一种大角度范围的高精度超声波测距处理方法

针对移动机器人超声定位中超声收发传感器角度偏向造成的测距精度下降,本文提出了一种基于归一化波形参数特征修正的超声测距系统.传统的增益控制、可变阈值等抗起伏措施对抑制传播过程中的幅度起伏造成的测距误差效果较好,但如果传感器角度偏向使波形发生畸变,此类方法仍将造成较大误差.本文通过对传感器角度偏向造成接收信号波形畸变及测距精度下降的理论分析及实验研究,建立了超声接收信号归一化波形特征脉宽与前沿变化的关系,设计了基于单片机实现误差校正的大偏向角高精度超声波测距系统.测距实验结果表明本系统显著减小了传感器角度偏向引起的测距误差,在不同的距离上使测距精度平均提高了1.6%,同时具有成本低、使用简单、方便的特点.     

机器人多传感器测距系统的数据融合

针对机器人工作环境的特点,提出了采用超声波与红外线传感器共同测距的方法,弥补了单一使用超声波传感器带来的缺陷.应用自适应加权数据融合技术,实现两种传感器在功能上的互补.实验结果表明,系统提高了整体测距精度,得到了被测距离更加准确的估计.     

基于RSSI的无线传感器网络环境参数分析与修正方案

定位技术是无线传感器网络数据采集的基础服务,而定位精度的高低在很大程度上取决于距离测量的精度.基于RSSI(接收信号强度)测距技术无须添加任何硬件设施、用较少的通信开销和较低的实现复杂度,十分适应于能量受限的无线传感器网络.通过对RSSI测距模型进行分析,并提出一种针对室内环境的参数修正方案.通过自行研发的传感器节点Ubicell上进行验证分析,实验表明,采用环境参数修正方案后,明显提高了测距的精度.     

基于超声波原理的变电站安全距离监测装置

为避免变电站运行人员、检修人员工作时无法与带电设备保持足够的安全距离而造成人员伤亡事故,设计了一种基于单片机的安全距离监测装置,笔者针对基于超声波原理的安全距离监测装置提出了在0.2~500 cm范围内实现准确测距的方法,该方法可对220 k V及35 k V系统的架空设备进行有效测距,测距的稳定性和准确性达到了100%,具有可靠性较高、实用性强、经济性强等优点。     

渐进提高精度的载波相位测距技术

提出了一种静止、可视两目标之间基于载波相位高精度测距技术:第一步,借助GPS、伪随机码相位自主测距或超宽带等辅助测距手段得到一个距离粗测值和测量精度;第二步,基于已有距离粗测值和测量精度选择载波频率对,消除基于载波相位测距时引入的整周模糊度问题,然后基于载波相位双-单边测距技术,并借助伪码相位消除两目标上面载波相位观测时间差,得到一个精度更高的距离测量值;基于新得到的距离测量值和测量精度,重复第二步过程,渐进提高测距精度直到满足需要的精度为止。理论分析和现有工程技术实现表明,最终测距精度可达微米级。     

基于线阵图像传感器的测距模块设计

目的研究线阵图像传感器ELIS-1024的特性,研制用ELIS-1024检测光斑或光束边沿,用单片机STC12C5410AD采集、量化ELIS-1024输出的测距模块。方法在Windows环境下利用Visual Basic开发上位程序,通过串行口对单片机采集的信号进行分析、计算、换算。结果该装置可以用于角位移、距离和轮廓的测量,并利用三角测距法实现了短距离的精确测量。结论本装置具有系统组建的灵活性,运行方式多,精度较高的特点。     

一种光纤组量程扩增的激光频率扫描干涉绝对测距系统

为解决激光频率扫描干涉(FSI)测距系统随着目标距离增大测量精度下降的问题,提出了一种利用光纤组量程扩增技术实现大尺寸绝对测距的精度补偿方法。采用参考光路光程可变递增的方法,建立了光纤组量程扩增的激光频率扫描干涉绝对测距系统,通过FSI原理实现了量程扩增部分光程差的自标定。对应不同测量目标,通过粗测和精确测量,实现了系统原点自标定、光纤通道切换和目标值的精确测量。实验结果表明,在测量距离大于3 000mm后,光纤组量程扩增测距系统具有更高的绝对距离测量重复精度,在6 700mm目标位置的绝对距离重复精度比FSI测距系统的重复精度提高了2.4μm,并且在大尺寸测量方面更具有一定的优势。     

