基于单片机的超声波测距系统设计

本文在介绍超声波测距原理基础上,设计了基于单片机控制的超声波测距软硬件系统,并利用温度传感器采集环境温度信息对超声波的传输速度进行了校正。试验结果表明该系统可以应用于视力保护仪的距离测量,具有结构简单、性能稳定的特点。     

非结构环境下超声波传感器探测原理及其误差分析

针对机器人非结构工作环境,提出了一种基于超声波传感器的探测方法.建立了探测系统的结构模型,阐述了系统的工作原理,研究了测量误差产生的原因.超声波传感器在测量过程中是运动的,存在由运动引起的动态测量误差.此外,测量误差还包括环境温度引起的超声波传输误差和超声波传感器开角引起的误差,它们的综合作用构成了探测系统的综合误差.研究了综合误差与系统的运动参数和结构参数之间的关系,给出了补偿综合误差的方法,为提高系统的探测精度提供了理论依据.仿真结果验证了基于超声波传感器的非结构环境探测误差补偿的必要性.     

基于光电容积脉搏波的心血管多参数检测系统

为了实现人体心血管多参数检测,设计了一种基于光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography,PPG)的心血管多参数检测系统.该系统采用S5PV210处理器为控制核心,设计了指端脉搏波采集及滤波电路,提取指端脉搏波信号特征,测量人体心率、血氧饱和度、血压值.结果 表明:与标准仪器对比,心率测量最大误差为5次/min;血氧饱和度测量最大误差为2％;血压测量满足ANSL/AA-MI国际电子血压仪标准.     

矿热炉冶炼关键参数的三维磁场阵列检测系统

针对以往矿热炉冶炼关键参数检测方法存在的问题,提出一种非接触式磁场检测法。根据矿热炉电路结构及电磁场相关理论,构建矿热炉磁场模型,设计开发出三维磁场阵列检测系统;通过系统采集的炉外磁场分布信息,描绘出炉内电流分布特性,进而得知其冶炼关键参数。现场实验结果表明,三维磁场阵列检测系统所采集的数据可反映出电极端部位置、电弧长度及熔池液面位置等冶炼关键参数。     

基于超声波的污水流量测量系统的设计

针对工业污水流量的测量问题,提出一个基于超声波的污水流量测量系统。通过对污水流量的测量原理的分析,设计出了基于超声波的流量测量系统。该测量系统结构简单,测量精确度高,功耗低,适应性强,能在恶劣环境中工作,而且温度对系统造成的误差通过温度补偿技术减小了。     

三维超声阵列风速风向测量方法

针对传统时差法测风精度受超声波传播时间测量精度直接影响的问题,提出了一种基于空间超声波传感器阵列及波束形成算法的三维风参数测量方法。使用一种新的一发多收的空间超声波传感器阵列结构,利用波束形成算法空域滤波,实现了增强期望信号、抑制干扰、提高测风精度的效果,仿真实验结果表明:在信噪比为5 dB时,所提方法几乎能达到100%的测量成功率,且信噪比越大,测量成功率越高,均方根误差越小。搭建了硬件实验平台对所提测风方法进行实验验证,结果表明:在允许结构误差和设备误差的前提下,所测风洞中的风速为6.363 7 m/s,与机械式测风仪所测结果6.443 m/s仅相差0.079 3 m/s,初步验证了所提方法的工程可行性。所提方法可为测风方法的探索提供一种新思路。     

基于Taguchi三次设计的微机械陀螺健壮性设计

提出了基于Taguchi三次设计的音叉振动式微机械陀螺的健壮性设计方法,即将Taguchi的三次设计方法同结构参数仿真试验的动态子结构法相结合,通过正交试验得到对系统性能敏感的关键结构变量,通过健壮性优化,获得关键结构参数组合扰动下系统性能指标变异最小的设计方案.研究结果表明,由微结构的微小尺度效应带来的加工误差的不确定、性能变异的难检测等复杂性问题,通过简单的健壮性设计修正其关键结构参数,实现极小化性能变异,即可显著提高其性能的信噪比,达到控制产品质量和性能的目的.     

基于单片机超声波测距仪的设计

本文采用以AT89S51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。在分析超声波测距原理的基础上,设计了基于单片机控制的测距系统;考虑到温度对超声波传播速度的影响,阐述了DS18B20在测距时的温度补偿方法。对超声波的发射电路和接收电路、DS18B20温度采集电路、LCD显示电路做了硬件制作和软件设计;对系统进行了误差分析。相关部分附有硬件电路图、控制程序。该系统硬件结构简单、工作可靠、有良好的测量精度和灵敏度。     

基于有限元法的钢筋混凝土结构损伤识别

结构损伤识别方法是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分,也是目前国际上工程界研究的热点问题,具有很强的工程背景和重要的实用价值。基于此,提出了一种基于可降阶有限元模型与自适应均方误差的损伤检测方法对线性结构和非线性结构进行损伤识别,同时通过试验数据来验证该方法对结构损伤预测的有效性。试验结果说明,该方法能有效识别钢筋混凝土结构的时变非线性参数,包括刚度,强度衰减量及结构的箍缩效应,给工程实践提供重要参考价值。     

基于二维参数的汽车跑偏测试系统分析

基于激光测距的车辆行驶跑偏二维参数的测量方法,研究了其测试原理和总体结构方案,分析了影响测试误差的可能因素,探讨了减小测试误差的方法.基于汽车下线在线检测的实际需要进行了系统硬件和软件的设计,开发了一套基于二维参数的汽车行驶跑偏在线自动测试系统.通过对测试方法的改进及对测试数据的分层处理来减小测试误差,对测试点的逻辑控制来满足工业测试现场对跑偏测试系统的高精度、高强度、高效率和多任务测试的需求.结果表明:该系统实现了利用非接触式测量方式自动、精确、快速地测量汽车行驶跑偏量,系统测试误差小于2 cm,能满足汽车制造企业对下线车辆行驶跑偏检测的要求.     

