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关键词： 开关磁阻电机   位置传感器   转子位置检测   开关磁阻电机调速系统   无位置传感器   检测技术   位置信号   机械结构   发展趋势   参考价值  

摘要： 转子位置检测是开关磁阻电机调速系统的重要环节,直接位置检测技术能够提供稳定的转子位置信号,但需要增加附加的机械结构,从而限制了开关磁阻电机的应用范围。目前,无位置传感器检测技术是开关磁阻电机研究领域的热点之一。全面介绍了国内外开关磁阻电机无位置传感器检测技术的研究现状,详细阐述了每一典型检测方法的原理,对其优缺点及适用范围进行了详细讨论与客观评述,并展望了其发展趋势。对新型无位置传感器检测技术的研究具有重要的参考价值。

关键词： 电容式加速度传感器   等效电学模型   调制解调   力平衡   可靠工作范围  

摘要： 基于MEMS加速度传感器的地震检波器在频带、动态范围和轴向抗干扰性等性能指标上优于传统动圈式检波器。针对高分辨率、高保真、高精度地震勘探这一应用需求，需要进一步提高MEMS加速度传感器的性能。而对于电容式加速度传感器，检测电容的变化多在fF～aF量级，这对检测电路提出了很高的要求，本论文针对微机械电容式加速度传感器相关检测技术进行了深入研究。 首先，根据电容式加速度传感器的动力学方程及其随加速度变化的差动电容结构，建立了等效的电学模型，实现了传感器和接口电路整体模拟的可能。通过对传感器等效电学模型的模拟，分析了传感器的阶跃响应，频率响应，灵敏度及线性度等指标，并提出了优化条件， 接着，建立了力平衡电容式加速度传感器等效电学模型，证明了两种反馈方式对力平衡性能的影响是相同的，讨论了只有相反极性的直流偏压加载方式才可能实现力平衡，分析说明了工艺原因造成的电容极板不平行减小了加速度计可靠工作范围，并且在欠阻尼情况下加速度计可靠工作范围要比相应的准静态情况下小。 最后，确定了调制解调作为检测微小电容变化的方案，先后设计了两种接口电路，对电路的各个功能模块及其实现方式进行了分析和测试，改进电路在载波、前置放大方式、解调方式以及布局布线等方面做了一系列改进，最后利用PSpice对传感器等效电学模型与接口电路进行整体仿真，模拟了加速度计的阶跃响应和不同正弦激励加速度时的响应。通过测试，表明改进后的加速度计具有良好的线性度及频响特性，并证明了其分辨率可以达到0.1mg(54aF)，比前期制作的加速度计提高了10倍。野外实验结果表明，目前试制的MEMS检波器在性能方面比较接近传统检波器，对比改进前的检波器在实用化方面上了一个台阶。

关键词： 痕量污染物   水质监测   表面等离子共振(SPR)   角度调制   光学传感器  

摘要： 将表面等离子共振（SPR）检测技术应用于生态环境痕量污染物检测新方法、新仪器的研究,是一项多学科交叉的研究课题。它涉及光学表面等离子共振技术、光学系统设计、信号检测技术、镀膜技术、信号处理与分析等多种技术。本论文主要开展了无需转动部件的角度调制型SPR检测方法研究及其传感器实验装置的设计与构建,并进行了实验研究。 主要研究内容包括: 第一章论述水质监测概况以及痕量污染物检测仪器概况。 第二章和第三章完成SPR传感工作原理分析,论述了SPR传感器三种不同的激发方式和四种不同的调制方式,以及SPR传感器及应用的现状与发展。对SPR的相位检测和双光束检测技术进行了原理分析和数值模拟计算,探讨了基于这两种技术的SPR传感器的结构体系。 第四章在理论分析和模拟计算SPR传感器基本模型及其性能的基础上,设计了完整的小型化表面等离子传感器设计与实验装置构建,并介绍了各部分的设计思想。该系统简化了传统角度调制型SPR传感器的结构,无需可动部件易于便携化。 第五章利用实验装置进行了乙醇和葡萄糖的比对测量实验;介绍了数据处理的常用方法;对实测数据进行分析处理,结果表明该传感装置的检测灵敏度达到10-5,测量的重复性标准偏差为0.3452。 第六章对论文的研究工作进行了总结,并对课题的进一步研究进行了展望。

