基于STM32RBT6的便携式甲烷浓度检测仪

为实现对甲烷气体浓度的便携式快速检测, 设计一种基于STM32RBT6处理器的甲烷浓度便携式快速检测系统。该系统包含接触燃烧式甲烷气体传感器、 以集成运算放大器和数字电位器为核心的信号调整电路、 片上集成高精度数模转换电路、 铁电存储器、 集成USB（Universal Serial Bus）接口和液晶人机交互接口等。详细阐述了该系统的硬件设计和软件实现。系统的数据采集速率达到12 Mbit/s,与同类设计相比有显著提高, 通过基于VC++6.0的上位机软件绘制甲烷浓度变化曲线, 整个系统使用方便简洁。在实验室条件下进行实际测试, 配合上位机软件给出了实验结果。最终基于STM32的便携式甲烷浓度检测仪实现了对环境中甲烷气体浓度快速检测、 提升了检测系统给的性能。     

MPU9250传感器的姿态检测与数据融合

设计了基于MPU9250多轴姿态传感器和MSP430F149单片机的姿态检测系统。利用传感器内部的陀螺仪、加速度计和电子罗盘,可以对3个轴的角速度、加速度、磁感应强度进行测量,进而解算成角度姿态。利用优化的卡尔曼滤波算法对解算的姿态角度进行了融合处理,融合后的数据有效地抑制了噪声,提高了角度姿态检测的准确性。设计的姿态检测系统每秒钟可以完成100次姿态检测与计算,具有体积小、响应快等特点,并应用于自平衡小车的姿态检测。     

运用Actigraph GT3X三轴加速度传感器测量成年及老年男性人群步行的信效度研究

评价Actigraph GT3X三轴加速度传感器测量中国男性人群典型体力互动信效度,开发基于中国人群步行活动模式的GT3X三轴加速度传感器能耗推算方程。方法受试对象包括青年组(21.92±1.14岁),老年组(55.5±4.52岁)。受试者佩戴GT3X三轴加速度传感器,在跑台上分别完成3km/h(慢走)、4.5km/h(正常步行)、4.5km/h10%(上坡步行)、6km/h(快走)以及7.5km/h(慢跑)速度的走跑运动各5min。受试者佩戴COSMED K4b2便携式代谢测试仪,并将GT3X三轴加速度传感器佩戴于髋部,同步采集心肺功能仪及加速度传感器数据。结果根据受试对象4种无坡度走跑运动推导出线性方程MET=0.000653*counts(Axis1)+2.345521以及线性方程MET=0.000689*counts(VM)+1.640721,但其相关系数不高;GT3X+三轴加速度传感器记录上坡步行(4.5km/h10%)运动与无坡度运动(4.5km/h)相比,三轴counts及VM均显示有差异性(P<0.05),但counts增加率远低于MET增加率;GT3X+三轴加速度传感器两次重复测试,pearson值高,即离散程度低。结论本研究推导垂直轴(Axis1)、三轴矢量和(VM)的线性方程,为中度相关,误差值较大,且上坡运动时的GT3X+三轴加速度传感器记录counts值与MET值呈非线性相关,提示Actigraph GT3X三轴加速度传感器能耗推算方程可根据不同运动方式、运动强度推算相对应方程;Actigraph GT3X三轴加速度传感器测量我国成年及老年男性人群步行活动其信度较高。     

旋转导向系统有色噪声的改进无迹卡尔曼滤波方法

在旋转导向钻井系统的姿态测量过程中,三轴加速度计测量数据中包含大量有色噪声,严重影响井底组合钻具姿态测量的精度。基于旋转坐标变换的四元数理论,结合所建立的三轴加速度噪声模型,提出一种改进无迹卡尔曼(UKF)迭代滤波算法。此方法利用陀螺测量原理构造观测方程和时变状态方程,将实时解算出的钻具姿态以四元数的形式更新时变状态方程中三轴角速度,通过更新观测方程加速度噪声模型实现加速度计传感器数据中有色噪声的UKF迭代滤波。实测数据滤波的结果表明,此方法可有效滤除加速度传感器数据中的有色噪声,保证旋转导向钻具姿态测量的精度。     

基于MEMS加速度计的电子倾角仪角度修正算法的实现

本文设计了一种基于MEMS加速度传感器的双轴高精度静态电子倾角仪实用修正算法,给出了电子加速度计零点修正及三轴加速度计垂直安装误差的剔除公式推导和应用方法,并利用EXCEL对三轴电子加速度计获得的数据进行补偿前后的数据对比,证明了该补偿算法可提高倾角测量精度。     

用线性加速度计测量定轴回转系统状态的理论研究

为了克服定轴回转系统状态测量方案需要传感器种类多、数据处理复杂等缺陷,研究了微型双轴线性加速度计测量系统状态的方案.通过建立单片双轴微型线性加速度计在安装角度有误差、敏感轴非严格正交情况下的测量方程,给出了利用高精度角度传感器测量数据对测量方程中参数进行辨识的方法,从而导出了由两个线性加速度计的测量数据解算系统状态的计算公式.推导过程表明,传感器的固有误差和安装误差可以用高精度角度传感器的测量数据修正,系统的状态可以由两个双轴微型线性加速度计的测量数据解算得到.与传统方法相比,该方法具有传感器种类少、成本低、实时性好的优点.     

