚀钢筋等都会威胁到桥梁安全,大大降低桥梁的承载力和使用寿命。因此需要及时探测出桥梁内部是否有积水,以便及时排出积水。目前,桥梁积水探测主要靠钻探检测,效率较低,且耗费人力物力,还没有一种简便快捷又可靠的无损检测设备。因此本文基于虚拟仪器技术和信号采集技术研究了几种无损探测方法,以解决这一问题。本文基于虚拟仪器技术进行了如下试验研究:(1)基于自主开发的瑞雷波无损检测设备,对箱梁和板梁进行瑞雷波检测。通过瑞雷波检测得到的波速图像分析:在无积水梁的空腔内走势较为陡峭且无明显的“之”字型拐点,在有积水的梁内则有明显的“之”字型拐点,可以确定梁内是否有积水。(2)基于MATLAB、LabVIEW平台,编写信号采集、信号分析程序,通过对铁锤敲击产生的音频进行频域分析,无积水的空腔所得声音信号主频较低,来检测桥梁内部是否有积水。(3)利用超声波在空气、水、混凝土等不同介质内传播的速度不同对桥梁进行超声检测,以确定桥梁内部是否有积水,以及积水的位置。(4)用电锤钻孔,内窥设备拍照检测来确定桥梁内部是否有积水,同时验证无损检测结果。研究结果表明:虚拟仪器技术开发的无损检测设备操作简便、省时省力、结果可靠有效,与传统的逐一钻孔检测相比,检测效率大幅提高。

关键词： 直线变压器驱动源   控制系统   虚拟仪器技术   ZYNQ   同步触发  

摘要： 脉冲功率技术自兴起以来,几十年的时间内飞速发展,如今已应用到人类进步中的方方面面。各式的脉冲功率装置在世界各地不断兴建,相应的控制系统也在这类学科中起着十分重要的作用,其决定了脉冲功率源运行的可靠性和稳定性。本文针对固态直线变压器驱动源(LTD),对其进行工作原理上的简介并在分析国内外现状的基础上制定技术路线,给出详细的控制方案,基于此方案展开软件设计与硬件设计,最后对各单元模块做出调试或实验,验证了方案的可行性。首先,采用了虚拟仪器技术完成功能控制单元设计。对硬件平台以及专用IO模块做出相应的选型,并采用模块化设计思路,对各功能程序独立设计,提高设计利用率。通过网络流与共享变量完成下位机与上位机通信设计,分别阐述通信方式的优缺点,保证了数据及指令传输的正确性;从功能按钮、数据显示和参数设置三个方面完成上位机功能设计,并实现交互界面的优化;设计下位机模块对控制指令的解析并执行,采用FPGA模式对不同IO模块进行编程,其中包括了数字IO卡完成继电器模块上电控制、不同模式下的充电控制,采集IO卡完成对输出电压电流的采集,CAN通信板卡实现对电源电流输出控制。其次,就触发信号的多路时序输出做进一步设计。在ZYNQ-7000中进行FPGA逻辑电路设计和ARM核处理器设计。FPGA逻辑电路从两个方面设计对触发信号的时序输出,包括测量和输出。测量部分利用了FPGA内部逻辑单元延时小,扩展性强的优点,采用CRAAY4构造高精度进位链实现对时间数字转换器(TDC)的设计,测量触发信号与时钟的延时误差,理论测量精度27ps。输出部分采用粗细延时结合的方式输出信号。粗延时通过脉冲计数法,对信号实现5ns时钟周期的整数倍延时,细延时采用FPGA高性能I/O内部IDELAY和ODELAY级联,延时精度78ps。最后将设计打包成自定义IP核,与ARM软核IP互连,并导出硬件平台在SDK(Software Development Kit)进行软件设计。最终仿真与实验结果表明该时序触发系统能做到精确延时,且扩展性强。最后,文章对驱动电路做出分析与研究,采用初级一匝次级多匝的微型LTD结构,以脉冲形成网络作为驱动电路初级电流信号,建立等效拓扑电路,通过Simulink对电路进行仿真,验证其可行性。搭建实际电路进行实验验证,次级采用50级磁芯叠加,单级磁芯两匝绕组,实验结果表明100路输出信号输出稳定,同步性好。