关键词： 管道损坏   多声学传感器   信息融合   DSP   虚拟仪器   LabVIEW  

摘要： 由于可利用水资源的日益减少,水资源的保护已引起很多国家的极大关注和重视。管道作为城市供水系统中可利用水资源的主要载体,其安全性能已成为关系民生的重大问题。然而近几年来管道事故频频发生,其中人为损坏所占的比重越来越高,它造成了可利用水资源的极大浪费。因此,迫切需要一种检测手段不仅可以监测水管道损坏活动而且可以检测到水管道泄漏点的具体位置。 在分析了声发射检测法的研究进展的基础上,针对国内外管道泄漏实时检测的研究现状,提出了采用声发射检测法对管道损坏信号进行检测的方法,并根据城市供水系统多种口径管道的特点,进一步论证了采用多声学传感器融合解决大口径管道损坏的可能性,并从理论上证实了采用多声学传感器融合解决大口径管道损坏的可行性。 检测系统的设计与开发工作的顺利进行以及大量的试验环节的积极开展,为系统最终在应用实践中证实了采用多声学传感器融合解决大口径管道损坏的可行性。本文的主要工作及创新点如下: (1)论证了采用多声学传感器融合解决大口径水管道损坏的可能性,并在对埋地水管道破坏的声信号传播进行机理分析的基础上,从理论上证实了采用多声学传感器融合解决大口径管道损坏的可行性。并明确了声学传感器的型号选择以及具体的融合策略。 (2)提出了检测系统的总体方案框架模式,即在数据采集单元部分采用基于TMS320VC5509为内核的DSP系统而在上层管理单元采用虚拟仪器来完成界面设计的框架模式。它是基于系统的具体指标要求,通过比较几种可能的方案而选择的最佳方案。 (3)开发了基于TMS320VC5509为内核的DSP系统。它主要采用CPLD+DSP的混合结构来完成核心部分的设计,通过CPLD实现系统存储单元的控制。 (4)开发了基于虚拟仪器上层管理单元的用户界面。虚拟仪器借助于图形化软件开发环境LabVIEW的优势使上层管理单元的界面设计十分简单,LabVIEW中包括大量现成的信号处理模块,使系统在信号去噪处理以及信号分类等方面的处理如鱼得水。

关键词： 灵巧蒙皮   边界层分离点   微型热膜传感器阵列   DSP   小波变换  

摘要： 边界层分离点检测是实现分离流主动控制的前提和基础,也是气动控制灵巧蒙皮系统研究的重点和难点。本文以边界层分离点检测技术为研究对象,对微型传感器阵列的设计与集成、阵列驱动电路、数据采集电路以及分离点判定算法进行研究。 1.对边界层分离特性进行研究,确定了边界层分离点的判定依据。估算边界层厚度,为测量器件的设计提供尺寸约束。在对两种分离点在线检测方法比较和分析的基础上,采用了基于热交换原理的微型热膜传感器作为系统的测量元件。 2.采用分立元件通过表面贴装工艺来实现柔性微型热膜传感器阵列的集成,并研究该传感器阵列中敏感元件、柔性衬底的设计及传感器的排布。对微型热膜传感器在恒流、恒温驱动方式下的动态响应特性进行分析,结果显示,两种驱动方式均可实现边界层分离点动态测量,且恒温驱动方式的响应频率较高。 3.设计微型热膜传感器阵列的恒流、恒温驱动电路,并根据电路结构的优势,采用基于集成稳压源的多路恒流源驱动电路。采用C5416 DSP与THS1206 ADC设计高速动态数据采集电路,并根据系统实时性要求,扩展了DSP最小系统。 4.根据边界层分离点判定依据,在常用统计量算法的基础上,提出了FFT功率谱估计和离散小波变换两种判定算法。采用上述三种算法对NACA0012翼型的风洞实验数据进行处理,确定了分离点的位置。根据分离点判定的精确性、实时性、稳定性和抗干扰性对三种算法进行评定,结果显示,离散小波变换算法综合性能最优。 采用分立式集成的柔性微型热膜传感器阵列对灵巧蒙皮边界层分离点进行在线测量,并由DSP高速数据采集系统对输出信号进行采集处理,根据离散小波变换算法判定分离点位置,分析结果表明,该系统满足灵巧蒙皮系统实时性、动态性的要求。

