基于MEMS技术无线网络风力传感器的研制

研制了一种严酷环境下使用的无线网络测风传感器,传感器由微型风速芯片、电子罗盘和主控及旋转部件构成。微型风速芯片基于拖动力及热式原理设计、采用Micro Electro Mechanical System(MEMS)技术制作而成,由微型风速芯片和电子罗盘通过感应数据配合获得所测风的瞬时风速和风向信息,气象监测环境风传感器具体工作过程,其无线主控部件接收到测试命令后,采用旋转部件将微型风速芯片旋转一周,通过对比各时刻输出信息获得max值,由风速芯片与电子罗盘解析该时刻的数据即为所测的风速和风向信息,最后由负责传输的部件传输出去。经初步测试,本设计特别适合用在高山、森林等环境恶劣的无线网络气象检测站。     

测风传感器测试仪的设计与实现

文章介绍了用低功耗的8位AVR单片机ATMEGA1280设计测风传感器测试仪的思路和功能。经使用证明,测风传感器测试仪能提高传感器的测试效率和降低传感器检测成本,增加传感器测试的灵活性。     

汽车仪表专用信号发生器设计

本设计根据汽车传感器的工作原理,模拟汽车的脉冲信号,开发研制的一种测试汽车仪表的专用信号发生器。主要是基于AVR高速单片机而研发的,软件设计中利用查表的算法保证了脉冲信号均匀变化的稳定性,使模拟的脉冲信号不间断的输出,从而实现模拟汽车传感器的功能。     

微机化气象仪

论述了微机化气象仪的硬件配置及软件设计方法，设计了气压传感器，建立了温度，湿度传感器的数学模型，系统采用８０３１单片机控制，实现了温度、湿度、风速、风向、气压的数据采集、处理、显示及打印。     

地面风传感器加热装置设计及试验研究

在冬季雨雪、冻雨、雨凇和雾凇等天气现象发生时,自动气象站风传感器转动部件容易发生冻结,造成风向风速观测数据缺测。为解决风传感器冻结的问题,设计一种基于分级加热技术的风传感器加热装置,采用多级加热元件组合控制的方式,实现自适应启动不同级别的加热模式。通过试验对风传感器加热装置性能进行测试,以及对风向风速观测数据进行处理分析,评估风传感器加热装置在气象观测业务中应用的可行性。结果表明,带有加热装置的风传感器起到了很好的防冻结作用,运行更加稳定;带有加热装置的风向风速数据完整性优于未带有加热装置的风传感器,两者风速具有较强的相关性,相关系数均在95%以上;两者风向一致性显著,均在80%以上,十分钟风向一致性优于两分钟风向一致性。可见,风传感器加热装置可有效减少风传感器冻结发生的次数,及时消除结冰层,降低观测人员设备维护工作量,提高风传感器运行的稳定性和数据的连续性,为风传感器加热装置应用于气象观测业务提供决策支撑。     

基于AVR单片机的硬币识别系统设计

为减弱市场上高仿真假硬币的传播,设计了一种以AVR单片机为控制核心、以电容传感器和电感传感器为检测手段的硬币识别系统。该系统通过电容和电感传感器把硬币大小和材质的差异转化为电压和频率的差异,测出其电压值和频率值,将得到的数值与单片机内部存储的真币数据相互进行比较,达到辨别硬币真伪的目的。经过测试,系统可以判别出假硬币,准确率达98%,基本满足市场要求。     

船舶运动状态下超声波风速风向动态测量建模与分析

根据超声波风速风向传感器工作原理,建立船舶运动状态下超声波风速风向动态测量的理论模型,并搭建船舶动态风速风向测量的模拟平台。在不同风速和风向条件下进行大量实验。数据分析表明,实验结果与理论模型一致。该结果可为船舶运动状态下风速风向动态测量误差补偿提供理论基础。     

基于AVR单片机MG32的酒精检测仪研究

酒精浓度的检测对于有效预防酒后驾驶是非常必要的。本文利用AVR单片机MG32设计了一种酒精检测仪,该设计电路主要由酒精传感器、AVR单片机主机MG32、四位数码管显示器、八位独立按键构成,可实现酒精浓度检测功能,该电路具有结构简单,便于操作,测试准确等优点,具有广阔的应用前景。     

结合台风模拟的混合气候下分风向极值风速估计方法

采用Monte Carlo方法分别获取台风和良态风气候的极值风速样本.其中,台风气候极值风速采用Yan Meng台风模型进行模拟,而良态风气候则是对气象站风速数据拟合极值分布后再模拟一定数量的极值数据,然后对两者进行组合.最后,结合风速风向分布模型提出一种考虑风向的极值风速估计方法.利用该方法对上海地区极值风速设计值进行了估算,并讨论了其特性.模拟结果不仅同时展现台风和良态风两种气候的极值分布形态,还表明了受台风影响的地区各个风向上极值风速具有一定程度的相关性.     

