基于荧光猝灭原理的海洋原位溶解氧传感器及定量标定算法

针对国产化海水溶解氧传感器原位准确监测的需求,采用调制-解调数字正交锁相放大检测技术研制了海水光学溶解氧传感器,实现了微弱荧光寿命的准确检测。采用多项式标定方法对溶解氧传感器进行了温度系数标定,建立了荧光相位、溶解氧浓度、温度的多项式定量算法模型,实现了溶解氧的准确检测,在标定试验温度范围内随机温度和溶解氧浓度下,使用该方法标定后传感器测温精度为±0.1 ℃,溶解氧测量准确度达到了±0.1 mg/L     

生物传感器在玉米酶法浸泡工艺中的应用

为了对玉米酶法浸泡过程中的生化参数进行控制，采用生物传感器对浸泡工艺过程的乳酸、葡萄糖、还原糖进行适时检测，并与滴定法、碘量法、费林试剂法进行比较。结果表明，生物传感器与传统方法检测结果相差不大，但是响应速度快、结果准确、测试成本低，且样品不需要复杂的预处理就可以直接测定。     

数字式微量溶解氧传感器的研究

本文设计了由工作电极、辅助电极和参比电极组成的数字式微量溶解氧传感器及其工作系统的硬件电路,包括极化电压电路、信号采集电路和温度补偿电路。通过在零氧条件下对残余电流的测定及与瑞士Orbisphere公司的两电极型溶解氧检测仪对比检测的结果,表明该传感器达到了μg/L级的测量精度,不确定度仅为±3%。     

基于PIC18F2520的极谱式溶解氧传感器设计

采用覆膜极谱式溶解氧测量工作原理，以PIC18F2520为核心控制器设计了一种溶解氧传感器，并对传感器的温度、压力及盐度补偿算法进行了研究。试验证明，该设计结构简单、性能稳定，温度测量精度误差为±0.3 ℃，溶解氧测量精度误差为±0.07 mg/L。     

分布参数系统参数辨识的最佳测量位置

许多有关集中参数系统参数辨识的方法经改造后可推广到分布参数系统中,但其涉及的问题复杂,其中传感器的测量位置则是分布参数系统参数辨识过程的特有问题,它对分布参数系统的参数辨识精度有着很大的影响.从受噪声干扰的不同位置传感器检测值出发,构造了分布参数系统的信息矩阵,提出了一种基于信息矩阵行列式的优化算法,并采用D-最优试验设计准则优化传感器的位置配置,得到了分布参数系统检测传感器的最佳测量位置,同时保证了系统的参数辨识精度.仿真结果表明,该方法对于分布参数系统的输出和状态检测传感器位置的选择具有参考价值.     

滑动轴承润滑油膜厚度光纤动态精密检测模型

为了实现滑动轴承关键参数润滑油膜厚度的精密动态检测,构建了基于双路光纤的油膜厚度动态精密检测模型,以对光纤传感器的非线性特性进行补偿并对油膜厚度动态信号中的噪声进行滤除。该模型系统集成强度调制式光纤检测技术、光强补偿技术、非线性校正与滤噪技术,由光纤传感器调制函数、调理电路、上位机处理3个模块组成,其原理与优势在于:基于光强调制原理实现了油膜厚度对接收光功率信号的调制;采用光强补偿技术有效消除了光功率波动及反射率变化对检测结果的影响;利用非线性校正与滤噪技术实现了光电信号与油膜厚度信号的精确映射。静态标定实验和滑动轴承油膜厚度动态检测实验结果证明了该模型的正确性。     

基于氧敏感膜的海水溶解氧测定技术研究

提出了一种利用荧光猝灭原理测定海水溶解氧的方法,分别从光电检测电路、LED驱动电路、光电二极管电路、温度检测电路、信号产生采集处理控制电路等方面详细介绍了基于氧敏感膜的海水荧光信号检测系统设计方案,通过实验测试了荧光信号检测系统对荧光相位滞后检测能力、系统的整体稳定性和系统测试数据的准确度。准确度测试中溶解氧测试数据点饱和度从100.00%减小到11.56%,氧敏感膜荧光信号检测系统所测数据与碘量法误差最大为5.15 μmol/L,两种方法变化趋势相同。此系统可以作为一种海水溶解氧测量仪器,具有良好的应用价值。     

精密磨抛加工机器人自主重力补偿方法研究

目的 针对工业机器人磨抛加工过程需消除不同位姿条件下重力矢量对末端力感知的影响,提出一种重力补偿算法,从而精确控制三维磨削力。方法 借助安装在机器人末端的六维力传感器,读取机器人多个随机位姿下实时力和力矩信息,并基于卡尔曼滤波对传感器信息进行有效降噪;通过线性拟合算法对降噪后数据开展数值分析,计算出传感器误差、机器人世界坐标系偏移、末端负载重心大小及重心坐标等参数;根据以上参数并结合机器人当前姿态来实时消除负载重力影响。结果 采用笔者所提算法对同样静态条件下的机器人进行重力补偿,补偿后的重力影响产生的各方向力均近似为0,偏差小于0.1 N。结论 笔者所提出的算法充分考虑了重力补偿参数之间的耦合作用,能够消除重力影响,精确测量出机械臂末端六维力传感器受到的外力以及外力矩。     