关键词： 光纤气体传感器   气体近红外吸收   乙炔   谐波检测   变压器油  

摘要： 电力系统中大型变压器的安全运行具有十分重要的现实意义。随着我国电力事业的飞速发展,工矿企业电气化和用电量不断提高,各种变压器得到日益广泛的应用。在运行过程中,变压器油中可能会产生故障气体,本文研究变压器油中出现的故障气体-乙炔实现高灵敏度的在线遥测,实现对变压器运行状况的实时监视。 光纤气体传感器由于它的一系列独特的技术优越性而受到广泛应用。本文在综述光纤气体传感器的发展过程和现状的基础上,分析了现有的光纤气体传感技术和方法所存在的一些弊端,指出它们的应用局限性。采用光谱吸收法,利用光纤传输光信号实现变压器油中故障气体的高灵敏度在线遥测。基于气体红外吸收的谐波检测技术,研究了一种新的光纤气体浓度检测方法。这种测量方法具有灵敏度高、不受环境气体影响、抗电磁干扰等优点,可以应用于危险或恶劣的环境中。 本文应用量子力学和分子光谱理论分析了气体分子的吸收中心波长、吸收线型、吸收线宽和吸收谱线的强度分布等特性,给出了Beer-Lambert定律的理论解释。 在理论分析的基础上,本文进行了光路、电路和气室的设计。在电路设计上采用锁相放大器来提取微弱信号,最大限度的抑制噪声,提高系统的信噪比。 本文最后通过光纤链路损耗实验和气体浓度与二次谐波关系等实验验证了该乙炔气体浓度谐波检测系统设计的可行性,并给出了相应的实验结果。

关键词： 表面等离子   金属   传感器   偏振光干涉  

摘要： 表面等离子共振(SPR)型传感器是一种结构简单,灵敏度高的新型测量仪器,它具有非破坏性、实时在线检测的特点,目前已经成为传感器领域的研究热点。表面等离子体共振传感器在生物学、医学、化学等领域获得了十分广泛的应用,越来越多的研究者开始致力于这一项目的研究。 本课题主要研究了相位检测方法及相关的实验技术,研究如何能够更好的提高表面等离子共振传感器的检测灵敏度。首先,本文介绍了表面等离子型传感器的研究现状及发展方向,比较了不同类型表面等离子体共振检测方法的优点和局限。其次,我们从电磁学基本理论出发,描述了表面等离子波的特殊性质以及产生表面等离子波的激发结构。第三,采用Kretschmann激发方法对不同的激发层模型进行了模拟计算,分析了各种实验条件对于表面等离子体共振的影响。最后,我们对相位检测技术进行了讨论,相位的提取过程分为两步,先要获得一幅干涉图像,然后根据干涉图像的移动获取相位信息。基于共光路的平行偏振光干涉成像的方法,我们装配了表面等离子波干涉成像的实验装置,并利用CCD摄像机获得了干涉图像。再利用相关的程序,就可以获得相位信息。我们在实验上进行了对相位测量的研究,给出实验数据以及对实验结果的初步讨论。

关键词： 磨削接触检测   自动磨削   单片机   加速度传感器   在线检测   砂轮  

摘要： 本文对目前砂轮接触在线检测的各种方法进行了分析与探讨。通过分析磨削机理、机床的振动特性，并以此为理论依据，提出了利用振动信号对砂轮接触状态进行在线检测的方法并以采用信号的均方根值作为检测的特征参量。 本文在理论研究的基础上，进行了磨削接触检测装置的开发。检测系统采用压电式加速度传感器检测振动信号，设计了以Cygnal的C8051F060单片机为核心的检测系统硬件及其各种接口电路。 根据检测各种功能要求，确定了系统任务和功能模块，采用先进的软件设计思想，对各功能模块进行了软件开发。包括接近、接触的状态识别、磨削过程控制信号输出、人机交互功能的实现、故障诊断和报警等。 本文为验证检测方案的可行性，在针尖磨床上，采用加速度传感器，利用HP3566A信号测试分析仪进行了磨削接触检测实验。实验表明了采用加速度传感器检测振动信号，可以识别砂轮与工件间接近和接触的状态。 通过对全套磨削接触检测系统的软件模拟调试为以后开发可实际应用于生产现场的砂轮接触在线检测系统奠定了坚实的基础。本文也为磨削接触在线检测提供了又一种途径。

关键词： 光纤光栅传感器   检测  

摘要： 阐述了光纤光栅传感器的波长移动检测技术的发展现状,分析各种检测技术的原理和性能,并对增益光纤在FBG传感网络有源检测中的应用进行探讨。

关键词： 无刷直流电机   无位置传感器   反电势法  

摘要： 介绍了无刷直流电机的工作原理及其控制方法,讨论了传统反电势法无位置传感器存在的弊端,提出了一种改进的无位置传感器。与传统无位置传感器相比,改进后的无位置传感器具有换相角计算简单,无需滤波电路,可全范围运行等优点。制作了改进后无位置传感器和传统无位置传感器两台样机,通过实验证明了改进后的无位置传感器的优越性。