高精度溶解度实验系统的研制与验证

研制了一套高精度制冷工质溶解度实验系统,由自行开发的测控软件进行计算机实时测控.实验系统包括高精度温度测量系统(在253.15~363.15 K范围内,测量的不确定度小于±14mK),高精度压力测量系统(在0~3.5 MPa范围内,测量的不确定度小于±1.6 kPa),高精度恒温水浴(293.15~363.15 K),高精度恒温酒精浴(253.15~293.15 K),真空及配气系统等.对283.15~348.15 K温度范围内HFC-134a的饱和蒸气压进行了测量,并与标准值进行了比较,测量的平均偏差为0.54%.用此装置对制冷剂R22在吸收剂N,N-二甲基甲酰胺中的溶解度进行了实验研究,并同文献提供的数据进行对比,结果表明该实验系统具有较高的精度.     

基于液晶波片的双折射滤光器的机械结构设计

传统Lyot型地基Hα双折射滤光器通过机械旋转1/2波片调节滤光器的透过波长,达到滤光的目的。在利用液晶波片的延迟相位随驱动电压变化的特性下,替换旋转1/2波片,改进滤光器机械结构,减小滤光器的空间体积,增加滤光器的空间可靠性,为空间使用做好地基基础测试。综合考虑晶体安装,配合,结构的密封设计,温控系统,滤光器的空间尺寸与固定等因素,利用Solid Works软件进行机械结构设计及优化。液晶波片的双折射滤光器的体积与传统1/2旋转波片的双折射滤光器相比,晶体室从多级组合式改为两个半圆柱组合式结构,减少了旋转玻片及旋转电机的使用,简化了机械结构,减小附加震动,减轻了载荷重量,降低能耗。设计结果达到仪器的小型化和轻型化。     

真空干燥箱的温度模糊控制系统设计

本文介绍了一种基于PIC单片机和LM74数字温度传感器的高精度恒温控制系统,给出了其硬件与软件设计。针对被控对象具有大时滞,非线性的特点,系统采用了模糊控制算法对温度进行实时控制。实验证明该系统达到了较高的测量精度和良好的控制性能指标。     

基于导星电子星图模拟器的卫星控制系统半物理试验方法

为了实现卫星的高精度高稳定度控制,中法天文卫星建立了卫星姿轨控半物理仿真试验系统.对该系统采用导星电子星图模拟器引入仿真闭环进行研究.首先,将导星敏感器作为高精度姿态测量部件引入控制系统,地面动力学为其提供输入信息.接着,高精度测量单机和高精度控制机构引入到闭环中.然后,粗测量敏感器和粗控执行机构由数学模型替代.最后,通过地面实时系统将控制系统、星务计算机、载荷计算机和整星电源系统组成了实时仿真验证系统.实验结果表明:在地面半物理条件下,可以达到导星进入开小窗条件,y、z轴稳定度达到2(″)/10 s及5(″)/100 s.导星敏感器可以提高姿态测量精度和姿态控制的稳定度.满足控制稳定度在亚角秒级别卫星的要求.     

集成恒温和搅拌功能的小型化、高精度电化学传感检测系统的设计与实现

出于生化量现场便携检测的目的,同时为了提高传感检测系统的集成度和适用范围,将恒温控制、磁力搅拌和高精度电化学检测相结合,设计了一种小型化、多功能、高精度电化学传感检测系统.系统硬件端采用微控制器搭配信号处理、驱动控制和电源管理等芯片完成电路硬件设计,同时选用微型的电机和加热装置等器件,实现整个检测系统的小型化;软件端不仅在硬件电路中加入操作系统,并且结合上位机程序,实现电化学检测、恒温控制、磁力搅拌、实时显示和数据存储多种功能.电化学检测部分采用低噪声芯片配合后端滤波电路提高了电化学传感检测精度,恒温控制部分加入了比例积分微分算法来提高精度.经过验证,检测系统整体体积为30 cm×30 cm×30 cm,可完成计时电流法、循环伏安法等多种电化学检测功能,电流测量精度可低至0.15 n A,恒温控制精度可达到±0.3℃,搅拌转速精度可达到4%.测量数据验证了所研发的电化学传感检测系统的可靠性和实用性.     