基于NDIR原理的便携式CO2浓度检测仪

介绍了一种基于NDIR原理的便携式CO2浓度检测仪的总体设计,该检测仪使用新型的红外传感器替代原有的电化学传感器,并采用先进的神经网络算法克服了压力对CO2浓度检测的影响,建立起非线性压力补偿模型,在后期的实验测试中结合大量测试数据验证了该检测仪在测量精度、范围等方面的优势。     

便携式地铁车辆速度检测装置研究

为了解决对地铁机车速度传感器的检测校验问题,本文介绍了便携式机车速度传感器检测仪的研制原理和研制过程。本文设计了一种基于PWM控制技术的直流伺服电机调速控制系统,及相关信号检测控制系统。     

基于高性能DSP小型组合导航系统设计与实现

提出了一种利用微小型惯性测量单元（MIMU）、全球定位系统（GPS）以及三轴磁强计（TAM）所构成的小型组合导航系统设计方案.分别介绍了导航传感器的选择及系统的结构.设计了以TI高性能浮点DSP处理器为核心的导航计算机,完成数据采集和导航解算等功能,并根据导航系统误差模型融合各传感器信息,实现了基于Kalman滤波器的组合导航算法.通过原理样机的实测数据验证了方案的可行性.     

基于高性能DSP的小型组合导航系统设计与实现

提出了一种利用微小型惯性测量单元(MIMU)、全球定位系统(GPS)以及三轴磁强计(TAM)所构成的小型组合导航系统设计方案.分别介绍了导航传感器的选择及系统的结构.设计了以TI高性能浮点DSP处理器为核心的导航计算机,完成数据采集和导航解算等功能,并根据导航系统误差模型融合各传感器信息,实现了基于Kalman滤波器的组合导航算法.通过原理样机的实测数据验证了方案的可行性.     

基于自适应平方根UKF的微机械传感器融合航姿估计

提出一种新的基于自适应平方根UKF的微机械传感器组合姿态测量系统.该系统采用3轴微机械陀螺积分得到姿态角,采用3轴微机械加速度计测量重力矢量得到俯仰角和横滚角,分别校正俯仰漂移和横滚陀螺漂移;采用磁强计得到航向角,并与陀螺积分角度融合校正航向陀螺漂移.跑车实验结果表明,基于自适应平方根UKF算法可实时估计机动加速度干扰,并在融合滤波器中进行补偿,能够有效去除车辆机动加速度干扰,姿态角估计精度在±0.6°以内.     

一种便携式无线有毒气体检测仪的设计

为提高动火现场的环境监察程度,提出了以STM32L151RBT6低功耗微控制器为核心的便携式有毒气体检测仪;采用电化学式气体传感器对有毒气体进行检测,运用cc1101这种高性能射频收发器实现无线数据传输功能;采用USB接口方式实现数据上传和充电功能;提出了检测仪中的硬件和软件设计;实验调试表明,有毒气体检测精度均符合国标要求,在石油化工等领域具有极高的应用价值。     

微型光纤加速度计系统研究

光纤加速度计作为新型光纤传感器的一种,在高精度测量领域中有着不可替代的作用.实现光纤加速度计信号的解调,对于进一步提高传感器测量精度以及实用化都有着重要的意义.光源调频相位生成载波技术(PGC)常用于干涉型光纤传感器的信号解调,为了实现整个光纤传感系统的小型化,提高数据处理速度和解调精度,设计制作了应用于盘式光纤加速度计数字解调系统,系统以DSP和FPGA数字系统作为解调硬件电路的核心,实现对微型盘式光纤Michelson干涉仪相位信号检测.实验结果表明,微型盘式光纤加速度测量系统对微小振动信号检测有着很高的灵敏度,是高精度测量领域中的一个重要研究方向.     

基于弯道自适应强跟踪卡尔曼滤波的侧向坡度估计算法

道路的侧向坡度直接影响车辆侧向运动，侧向坡度估计已成为智能汽车稳定控制系统的关键部分之一。然而，侧向坡度与车身侧倾之间存在耦合，且侧向力估计困难，准确的侧向坡度估计难度较大。为此，提出了一种基于加速度传感器的可拓融合侧向坡度估计算法：首先，提出加速度传感器模型和车辆侧倾模型，采用弯道自适应强跟踪卡尔曼滤波算法（CASTKF）对侧向坡度进行估计；然后，提出基于侧向加速度传感器的直接估计方法，防止CASTKF算法在失去可观性后的错误估计；再后，利用可拓算法对两种模式的估计值进行数据融合；最后，采用硬件在环测试（HIL）验证所提算法的有效性。结果表明，智能汽车的侧向坡度估计中采用CASTKF融合算法具有更高的精度和鲁棒性。     

基于四元数卡尔曼滤波的多轴传感器协同人体跌倒监测研究

为了准确、快速、自动地监测人体跌倒,开展了基于四元数卡尔曼(Kalman)滤波的多轴传感器协同人体跌倒监测研究.它使用MPU-9520传感器实时获取人体姿态信息,再基于四元数法实现姿态解算.利用Kalman滤波算法降低噪声影响,提高监测正确率.通过选择加速度、角速度和姿态角的矢量大小的阈值作为跌倒判断标准,提高了跌倒监...     

