摘要：在冶金、石化、化工等工业领域生产过程中会产生大量易燃易爆、有毒有害的多组分危险气体(CO、CO_(2)、SO_(2)、NO、NH_(3)等),这些有害气体容易引发事故。而现有的在线测量预警系统不能满足高集成、低干扰、高灵敏的要求。本文针对影响检测结果的微弱信号、光源调制、气体信号交叉干扰、温度控制等因素,设计了相应的电路和算法,并进行了实验验证。实验结果表明,本文提出的基于锁相放大器电路的微弱信号提取技术、基于MOS管驱动电路的PWM波调制技术、基于融合算法的浓度反演模型,能够实现对五种危险气体(CO、CO_(2)、SO_(2)、NO、NH_(3))的在线监测,检出限达到0.01%,避免了多种气体之间的交叉干扰,适用于工业生产危险气体在线分析及预警系统,具有广阔的应用前景。

摘要：呼吸性粉尘连续分离技术是实现其在线监测和尘肺病预警的基础及关键。为了解决常见的旋风分离、水平陶析及平板冲击等分离方式易积尘、过载、堵塞等弊端,提出一种基于虚拟冲击原理的呼吸性粉尘连续分离技术。基于虚拟冲击理论,建立呼吸性粉尘虚拟分离三维模型,仿真分析其速度场和压力场的分布,通过分域法阐释虚拟冲击的分离机理,并构建分离效能和分离时效一体化测试系统,对设计的虚拟冲击器进行验证。研究结果表明:分离效能模拟曲线随着喷嘴与收集腔间距和收集腔直径增大而上移,而收集腔直径对分离效能的影响作用强于喷嘴与收集腔间距的影响。当喷嘴与收集腔间距为4.0 mm、收集腔直径为3.0 mm时,各个粒径点的分离效率与BMRC曲线的偏差在±5%以内。在工作点流量为4 L/min、弱流比为0.1条件下,分离器的分离效能曲线与BMRC曲线相比,整体呈负偏差,最大偏差为-4.7%。在质量浓度为35~40 mg/m~3的粉尘浓度环境下,传统旋风分离器容易出现排灰口和排气口堵塞,测试结果偏差较大,连续运行1 d后已不能满足连续分离要求,而虚拟冲击式分离器内部颗粒损失及截留较少,可实现15 d以上的连续运行而无需人工清理,连续分离时效提升了10倍以上,验证了本文方法的可行性及优越性,满足呼吸性粉尘浓度在线测量对粉尘连续分离的分离效能及分离时效要求。

摘要：针对传统测湿方法的测量时间长等弱点,应用近红外分析(NIRA)技术开展对环境大气湿度测量技术的研究。红外湿度测量仪基于Lambert-Beer定律,在功能上被设计为测量头和二次仪表两个模块。测量头选用新型的集成红外光源和与之匹配的集成探测器,设计简单、稳定可靠的光学结构,优化了电路设计和标定方法。二次仪表采用嵌入系统设计。整机具有高度智能化,能实现对大气环境湿度的高精度、动态、分布式、无接触测量。

摘要：针对传统的监测系统在监测点分散,分布范围广,监测点所处环境恶劣等情况下的局限性,设计了一种基于射频技术的分布式无线监测系统。以超低功耗单片机MSP430作为监测系统主控芯片,外围扩展多种处理模块,采用具有多信道的收发芯片nRF905实现无线数据传输。论述了系统设计软硬件的设计方案和分布式数据传输的通信协议,同时使用跳频机制,增加了数据传输的可靠性。研究表明,该系统使用灵活,移动性强,能对特殊环境多点的数据进行实时监测。

摘要：针对随机采集场合中事前难以确定幅值的大小,无法设置最合适的增益的问题,提出了利用卡尔曼滤波实现自动增益控制功能的设计方案。详述了设计方案的硬件原理、实现算法,并进行了实验验证。结果表明,这种设计不仅能实现振动数据采集中的自动增益控制功能,而且不需预设增益初值的情况下可获得宽广的增益幅度动态范围,对高动态范围的数据采集具有重要的实际应用价值。

摘要：针对国内外对桥梁拉索表面缺陷检测方法的不足,提出了以高速数字信号处理器芯片DM642为核心的桥梁拉索表面缺陷无损检测系统设计方法,并搭建了检测系统硬件平台。检测系统主要包括缺陷图像高速数据采集单元、DM642硬件平台、爬行移动机构和缺陷定位装置。结合数字图像处理算法,在实验平台上对系统设计进行了现场实验验证,大量试验证明该系统具有工作稳定可靠、实时性好、海量存储和无损检测等优点。设计的检测系统技术先进,对目前的桥梁拉索健康检测具有重要的现实意义和实用价值,而且该方法具有较好的通用性,可以推广应用到其它相关的检测领域。

摘要：针对大尺寸圆锥体工件的几何形貌,提出将三维激光扫描和虚拟环境引导定位结合的快速几何参数测量系统。该系统由两个固定的激光扫描仪高速获取工件两端上表面的关键轮廓,并依据端面特点构造垂直和水平的虚拟基准面,从而生成三维虚拟测量模型;通过高度特征变化识别端面端点位置,结合空间投影和最小二乘原理拟合出端面的圆心位置和直径大小;由空间圆心几何关系计算出锥体高和半角。利用该系统对几种典型的大尺寸圆锥体进行检测,得到端面直径和锥体高的检测分辨力为10μm,检测精度为100μm,锥体半角检测分辨力为0.001°,检测精度为0.010°。实际运行结果表明,该设计系统结合人机交互界面,能很好满足在线生产中对大尺寸锥体工件几何参数检测要求。

摘要：针对高速数据采集电路中的电磁干扰问题,提出一种有效的抗干扰设计方案。利用信号传输线理论,对高速图像采集系统中影响信号完整性的反射、串扰和地弹等问题进行了理论分析,对系统电源、地、时钟、高速信号线等重点网络的电磁干扰设计进行理论指导和设计,并且对DM642与SDRAM间的高速信号线进行PCB(print circuit board)的反射、电磁干扰等仿真分析。设计中电源和地独立分层布线,尽量减少时钟线过孔,信号布线尽量等长。结果显示系统信号传输的过冲幅度小于0.7V,电磁干扰强度在FCC标准控制范围之内。

摘要：为克服Otsu法阈值偏离及一维最小类方差法在含噪图像分割中性能不佳的问题,基于图像灰度级二维直方图,提出一种二维最小类方差快速阈值化方法.通过递推方式计算得到图像前景及背景在不同阈值向量上的灰度级类概率及类均值,在此基础上,应用差分演化算法搜寻使图像类方差最小的阈值向量,并用该阈值向量对图像实施分割.在合成及真实图像上的实验结果表明,采用文中方法可获得良好的分割性能,有效地克服了Otsu法及一维最小类方差法的不足;采用递推及差分演化算法使计算时间大幅降低,可满足工程应用需求.

摘要：针对红外人体图像成像质量较差的问题,提出一种基于模糊Havrda-Charvát熵的快速阈值分割方法.首先应用Z形及S形隶属度函数把图像灰度直方图信息转换到模糊域,定义图像背景与目标的模糊Havrda-Charvát熵;然后提出一种基于Tent映射的混沌粒子群优化算法,把隶属度函数参数组合作为粒子,根据最大熵原理确定参数的最佳组合,再由最佳隶属度函数参数计算得到图像的最佳分割阈值.在真实红外人体图像集上与几种经典的图像阈值方法进行对比实验的结果,说明了该方法的有效性和鲁棒性.