用于活细胞持续动态观测的原位培养系统设计

为满足对活细胞进行数小时以上跟踪观测的实验需求,设计了一种能放置在显微镜载物台上对其进行持续动态观测的原位恒温培养系统。系统以微控制器STM32为核心,以增量式PID算法实现对温度的高精度控制,采用引入权重矩阵的分布式温度控制技术保证了微型培养箱内的温度高均匀态。实验结果表明,系统温度控制精度为±0.10℃,温度均匀性为±0.20℃。通过在系统中连续培养金黄色葡萄球菌3 h,对比标准37℃恒温培养箱始终状态下细菌菌群平均面积增长率间无显著性差异(P>0.05),证明了系统性能满足实验所需,同时,对比在标准培养箱下同步进行的间断细菌培养对照组细菌生长状态,证明了生长环境温度的改变对细菌活性有负面影响,原位培养系统能够提高实验效率和实验结果可靠性。     

测量雷达空间标校目标精密测量及精度分析

在测量雷达空间标校目标时,采用固定觇牌作为观测标志。为获得标志的绝对位置和标志之间较高的相对精度。采用GPS-C级进行平面控制测量,采用二等水准进行高程控制测量,采用高精度全站仪极坐标法和边角前方交会法进行标志的坐标测量,采用对向测距三角高程联合二等水准进行标志的高程测量。精度分析和实际应用表明;观测成果是可靠的,采用几种精密测量方法联合进行,可以满足观测标志的高精度要求。     

LI-840A CO2/H2O气体分析仪的恒温改进及校标方法

针对测量精度受温度变化影响较大的不足,对LI-840A CO2/H2O气体分析仪进行了恒温控制改进;并在效果检验和仪器性能测试的基础上,提出了进一步改进观测方法的建议。结果表明:(1)自制恒温箱的温度控制范围为1~45℃,控温精度可达到±0.1℃。(2)恒温控制改进后,LI-840A与Picarro G1101-I气体分析仪的CO2浓度观测结果均十分接近且变化趋势一致。结合每天一次的校准频率,可以保证LI-840A的CO2浓度观测偏差控制在2μmol·mol-1以内,并在实际观测中得到了验证。     

TM30测量机器人ATR功能的功效及精度

针对变形监测时ATR与人工观测的功效及精度存在的问题,采用极坐标方法,通过高精度全站仪TM30测量机器人自动测量与传统人工观测进行比较.因人工观测受各种误差影响,达到二等变形测量的精度3 mm要求较困难,而TM30测量机器人利用ATR达到此精度要求容易.研究结果表明:同等条件下,TM30的功效是人工观测的3倍以上;TM30测量机器人ATR自动观测的精度更是高于人工观测的精度.在同等环境下对TM30测量机器人ATR功能手动观测与自动观测进行对比,得到TM30测量机器人的ATR功能的定性研究结果.     

大功率半导体激光器恒温系统

采用半导体制冷和风冷混合制冷的方式对大功率半导体激光器进行恒温工作控制.通过实验研究半导体激光器的工作温度保持在45℃以内,控温精度在±0.1℃的状态下稳定工作,半导体激光器输出功率达到15.28W.     

基于机器视觉的继电器轭铁高精度测量方法

针对1/2晶体罩继电器电磁系统中轭铁零部件尺寸难以测量的问题,设计了一种基于虚拟仪器与机器视觉技术相结合的轭铁尺寸高精度自动检测系统以解决传统人工检测精度低的不足。该系统采用Lab VIEW平台开发了基于消息队列的图像采集系统以实现轭铁图像自动采集;此外,针对轭铁采用中值滤波、二值化等图像预处理技术过滤图像噪声和干扰,然后利用Hough变换进行轭铁轮廓特征提取,结合最小二乘算法进行轭铁尺寸高精度测量。最后,利用设计的系统对轭铁进行测量,测量结果显示轭铁尺寸误差在0. 000 1～0. 004 5 mm之间、可重复测量精度高,验证了系统的有效性。     

甲烷气体检测中半导体激光器的温度控制

采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）的气体浓度检测系统,其半导体激光器（LD）的输出波长在注入电流恒定的情况下受温度影响很大。高精度的LD温度控制能够保证光源输出光谱的中心波长位于待测气体吸收峰。针对LD温度控制技术的特点,采用两级温度控制的思想,一级保证LD外部工作环境温度稳定在一个小的区间内,另一级是以LD组件热电制冷器（TEC）和热敏电阻（RT）结合模拟的比例—积分（PI）环节来实现温度稳定。实验结果表明,设计的温度控制系统具有良好的稳定性,检测精度可达0.01℃,满足实验的要求。     