基于LabVIEW的温度测试系统的研究

介绍了AD590温度传感器的特性和系统结构设计,重点阐述了虚拟仪器系统的构建和系统软件设计.利用虚拟仪器丰富的开发资源,基本不投入仪器设备及硬件,设计出具有较高的应用价值的传感器特性测试系统.并用软件进行滤波及归一化处理抑制采集噪声,提高系统的测试精度.     

钢纤维混凝土超声-回弹测强曲线的建立

结合厦门至昆明国家重点公路干线的施工情况,配制一批不同龄期的掺入粉煤灰、矿渣的C40钢纤维混凝土试件。通过超声波检测、回弹检测及抗压强度实验,分析钢纤维掺量对钢纤维混凝土超声波声速、回弹值和抗压强度的影响。根据实验数据,建立钢纤维混凝土抗压强度、超声波声速、回弹值之间的关系曲线。结果表明：随着钢纤维掺量的增加,三种钢纤维混凝土的超声波声速、回弹值、抗压强度均呈先增大后减小的趋势;掺入粉煤灰和矿渣的混凝土密实度提高;铜纤维混凝土抗压强度、声速、回弹值三者之间相关性较好,超声-回弹综合法用于钢纤维混凝土无损检测是可行的。     

钢梁—钢筋混凝土柱框架节点抗震性能试验研究

试验设计制作了两个钢梁-钢筋混凝土柱框架中间层中节点试件,水平加载装置采用MTS力学加载系统,对结构试件施加低周反复荷载。在节点区的型钢腹板、翼缘和箍筋上预埋应变片,用以观测节点区的应力应变状态。通过在节点区的梁端上下翼缘处布置拉杆传感器观察钢梁的受力过程。利用MTS自身配置的数据采集系统对结构试件的力和位移等信息进行采集和分析,研究表明:钢梁-钢筋混凝土柱节点有利于结构抗震,同时具有较强的耗能能力。     

一种基于图像融合的综合无损检测系统

介绍了一种基于虚拟仪器和嵌入式计算机技术的集超声、涡流和磁记忆三种探伤方法于一体的综合无损检测系统。该系统采用相控阵超声传感器、相控阵涡流传感器和阵列磁记忆传感器。除传感器外,所有硬件都装在一部便携式计算机内。具有功能强大、技术超前、扩展性好、携带方便等特点。非常适合于在探伤工作机动性和高效性要求高的场合,以及大型复杂设备的检测。     

回弹-超声波综合法混凝土抗压强度非破损检测研究

应用本地区典型混凝土原材料制作6种不同强度等级的混凝土标准试件,并按照现行相关技术规程要求分别进行了回弹法和超声波法混凝土抗压强度非破损检测试验。应用大型通用数学软件Matlab7.0多种不同类型函数的回归优化分析,建立了反映回弹值、声速值及回弹-声速值与混凝土抗压强度之间相关关系的测强曲线。结果表明,与现有回弹法或超声波法等单一检测法相比,所建立的混凝土抗压强度非破损二元对数型测强曲线精度较高,宜在本地区优先采用。     

基于相似理论的钢筋混凝土建筑结构振动模态

以三层钢筋混凝土建筑结构为研究对象，将其简化为3自由度的弹簧-质量振动系统，用相似理论建立振动系统的实验模型，制作等效的建筑结构实验模型．用传递函数响应方法对实验模型进行动态响应实验研究，测得振动系统的固有频率和振型，掌握振动系统的动态特性，为钢筋混凝土建筑的结构设计和系统减振设计提供动力学的实验测试方法，尤其给安装在建筑物内机械设备的振动控制提供了设计依据．     

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。     

基于挠度试验的梁式结构评估

寻求一种简单高效的方法对大量在役钢筋混凝土梁式桥的结构性能进行评估,意义重大。从钢筋混凝土结构设计原理出发,分析截面弯矩、曲率、挠度、受压区高度之间的相互关系;推导出钢筋混凝土梁式桥在简单活荷载作用下的挠度和名义配筋率之间的互换公式;并以承载力储备因子评定桥梁结构的承载力。实桥试验表明挠度试验法简便可靠,为钢筋混凝土桥梁承载力评定带来较大的方便。     

土中拱形结构抗爆试验设计与分析

为实现在化爆条件下土中拱结构荷载分布规律、结构动态响应以及破坏模式等的试验,利用爆炸作用原理和传感器技术理论,在考虑结构抗爆试验基本要求的基础上,设计了野外拱结构爆炸试验。拱结构为现浇钢筋混凝土结构,安装传感器后进行覆土。为有效测量相关数据,试验使用了多种传感器,包括应变传感器、加速度传感器、压力传感器及位移传感器等。给出了拱结构抗爆试验传感器布置情况,介绍了测试基本原理,建立并分析了连接传感器、起爆和同步触发以及数据采集存储几个主要组成部分的动态测试系统。试验结果表明,试验设计满足抗爆试验要求,对其他类似的测试试验可提供一定参考,为土中拱形结构的设计提供依据。     

RC结构火灾后的三维抗震性能研究

以结构工程分析中常见的三维空间杆系有限元为基础,利用钢筋混凝土构件（ＲＣ）火灾后的截面余抗弯刚度统计公式,对火灾后钢筋混凝土空间框架结构进行三维抗震分析。可对灾后结构的剩余整体强度作出诊断,并为加固设计提供依据。