基于双探测器的手持式激光测距仪系统设计与实现

针对传统激光测距仪测距精度低、成本高以及速度慢等问题,设计一种基于双探测器的手持式激光测距仪。该测距仪使用分束镜实现光路内校准,设计检相电路将信号相位转变为带有相位信息的直流电平,并使用CORDIC数字计算方法求解相位,最后应用基于超定方程组的测距解模糊算法求解待测距离,对3台双探测器测距仪和2台K60测距仪以精度0.18 mm进行测距比较试验。研究结果表明:与传统测距仪相比,光路内校准可以消除电路附加相移,检相算法简单快速,解模糊避免对最优距离的搜索,因此提高了测距精度和测距速度。在0~60 m的测程内,3台双探测器测距仪的平均测距时间小于1.8 s,平均测量误差小于2 mm,测量标准差小于1 mm。与K60系列测距仪相比,双探测器测距仪测距精度和测距速度都有较大提升,验证了该设计方案的可靠性。     

基于超声波技术的导盲杖设计

本文详细介绍了以AT89S51单片机为核心,利用超声测距的工作原理,设计了一种导盲装置。该装置可以对盲人前进道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成声音提示,从而起到导盲作用。同时分析了超声波温度补偿问题和盲区问题,提出了解决方法。该装置具有硬件结构简单、工作可靠、流程清晰、精度高等优点。     

基于测距的WSN定位算法设计与实现

设计了一款基于测距的无线传感器定位节点模块,并用该模块实现了基于RSSI(Received Signal Strength Indication)测距的极大似然估计定位算法。通过研究实际环境下RSSI随距离变化的特点,得到计算节点间距离的公式。针对实际测距误差用最小二乘法进行线性补偿,补偿后的测距误差得到极大降低。根据测试结果,采用极大似然估计法在6m×6m区域内实现多个点的定位,实验结果表明定位精度可达11.19%。     

MTS位移传感器在高速重轨粗轧机中的应用

为提高重轨轧机生产效率与自动化程度,本文基于包钢轨梁厂重轨粗轧机,介绍了磁致伸缩位移传感器的工作原理,应用特性,以及高精度、高可靠性、大量程以及维护简便等优点。并且绘制了控制系统图。介绍了传感器的零点设定、位移采集计算。最后讨论了辊缝调节过程,以及辊缝调节过程中重要装置上辊平衡装置磁致伸缩位移传感器的应用。并实践充分证明,正确的应用这种位移传感器,能大大降低设备故障率,减少故障时间,更重要的是其高精度的测量值为轧机的全自动化生产提供了可能。     

高压电气设备绝缘特性带电检测仪信号采集系统的研究

对高压设备绝缘特性带电检测仪信号有集系统的主要组成－电流传感器及波形采集系统进行了研究。阐明了电流传感器的设计思想，提出了波形采集系统的设计方案。讨论了传感器的电路结构及屏蔽措施，给出了在实验室条件下的试验结果。分析是出数据采集速率与带电测试准确度之间的关系。     

数字扫描变换器中显示制式变换的递推算法

首次提出了一种新的实现数字扫描变换器中显示制式变换的极坐标变换方法 ——递推算法,并提供了提高运算精度的途径。计算机仿真结果证明了方法的可靠性。 此法可大大减少硬件规模,降低成本,有利于数字扫描变换技术的推广和应用。     

蓝宝石超声温度传感器初步研究

超声测温比传统的测温方法快速,精确,测温范围广,尤其可以在高温和恶劣的环境中进行测量。本文将蓝宝石作为超声温度传感器的敏感元件,针对超声探头、敏感元件尺寸及区截进行研究,初步设计出蓝宝石超声温度传感器模型,并用钨铼热电偶在高温炉中进行标定,得到蓝宝石超声温度传感器声速随温度的变化曲线。为超声温度传感器在高温环境中的测量奠定了理论基础。     