基于粒子群优化算法-支持向量回归算法的氨氮传感器温度补偿

针对野外低温环境下,基于铵离子选择性电极的氨氮传感器检测失准问题,通过分析传感器检测原理,在0～30℃进行了水质标样氨氮检测对比实验,探究了温度变化对氨氮传感器输出结果的影响;将粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)与支持向量回归(support vector regression, SVR)结合,建立了氨氮检测的PSO-SVR温度补偿模型,并与最小二乘多项式回归、传统SVR建立的温度补偿模型对比,PSO-SVR温度补偿模型具有较高的决定系数和较小均方根误差(root mean square error, RMSE)。在实际水样检测实验中,经过该模型补偿后氨氮传感器的输出值与实验室内根据《水质氨氮测定》(HJ 535—2009)测得的氨氮标准值之间最高偏差为4.76%,最低偏差为0.64%,偏差范围符合预期补偿目标,表明模型具有较高的温度补偿精度,对非训练数据具有良好的泛化能力,能够满足实际使用的精度要求。     

光学溶解氧传感器和Winkler法测定溶解氧的对比研究

依托实验室搭建的溶解氧对比装置，系统研究了不同温度和溶解氧条件下光学溶解氧传感器和Winkler法测定溶解氧的区别。 结果表明，光学溶解氧传感器和Winkler法测定溶解氧的结果有较好的相关性，在不同温度条件下两者的相关系数均大于0.998。在溶解氧浓度低于4 mg·L^-1时，光学溶解氧传感器测定值略低于Winkler法；在溶解氧浓度大于4 mg·L^-1时，光学溶解氧传感器与Winkler测定差值主要集中在-0.25~0.25 mg·L^-1。两种光学溶解氧传感器测定结果较为接近，差值小于0.10 mg·L^-1。光学溶解氧传感器测定是一种可靠的溶解氧检测方法，可适用于海洋调查和养殖区的常规在线监测。     

中国对虾养成早期几种生态因子的研究

在我国人工养殖对虾过程中,必须对池水进行经常性的监视监测,以免水质恶化,造成重大损失。本文探讨了对虾养成早期池水温度、溶氧和pH值三个重要生态因子的昼夜变化规律和月变化趋势,以及溶氧与气压的关系,从而为科学养虾提供了较重要的理论依据。     

加热与非加热型氧传感器在摩托车电喷系统中应用的对比分析

为了分析加热型与非加热型氧传感器在摩托车电喷系统中的应用,在1台装备了125mL、四冲程、单缸水冷发动机的电喷摩托车上进行试验.试验研究了摩托车在EUIII测试循环工况下的排气温度变化,以及对于两种氧传感器起燃时间、陶瓷体温度变化、动态响应特性和排放的影响.试验结果显示,非加热型氧传感器的起燃时间要比加热型的长,但露点风险小;在EUIII测试循环的大部分时间里,非加热型氧传感器能够持续稳定地工作;非加热型氧传感器较低的陶瓷体温度会导致λ均值往混合气稀的方向偏移,但可以通过软件进行补偿;使用非加热型氧传感器会造成更多的CO和HC排放,但改进保护管设计能够通过EUIII排放测试.因此,非加热型氧传感器符合摩托车电喷系统的要求.     

BP神经网络水华预测模型的敏感性分析

敏感性分析能够定量地评价模型输入变量的变化对输出结果产生的影响,是揭示模型蕴含规律的有效途径.本文将敏感分析方法应用于BP神经网络巢湖水华预测模型中,分析结果表明巢湖水华形成受诸多环境因子共同影响,水温、溶解氧、浊度、气温、光照强度等环境因子变化与藻类质量浓度变化相关,其中气温是最大影响因素,相对贡献率达到17.01%;气压的上升则不利用于藻类质量浓度的增加;pH值的上升对藻类质量浓度的影响有正有负.     

运用虚拟仪器实现输油管道泄漏监测和定位

为了有效地检测输油管道泄漏并准确定位,运用负压波和质量平衡原理,采用模糊算法和逻辑判断法,利用压力、流量和输差三重机制实现了对原油管道的泄漏监测及定位、原油渗漏监测和报警.系统集成了传感器技术、无线通信技术和虚拟仪器技术.系统在对小压力、小流量和温度波动较大的高凝稠输油管道的泄漏监测方面有所突破.利用数据库结构,再现泄漏记录,回放历史数据并具有对历史数据进行统计、查询和打印等功能.采用无线通讯网络传递现场工作站的数据,并实现局域网内对管道的监测.     

极谱型溶氧仪的振动式改进研究

根据极谱法测定溶解氧的原理，设计了一种具有准确、快速、稳定、高度自动化等特点的振动式极谱型溶氧仪。以0~12 V双振动微型小马达作振动系统，带动溶氧仪传感器在水样中振动，可及时弥补传感器电极中阴极消耗的氧气。系统考察了振动强度、水样盐度等影响因子对振动式极谱型溶氧仪检测的影响，全面探究其工作性能，并与美国YSI Pro Plus手持式检测仪进行了应用比较。实验结果表明该振动式极谱型溶氧仪各项工作性能达到国家溶氧仪的标准，与YSI应用比较的相对误差为0.147 mg/L。目前该溶氧仪已成功应用于实际水样的溶解氧检测。     

钢丝绳断丝探伤传感器的研制

本文在实验和理论分析的基础上,讨论了Hall元件在钢丝绳断丝电磁无捐探伤中的应用特点,探讨了提高探伤精度的技术措施,并据此研制了采用多个Hall元件组合探伤的、具有随动定心探头及多通道信号输出的钢丝绳断丝电磁无损探伤传感器。