关键词： 电子鼻   水果的品种品质识别   虚拟仪器技术   主成分分析   反向传播神经网络  

摘要： 电子鼻是一种模拟人类嗅觉过程的人工嗅觉装置。电子鼻技术不仅可以弥补人类感官具有主观性的缺点,并有着较好的重复性,检测时间较短等优点。随着科技的突飞猛进,电子鼻技术已被广泛的应用到了农业、医疗、食品、安防、环境检测等多个领域内,已逐渐成为人们不可缺少的检测工具。同时人们对水果品质和品种的要求也逐渐提高,不同品质的水果价格不一样,不同品种的水果价格相差更大。所以,对水果的品种识别有着十分重要的意义。本论文在介绍电子鼻技术的发展和背景后,对自制电子鼻系统的组成进行了详细的介绍,并通过电子鼻进行水果的品种和品质识别实验,最后使用主成分分析法和BP神经网络实现了对水果的品种品质的区分。主要工作内容如下:（1）根据电子鼻工作原理,设计电子鼻硬件系统。硬件系统包括:气体采样装置、传感器阵列、传感器阵列反应气室和数据采集系统。依据水果释放的特征气体来选型传感器。通过workbench仿真软件对反应气室进行仿真,设计合理的气室。通过数模转换芯片和微控制器完成将采集的信号上传PC的过程。（2）使用LABVIEW平台进行上位机程序的编写,并实现对传感器阵列产生的响应信号进行实时显示与保存功能。（3）使用自制的电子鼻系统分别对新鲜辽宁巨峰葡萄、新鲜黑加仑、新鲜云南高山红提这三种样本水果进行了识别实验,并通过直接用BP神经网络模式识别的方法与主成分分析法和BP神经网络相结合的方法进行了对比,其中PCA与BP神经网络相结合的方法效果最好,准确率可达到83.33%。同时对2种不同品质的提子也进行区分识别实验,可成功的进行识别。

关键词： 化工机械设备   故障监测系统   物联网技术   虚拟仪器技术  

摘要： 化工机械设备已经成为人们日常生产和生活中不可或缺的生产设备,能否正常运行不仅影响化工企业的生产效益,更影响着人们的日常生活。因此,化工机械设备的故障监测系统研究就变得很有意义。以化工机械设备在工作过程中遇到的各种故障案例为研究对象,提出一种基于物联网技术的故障监测系统构建思路,为有条件实施的化工类企业提供参考和依据。

关键词： 转子试验台   实验教学   零代码   LabWindows/CVI   多功能  

摘要： 理论与实践相结合的教学模式是"新工科"背景下推行教学改革的重要环节。以工程测试技术课程为契机,基于虚拟仪器技术设计开发了多功能转子实验教学系统。该系统采用非接触式测试方案,选用了不同工作原理及信号产生方式的传感器进行试验台转轴转速及振动位移等的检测与控制;采用项目驱动式教学法,基于LabWindows/CVI开发了零代码测控软件,使学生通过直观实验加深理论学习,为学生完成自主性、创新性实验及科学研究提供了良好的实践平台。实验结果表明,该系统设计布局合理、稳定性好、操作简单、扩展性强,具有较高的实用性。

关键词： CAN总线   虚拟仪器   变频调速   监控系统  

摘要： 文章研究了变频调速实时监控系统的开发方法。利用控制现场总线(Controller Area Network,CAN),同时保证了传输速度和系统的抗干扰能力。为了克服短帧通信所造成的信息量小的缺点,改进了传统的应用层协议,充分利用标识位传输有效信息。以LabVIEW软件为开发平台,通过批量接收、显示数据的方法,克服了上位机显示缓慢的缺点,实现了数据选择、分析、实时显示、录波、触发等功能。该监控系统界面友好,使用方便,同时实现了监视和控制功能,可以广泛应用于变频调速场合。

关键词： 虚拟仪器   嵌入式   labview   课程考核  

摘要： 该文主要分析了嵌入式课程常用考核方式中所存在的一些问题,针对嵌入式课程的特点,结合自身的教学经验,提出将虚拟仪器技术引入嵌入式课程学习和考核中,引导学生基于labview软件编写上位机并用于嵌入式课程设计中,促进学生对自身专业知识的融会贯通,提高学生学习的积极性和知识面,为嵌入式课程提供了一种新的学习和考核方式。