变压器局放电故障测向的复倒谱去混响方法

变压器绝缘劣化是导致局部放电的主要原因,研究局部放电精确测向,对整个电网的安全运行具有很重要的工程意义。由于变压器的结构比较复杂,发生局部放电时,光纤超声传感器阵列接收到的局放信号包含通过油箱壁、铁芯、绕组等介质平面反射散射的局放信号,对局放点测向造成很大误差。本文研究了最小相位分解法去混响算法,并基于研制的阵列进行油中局部放电测向实验,采用MUSIC算法计算放电源的DOA。实验结果表明最小相位分解法去混响能将局放信号中的混响部分有效抑制,去混响后的测向精度有明显改善。     

静电悬浮微机械加速度计设计

设计了一种基于静电悬浮原理的微机械加速度计。它采用三明治结构的微敏感元件,电容式位移检测方案及静电力悬浮控制方案。着重对敏感元件的主要结构设计、参数的选取、支承静电力的计算以及量程极限、精度极限等问题进行了分析,表明在目前技术条件下,可以实现量程约5g,精度为10-5g的悬浮微加速度计。设计并加工出一种圆环形结构的敏感元件,已实现了Z轴方向的静电悬浮及加速度测量,证明设计方案是可行的,进一步研究可实现三轴悬浮加速度计。     

基于贝叶斯估计的超声红外复合测距系统

针对单一传感器在复杂环境中测量数据可靠性差以及同一类型多传感器测距盲区无法补偿的问题,提出了一种基于贝叶斯估计的不同类型多传感器复合测距方法。该方法综合了超声与红外2种传感器的优点,利用红外传感器对超声传感器的测距盲区进行补偿,解决了单一类型传感器存在的测距盲区问题。对同一类型多个传感器同时获取的数据动态建立置信距离矩阵,应用椭圆曲线表示的支持程度关系矩阵确定各传感器测量结果中的有效值,并对其应用贝叶斯估计的方法进行数据融合,使测距准确度进一步提高。基于超声红外复合测距移动机器人的仿真实验表明,采用贝叶斯估计方法在保证实时性的前提下提高了测距的准确度,误差为±1 mm,达到了设计要求,为移动机器人的研究提供了参考。     

Pt100热敏电阻传感器的数字仿真模块设计

半物理仿真实验平台常用于控制系统的检测试验,具有大量的物理信号模拟器及各种类型的传感器。为了简化试验系统的结构,降低试验成本,设计了一种新颖的Pt100温度传感器的数字仿真模块。该模块可以直接采集计算机数学模型的数字信号。经过数据处理,产生与Pt100热敏电阻传感器具有相同范围和精度的电阻信号,可通过软件编程实现故障模拟及量程更改。实验表明,所设计的传感器数字仿真模块具有合理的测试范围,较高的阻值精度,可应用于半物理仿真试验平台的结构改造。     

一种新型大量程非接触尺寸测量装置的研究

介绍了一种新型的大量程非接触尺寸测量装置的组成和工作原理.该装置把反 射式气动传感器固定在数控工作台的滑座上,组成了一个测控一体化的测量装置.它 根据气动传感器离被测工件表面的间隙大小来自动控制数控工作台滑座前进或后 退,保证传感器离工件表面的间隙基本不变,从而实现小量程传感器的大量程测量. 还对该装置的测量静动态特性进行了理论分析和实验研究.该装置在80mm的测量 范围内,测量精度达到±O.1mm,适用于大量程非接触尺寸测量场合.     

基于粒子滤波的移动机器人SLAM算法

针对FastSLAM算法对传感器精度要求较高,不适用于方向性差的超声传感器问题,提出了一种基于超声概率栅格地图环境特征点提取匹配的移动机器人粒子滤波同时定位与地图创建(SLAM)算法.该算法可分解为机器人位姿估计和环境路标估计2个部分.基于蒙特卡罗定位原理利用粒子滤波算法对机器人运动轨迹进行估计;在建立全局超声概率栅格地图的基础上,利用概率栅格地图环境特征提取算法对环境路标坐标进行估计.实验证明,该算法较好地解决了超声测距传感器由于散射角大带来的特征点估计不准的问题,对环境路标和机器人轨迹的估计都比较准确.并对移动机器人累计误差进行了有效的补偿,减少了由于累积误差造成的移动机器人轨迹扭曲失真.