水质自动监测系统中单位电导率测量的原理与设计

溶液中的单位电导率通常采用尔劳施（Kohlrausch）电极进行测量，并根据溶液电导率的温度系数对单位电导率进行补偿。在本设计中，电导率和温度在传感器侧就近进行检测并采用压频转换器转换为频率，频率信号通过光电偶合器很容易实现传感器和控制器间的隔离，解决了噪音、安全和远距离传输问题，并以低的成本获取高的模数转换精度。     

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。     

插值法在电导率温度补偿系统设计中的应用

针对温度对溶液电导率以及电导率传感器电极电位存在影响,导致电导率测量值精确度下降的问题,以数字信号处理器作为主控制器,结合插值法对电导率传感器进行温度补偿,建立了电导率测量系统。测量结果表明:该系统的测量精度较高,实现了对电导率的温度补偿,满足对水溶液电导率测量精度的要求。     

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%。     

基于离子选择电极的氯离子浓度检测的研究

搭建了一套基于离子选择电极和STM32单片机(MCU)的水中氯离子浓度检测系统。为提高系统检测精度,减小由于被测溶液温度变化造成的测量误差,采用了温度补偿的方法,通过公式推导,得到了带温度补偿的氯离子浓度计算公式;对检测系统的软硬件进行了设计与实现,并对检测系统进行了标定实验,得到了标定曲线,曲线响应系数达到了99.71%,检测系统在10~(-5)~10~(-1)mol/L氯离子浓度范围内具有良好的线性度。最后通过实验证明了氯离子浓度检测过程中温度补偿的必要性,并验证了所推导温度补偿计算公式的有效性。     

大容量链式STATCOM的基频优化PWM控制

为了实现±50Mvar链式结构静止同步补偿器(STATCOM)的无功补偿功能和性能指标,研究了适用于大容量链式STATCOM的基频优化脉冲宽度调制(PWM)控制策略,给出基频优化PWM控制的基本算法及性能的理论分析,同时给出脉冲循环换位的直流电容电压平衡控制策略。在一台±18kvar链式STATCOM实验样机上对PWM控制策略及脉冲循环换位的直流电容电压平衡控制进行了实验研究。实验结果表明所设计的基频优化PWM控制策略的谐波含量和脉冲循环换位的电容电压平衡控制效果均达到设计要求,完全满足±50Mvar链式STATCOM的应用要求。     

基于FPGA的有源电力滤波器PWM信号发生器的设计

针对有源电力滤波器(APF)对IGBT触发脉冲信号控制的较高要求,分析了PWM信号产生机理,基于QuartusII软件设计了一种全数字三相PWM信号发生器,给定脉宽信号经过调理与数字三角波信号比较,经过宽度可调的死区发生器信号处理后,产生六路PWM脉冲信号,经驱动保护信号调理电路控制相关IGBT的导通,达到抑制谐波、补偿无功电流的目的。给出了死区发生器程序。通过仿真实验,结果证实了设计的正确性和可行性。     

溶解氧多参数智能补偿校正检测技术的研究

根据Clark溶解氧传感器的工作原理,在对影响溶解氧传感器检测性能的温度、大气压、盐度等参数进行机理分析的基础上,通过实验对溶解氧传感器进行了以上参数的补偿校正,再将补偿后的溶解氧传感器检测值与碘量法检测值进行对比分析。结果表明,补偿后的溶解氧传感器与碘量法相比,测量值的相对误差小于1%,且具有较高的精度、稳定性及抗干扰能力,能广泛应用于各种溶解氧的检测环境。     

高充电效率的恒流太阳能路灯控制器

针对传统太阳能路灯控制器主要存在充电效率低、恒流精度低的问题,提出基于多路脉冲宽度调制(PWM)恒流技术的新型太阳能路灯控制器的设计方案。该控制器采用复合式DC-DC变换器,通过控制多路PWM信号,实现高效地充放电功能。充电过程以改进的扰动观察法实现最大功率点跟踪(MPPT),提高充电效率;放电过程通过实时检测LED路灯的实际电流,动态调整相应PWM信号的占空比实现高精度恒流驱动LED路灯。实物测试结果表明该控制器能有效地改善充电效率和恒流源精度,充电速度提高了4%~7%,恒流源精度高达2.5%。     

基于ARIMA预测模型和混合补偿算法的医用耗材检漏仪应用研究

针对现有医用耗材检漏仪存在的检测时间长、检测精度低的缺点,在cortex-A53硬件平台采用高精度模数转换芯片CS5534,对压差传感器进行温度补偿和基准电压补偿提高了检测精度;采用预测模型对采集数据序列进行预测,缩短了检测时长。具体方法为采用ARIMA预测模型对压差数据序列进行预测,并用幂激励前向神经网络对建模误差进行修正。对比测试数据能够获得小于15%的对称平均绝对百分比误差,预测性能良好。经过对400mL的耐压瓶实验表明,本设计达到了预期效果。     

基于专家系统随机逼近的激光传感器的温度补偿研究

在实验测试及分析矿用激光甲烷传感器特性的基础上,针对激光传感器测量气体时对温度敏感的不足,提出一种基于专家系统的随机逼近的激光传感器的温度补偿的方法。首先根据分析实验测试数据推导出测量甲烷浓度与温度影响的关系式,然后根据测试的随机温度建立了专家规则,并设计制作出传感器补偿部分电路,最后对温度补偿效果进行了验证。实验结果表明,在温度随机变化下减少了测试数据的波动,使补偿后测试时间和测量精度都有较大的改善。该方法可对矿井气体检测安全生产具有一定的参考价值。     