高精度直流电能表测试系统的研制

为满足直流电在工业电力系统应用中的计量需求,克服传统电信号计量准确度不足,测量范围较窄等问题,设计了一种高精度直流电能表测试系统。系统以FPGA芯片为硬件控制核心,由零磁通传感器、精密采样电阻、高精度ADC等组成采样电路,进行大量高速数据的采集及处理,最终以电能脉冲输出形式表征功率和电能测试值,实现对直流电参数的计量校准。实验测试表明,该系统直流电压电流测试范围达到(0 ~1000)V和(0 ~200)A,在测试范围内可以满足电能计量0.02级的准确度要求。     

基于Pt1000和nRF905的无线网体温实时监测系统的设计

设计了一种基于温度传感器、单片机、无线网和个人计算机的医用体温信号实时监测系统.系统采用多片MSP430F149单片机进行控制,选用nRF905进行无线通讯,采用Pt1000进行温度数据采集,达到对人体体温实时监测的目的.当单片机系统不与计算机相连时它就是一个改进型便携式电子体温计,可随身携带.实验结果表明：该系统实现了多对一通讯、实时监测体温和高精度测量.     

基于CAN总线的温湿度测控系统

该文设计了一种基于CAN总线技术的阵地环境温湿度测控系统,详细介绍了系统硬件和软件的设计方法,并进行了原理性试验。试验结果表明:系统不仅在信息传输的安全性、准确性、实时性方面能满足控制的需要,而且具有很高的可靠性,是一种有良好应用前景的测控系统。     

应变式电子测力系统设计

为改善传统机械指针式测力计读数不便、灵敏度低且稳定性差的不足,采用电阻应变片及等强度梁设计了一种电子应变式测力计,选择灵敏度高且具有温度自补偿功能的全桥电路作为测量电路,测量信号经滤波、放大处理后接入ADC0804进行A/D转换,最后通过单片机AT89C52将转化后的测力值显示在LCD1602液晶显示器上。所设计测力计测量范围为0～100 N,输出相关系数为99.8%,分度值可达0.1 N。该基于单片机的测力系统具有结构简单便于携带、操作方便、显示直观及精度高等优点,适用于现代工业生产中微小力的检测。     

多点动位移数字图像相关法光测技术研究

动位移测量在诸多工程领域中有着大量需求,针对现有各种测量技术仍然存在着效率低、精度差、成本高等局限性。基于数字图像相关(digital image correlation, DIC)原理,建立了一套多点动位移高精度光测技术及系统。首先设计了一种基于同心圆的靶标专用图案,用于测点的自动识别及图像的自动标定,并通过对硬件配套软件SDK(software development kit)的二次开发,构建形成了可同时适用于无线和有线工业相机的硬件架构,最终开发形成多点动位移DIC光测软件系统。采用3等精度量块对该系统进行精度校准试验,结果表明该系统测量精度为0.01 mm,系统基本误差为0.05%,灵敏度为0.2%。进一步开展典型应用场景测试,发现该系统在低频振动测量时具备与高精度激光位移传感器相当的精度,而对于高频振动场景,采用高频率相机也可实现动位移高精度实时测量。可见该系统与激光位移传感器等相比有显著优势,可在实验室测量、工程现场测试等场景中推广应用。     

高温陶瓷过滤器测控系统

为研究陶瓷过滤元件的流动特性,实现元件的在线再生,设计了高温陶瓷过滤器测控系统．测控系统以工控机作为硬件基础,分为模拟量输入通道和数字量输出通道两部分．在VB环境下开发了测控系统软件,测控软件被分为4个模块,重点介绍了各软件模块的功能．同时,还阐述了软件中的动态链接库技术．     

三元组合双折射滤光片优化设计

介绍一种利用单轴晶体的双折射效应及偏光干涉原理设计的三元组合的石英晶体双折射滤光片．给出了双折射滤光片的滤光原理，并分析它的参数特性．通过实验给出了三元组合双折射滤光片的透射曲线，其透射光谱带宽较窄，次峰被抑制在10％以下．用在脉冲激光器中时，具有450nm宽调谐范围．在设计时采用了法布里玻罗来压窄线宽，达到5nm以下．     

采用时分割乘法器的电能测量系统

针对当前电能参数测量系统精度低、受器件和温度影响较大的现状，采用时分割乘法器设计了电能参数测量系统。该系统主要由时分割乘法器、低通滤波器、电压频率转换器组成，能够完成电流、电压真有效值以及无功功率、有功功率、视在功率、功率因数等的测量和显示。误差分析表明：该系统对有功功率的测量精度可达0．1级，其测量范围广且设计灵活，适合于设计高精确度、高准确度的电能测量仪器。