基于单片机的图书馆温湿度检测系统设计

本文采用一种基于AT89S51单片机为控制核心的检测方法,对图书馆环境温湿度进行了研究,设计了温、湿度检测电路和LED实时显示电路等硬件电路。试验数据与专业检测设备测试方法所得的数据相比较,表明以所提方法为关键技术所设计的图书馆环境温湿度检测仪温度测量精度为±0.3℃,相对湿度测量精度为±2%RH,系统运行可靠,结构简单,性价比高。     

基于单片机的图书馆温湿度检测系统设计

本文采用一种基于AT89S51单片机为控制核心的检测方法,对图书馆环境温湿度进行了研究,设计了温、湿度检测电路和LED实时显示电路等硬件电路.试验数据与专业检测设备测试方法所得的数据相比较,表明以所提方法为关键技术所设计的图书馆环境温湿度检测仪温度测量精度为±0.3℃,相对湿度测量精度为±2％ RH,系统运行可靠,结构...     

基于LabVIEW的EPS扭矩传感器数据采集系统设计

由于扭矩传感器性能的优劣直接决定着电动助力转向系统(EPS)总体性能,扭矩传感器测试系统的开发和研究也就成为研究人员关注的热点.针对汽车EPS扭矩传感器测试过程中存在自动化程度不高以及测量精度不足的问题,设计了一种基于虚拟仪器(LabVIEW)的多通道的数据采集系统.首先通过采集系统的功能需求分析,设计系统的硬件部分;然后根据硬件设计的特点和原则,选定软件开发平台,并对软件系统的功能模块进行了设计;最后分析系统采集到的实验数据,验证系统的可行性.实验结果表明:当输入轴转速为180°/s和360°/s时,该系统能够实现扭矩传感器信号高效率和高精度的测量.     

重大环境污染事件特征污染物实验室检测技术系统研究报告

经过研究人员3年多的努力,取得了以下主要研究成果:(1)研制了快速、灵敏和低成本的常见卤代烷传感器及检测仪。通过设计、合成针对卤代烃检测用高性能荧光传感材料,利用纳米线阵列的倏逝波效应提高了传感器的荧光强度、稳定性和传感灵敏度。突破了微弱荧光信号检测技术,开发了便携式痕量卤代烃荧光探测仪。(2)研制了电化学发光免疫检测仪。通过设计微孔板电极,并包被免疫试剂,待测样品在微孔内完成免疫反应,检测、记录每个孔的电化学发光信号,研发出电化学发光免疫检测仪。(3)研制了荧光免疫传感器。通过在一个微小的基底材料上形成大量的阵列式反应区,每个反应区独立进行免疫反科技资讯SCIENCETECHNOLOGY INFORMATION应和信号检测,研发了具有高通量、快速、小型化等特点的荧光免疫传感器。(4)研制了污染事件毒性识别仪-DNA损伤检测仪。研制了毛细管电泳-柱上激光诱导荧光偏振检测装置,并开发了相应的DNA损伤分析方法。(5)研制了重金属污染和苯系物全细胞生物传感萤光检测仪。基于重金属或苯系污染物对微生物全细胞生物传感器的诱导作用,通过检测宿主菌所表达的萤火虫荧光素酶强度,结合数据整合软件,研发了重金属污染和苯系物污染的细菌全细胞生物传感荧光检测仪。(6)开发了突然性环境污染事件污染物应急监测辅助系统。研发了一套包括常见化学品信息库,快速定量色谱库和应急监测辅助信息库三大模块的突然性环境污染事件污染物应急监测辅助系统。上述研究所取得的成果,必将对污染事件发生后的快速甄别,对主要污染物的快速检测,对制定突发性环境污染事件快速有效处理处置方案具有重要意义。     

基于分段递推最小二乘估计的汽车质量辨识试验

基于电动轮驱动电动汽车平台道路试验,对一种新的汽车质量辨识算法进行了研究.该方法根据加速度传感器能够测量沿测量轴的重力分量的特点,排除了坡度对质量辨识的影响;根据加速度分段方法,分别利用两段递推最小二乘算法得到行驶阻力及质量的估计值.在电动轮驱动电动汽车平台上分别进行了沥青、塑胶及碎石路面上以及坡道上的试验,分析了行驶阻力与质量辨识的误差与收敛情况,并针对几种特殊工况对算法进行适应性改进.试验结果显示,不同质量及道路状态下的估计误差均在2.5%以下,表明所设计的辨识算法具有很高的估计精度,具有良好的工程应用价值.