基于AVR单片机的微创智能切凝刀系统的设计

文章根据微创手术的发展趋势,设计了一款便携式微创切凝刀控制系统。该系统选用AVR单片机作为微控制器,采用脉冲宽度调制(PWM)的控制方式,通过改变刀头电热丝通过的平均电流改变刀头的发热量。该控制方式相比于现有产品直接改变刀头电热丝电压的方式,具有节能、灵敏、精确的优点。对研制的系统进行了测试实验和用切凝刀实物进行了切割实验,结果表明研制的便携式切凝刀运行良好,具有电热传导损伤小(平均烫伤宽度小于1mm)、设计精巧、便携性强、手术时烟雾少和视野清晰等优点。     

一种新型升压变换器的IC设计

针对便携式电子产品电源功耗过大而降低了电池寿命的问题,设计了一款高带载能力、高效率的电流脉宽调制模式的升压型DC-DC变换器控制芯片.通过采用可提高带载能力的分段线性斜波补偿技术,解决了传统开关DC-DC变换器在脉冲宽度调制(pules width modulation,PWM)信号占空比大于0.5时的斜波补偿导致芯片带载能力下降的缺陷;同时,芯片设计了新颖的峰值电流检测电路,有效减小了芯片面积,提高芯片的转换效率.     

一种机车霍尔电流传感器的研究与设计

现有机车车辆段的电流检测多使用零磁通式霍尔电流传感器,为了解决该传感器受环境温度影响大,线性度低等缺点,设计了一种温度特性较好的高性能霍尔电流传感器,由坡莫合金材料的圆环磁芯以及具有温度补偿功能的信号调理电路组成。实验测试表明,该电流传感器的总精度在0.8%之内,具有高达150kHz的频带宽度,不超过0.5mA的零点偏移电流以及不高于2.5%的输出电流温度漂移等性能。     

一种新型智能PH测试仪

PH值是水质检测中的一项重要指标,目前市面上多数PH测试仪电路过于复杂、稳定度不高,为此,设计一种基于LMP91200和STM32芯片的新型智能PH测试仪。通过优化硬件配置和算法解决了温度自动补偿、电极自动标定,ADC参考电源自动校准等问题。通过多次试验测试,测量结果表明,设计的新型测试仪较现有PH测试仪的稳定性和精度有明显提高。     

SIMATICS7-200CPU22X系列PLC脉宽可调高速脉冲输出(PWM)的使用

SIMATICS7200CPU22X系列PLC设有高速脉冲输出,输出频率可达20 kHz,可用于高速脉冲串(PTO,输出频率周期,占空比为50%)和脉宽可调高速脉冲(PWM,脉冲宽度和周期可调)。在使用PWM高速脉冲输出时,通过控制字节的设置来改变脉冲宽度和脉冲周期,实现控制任务。在初始化子程序中设置控制字节是一个关键的程序,若设置出错,就会导致脉冲无法输出。     

基于电火花成型加工实验的电极损耗的研究

本文在进行了电火花机床加工盲孔的实验的基础上,从实验结果分析了峰值电流、脉冲宽度和占空比对电极相对损耗的影响。并从实验加工后的电极形状出发,说明了在不能修正和更换电极的情况下,模具型腔加工中电极在线补偿的重要性。     

基于压电薄膜的车辆动态称重算法的研究与实现

在基于压电薄膜的车辆动态称重系统中,提出通过小波变换模极大值法的信号突变点检测方法检测称重信号的奇异点,利用该奇异点进行称重信号面积以及车辆速度的计算,进而提高称重算法的精度,同时考虑环境温度对压电薄膜称重传感器灵敏度的影响,提出基于温度的动态称重补偿系数,对称重算法进行补偿。实验结果表明,采用基于温度的动态称重补偿系数可明显降低称重误差,平均降低22.28%。值得一提的是,在实际应用中,载重大于40 t的车辆,称重误差小于5%的车辆可达76.76%。     

基于PWM和PID对三维打印喷头的恒温控制

为提高三维打印喷头的温度控制精度与响应速度,以DSP F2812为系统控制芯片,以LM2575开关电源芯片为温控执行元件,设计了一小型温度控制系统。该系统利用MAX6675芯片采集温度,通过冷端补偿和数字过滤实现精密温度测量;通过DSP产生的可变占空比PWM波来实现对喷头温度的PID控制,采用模拟仿真与实验验证相结合的方法得到更为理想的PID控制。将原来的300s左右进入恒温状态提高到75s左右达到恒温状态,温度检测分辨率为0.25℃,提高了三维打印恒温控制的性能。     

混合九电平逆变器的脉冲宽度调制

为实现混合九电平逆变器在变压变频调速场合中的应用,该文在分析混合九电平逆变器脉冲宽度调制(PWM)方法的基础上,深入研究了混合九电平逆变器的死区效应,并提出一种改进的补偿方法。同时,为保证混合九电平逆变器的运行安全,采用注入零序电压的方法来控制H桥辅助逆变电路的电容电压平衡。实验结果验证了电容电压平衡控制方法的有效性,而且采用改进的死区补偿方法能够补偿死区效应导致的不正常脉冲,使得混合九电平逆变器能输出较好的电压波形,输出电压总谐波畸变率小于3%。