VC环境下捷联惯导模拟器的开发

以捷联惯导系统为基础，在VC编译环境中，设计出可以模拟多种环境扩展性较强的模拟器，完成了对捷联惯导系统各种状态下的模拟，包括捷联惯导解算、传感器误差设置与测试、航迹状态设置等，为相关导航系统算法的验证提供了数据源．     

基于异步电动机的风力机风轮动态模拟方法

为提高风力发电机系统的控制性能，设计了一套风力机风轮的动态模拟装置，该装置具有与实际风力机风轮相同的机械特性，可用于设计、评价和测试实际的风力发电系统．假设负载在单位采样时间内恒定，模拟控制器根据电机反馈速度估算出每个采样时刻的负载值，由风力机风轮的特性计算出实际风轮的输出加速度，再与计算出的风轮加速度相比较，算出异步电动机的电磁转矩指令，采用直接转矩控制策略控制变频器，以调节异步电动机的电磁转矩．仿真结果表明，用该方法估算的负载值与实际负载相差很小，模拟系统的机械动态特性与实际风力机风轮的基本一致．     

太阳敏感器输出误差测量装置研究

设计完成了一种太阳敏感器输出误差测量装置,其原理简单、成本较低,可以满足大部分太阳敏感器地面测试测量精度的需求。太阳敏感器是卫星动态模拟器敏感器部件的重要组件之一。太阳敏感器输出误差测量是卫星动态模拟器研制和实验操作的一项重要的前期工作,精确测量太阳敏感器误差对以后的理论计算和仿真实验有重要意义。太阳敏感器主要通过测量太阳光线与卫星某一体轴之间的夹角,确定太阳在敏感器本体坐标系中的位置,通过坐标矩阵变换得到太阳在卫星本体坐标系中的位置,最终在卫星的姿态控制系统中求出卫星姿态,即卫星的空间方位。提出了一种新的基于ARM7单片机的数字太阳敏感期输出误差测量装置设计方法。采用高精度数字式二自由度电动转台作为测量装置的基台,用于改变输入角度。采用ARM单片机控制器控制转台的转动角度和转动速度;采用专用的太阳模拟器作为太阳敏感器的输入光源;太阳敏感器的输出角度通过无线模块传送至PC机进行输出处理操作。对比转台角度和太阳敏感器的输出实测角度,可以得到太阳敏感器的输出误差曲线。本测试系统误差来源较少,主要为动力学转台的运动误差和太阳模拟器光源误差。转台的运动控制精度为0.00125mm/(°)。理想情形本装置的测量精度为角...     

数字太阳敏感器高精度电激励信号源设计

介绍了一种数字太阳敏感器的电激励测试系统的设计。设计中采用FPGA为数据处理、时序控制核心,采用数模转换器以及运算放大器构成模拟输出模块,采用串口与上位机进行通信。设计采用一种整体偏移的方法来模拟仿真太阳敏感器的图像探测器的输出。系统输出的电信号满足太阳敏感器大视场、高精度的要求,目前数字式太阳敏感器高精度电激励信号源系统已经在太阳敏感器研制过程中的地检实验中得到应用。     

一种无线传感节点风能自供电系统的设计

无线传感器网络凭借其体积小、布局灵活、可靠性强等优势,得到了日益深入的研究及应用,但是节点的工作寿命严重依赖供电电池的持续时间．为实现网络节点工作的持久性,研究了微型风力发电机供电的无线传感节点的设计,采用超低功耗电源管理电路,结合相应的MPPT算法（MaximumPowerPointTracking）实现风力发电机在变化风速下的最大功率点跟踪,并维持无线传感节点的稳定运行．实验结果表明,通过本电源管理电路及MPPT算法,风能采集单元对电机输出电能的转换效率提高到了75％,所采集能量提高为改进前的三倍,本设计可使无线传感节点依靠风能独立运行,具有一定的应用前景．     

传感器网络下目标追踪实验设计

文中设计了一种无线传感器网络下的移动目标追踪实验,介绍如何在模拟器上实现网络节点部署、组织和追踪移动目标。实验中移动物体依据真实出租车轨迹、高斯马尔科夫模型或随机路点模型进行移动;网络中节点则依照粒子滤波算法进行目标追踪和数据采集。该实验作为《无线传感器网络》课程的配套实验,有利于学生更好地理解基础理论知识,并且能锻炼学生在无线传感器网络模拟器上的实际编程能力。     

地面风传感器智能防冻装置设计与应用检验

我国大部分地区寒冷季节,地面自动气象站风传感器容易冻结,影响观测数据质量,尤其偏远无人值守的区域站,维护保养困难很大,影响时间长.为解决这一问题,提出了 一种风传感器防冻结装置的技术思路,从智能防冻装置的结构、功能模块以及智能加热控制等方面开展设计试验.结合外场一次冻雨天气过程的试验,采用CIMISS数据应用检验.结果...     

An integral heat flux sensor with high spatial and temporal resolutions

To measure heat flux on the sharp leading edge and other surface with very small curvature radius in the wind tunnel, Hong-Ru Yu proposed a novel design of inte- gral type heat flux sensor. Compared with the traditional heat flux sensor, the integral type heat flux sensor improved spatial resolution up to an order of magnitude, and the size of the sensing elements has been minimized to 0.1 mm successfully, which satisfied the heat flux measurement requirements at R0.5 mm pointed cone stagnation point. A constantan film was used as the contact layer of the integral heat flux sensor, which was prepared by electron beam coevaporation method. The influence of sensor structure on the accuracy of measurement was analyzed using numerical calculation. The measurement results in shock wave wind tunnel indicated that the response frequency was about 100 kHz and the repeatability error was less than 10 %.     

一种新型风力发电机的设计

为了解决无线传感器网络节点的供电瓶颈问题,提出了一种通过新型风力发电机将风能转化为电能对无线传感器网络节点提供能源的方法。在该新型风力发电机中风扇作为发电机的一部分,将风扇和发电机一体化,减小了整个发电装置的体积。同时设计了电源管理电路,将新型风力发电机发出的交流电转换为直流电,对锂电池充电和通过电阻对锂电池的输出进行分压并提供给无线传感器网络节点。最终的分析和计算结果显示新型风力发电机和电源管理电路能够实现对无线传感器网络节点提供能源的目标。