摘要：压力补偿控制流量方法,应用广泛、控制可靠,但受机械结构限定,存在控制精度低、功能单一、流量范围受限等不足,难以适应主机智能化发展。为此,提出基于主动压差调控的变增益流量控制原理,在补偿器阀芯上增设力控制单元,改变阀芯受力平衡状态,实现主阀压差的主动可调,达到变增益控制流量目的。研究中,首先理论分析压差调控的变增益流量控制原理,并给出比例电磁铁直驱方案;进一步设计扰动补偿策略,解决补偿器控制精度低的难题,设计非线性流量校正策略,自定义设定阀口流量曲线;最后,采用试验验证所提原理和控制策略的可行性。研究结果表明,通过连续控制比例电磁铁输出力,主阀压差、流量能够跟随变化,实时改变压差,主阀能够获得不同的流量增益和流量范围;补偿液动力后,流量控制精度提高,稳态负载下主阀流量控制偏差由补偿前的27%降低至4%;采用非线性流量校正策略后,可自主设定阀口流量曲线,基于同一阀口实现多种节流槽流量控制效果。

摘要：为解决泵控单出杆液压缸存在的面积不对称以及电动缸功率密度低等问题,提出采用闭式泵控液压马达代替伺服电机驱动滚珠丝杠的新型液压回转-机械直线执行器系统。同时,针对新系统由于泄漏死区所导致的难以实现准确定位的缺陷,设计一种带有负载前馈的变论域模糊PID来对死区进行补偿控制,该补偿方法充分考虑系统的非线性、扰动的不确定性,在原理上不严格依赖于系统的数学模型,能够在死区变化时对控制系统进行自适应在线调整。后在Simulink和SimulationX中建立该系统的联合仿真模型,研究结果表明,与传统的PID控制器相比,所提出的带有负载前馈的变论域模糊PID不仅有效地解决系统的死区补偿问题、显著地提高系统的定位精度,同时改善系统的动态响应特性,并使系统兼具良好的稳定性和抗干扰能力。

摘要：针对目前光纤磁场传感器解调方法中存在的实用性差且造价昂贵的问题,提出了一种基于光纤环衰荡技术的锥形光纤磁场测量方法,实现了磁场的时间域解调。施加不同强度的磁场时,光在锥形光纤处引起的损耗不同,导致系统衰减时间不同。将系统衰减时间和磁场强度建立联系,实现了磁场测量。为降低传感单元温度和磁场之间的交叉敏感,设计了温度控制电路,将传感单元的温度设定在25.0℃。实验结果表明,该传感器在磁场强度2 mT~9 mT范围内时,磁场强度H和衰减时间τ具有R^(2)=0.98273的线性拟合度,计算得到该传感器的磁场灵敏度为-11.65μs/mT。与光纤磁场传感器的其他解调方式相比,采用光纤环衰荡技术的磁场测量方法,具有响应速度快、成本低、稳定性好的优点。

摘要：为了提高基于单模光纤的分布式光纤拉曼测温系统的传感性能,基于后向瑞利散射信号与反斯托克斯信号强度比值的双路解调方案,设计了一种瑞利散射辅助的分布式光纤测温系统,并在累加平均去噪算法的基础上,采用小波阈值降噪算法,有效提高了系统性能。实验结果表明,在10.5 km的单模光纤上,系统的测温精度可达±1.0℃,并实现了多点升温实验,能够满足实际工程应用的需求。

摘要：为解决随机数编码造成相位敏感光时域反射系统振动定位差的问题,设计了一种随机数编码融合长脉冲的级联调制方法,分别利用声光调制器和半导体光放大器实现随机数编码和长脉冲的融合调制,提升消光比。使用自相关的随机数编码生成脉冲序列,设计数字正交解调算法获得拍频信号幅值与相位信息。实验结果表明,在4km长度传感光纤上,脉冲宽度为40ns时,方案可将消光比提升13.7dB;当振动信号频率为200Hz时,振动信号定位均方根误差为2.1m,最大绝对误差为3.8m,提升了振动信号定位精度,为编码相位敏感光时域反射系统定位性能提升提供了新方法。

摘要：为了满足易燃易爆环境的声纹识别需求,设计了直线型萨格奈克干涉光纤声音传感系统,利用维纳滤波算法对语音数据进行了降噪,通过三电平削波法获取了基音周期特征,采用动态时间规整算法筛选了说话人样本,并提取了梅尔频率倒谱系数特征,运用高斯混合模型-期望最大化算法开展了声纹识别实验研究,同时探究了光纤声音传感系统的频率响应特性与声纹特征,研究了采集语音幅值对声纹识别结果的影响。实验结果表明,系统可实现300~3500 Hz频率段的声音信号感知,声音幅值从0.9 V降至0.15 V时最大与次大对数似然值之差由35.5降至10.9,识别结果从成功变为失败。重复性实验表明,在10 km的传感光纤上,距声源2 m位置处,传感系统可对400段时长为3~5 s之间的文本无关语音段实现准确检测,且综合识别准确率为94.75%。本系统有望为易燃易爆环境中的设备故障、应急救援、渗漏监测等领域提供声纹识别的解决方案。

摘要：针对阀控液压缸节流损失大,电机械执行器带载能力弱的问题,通过液压缸活塞与电机械执行器螺母刚性连接的方式,将两类执行器集成为新型的机电液混合驱动直线执行器,主要由电机械驱动机构和液压驱动机构组成。电机械驱动机构用于执行器运动控制,液压驱动机构具有功率放大功能,用于提高执行器带载能力。研究中,活塞杆设计为中空结构用于长行程丝杠的安装,活塞上增设有通油孔用于油液的快速流通。通过密封设计,将活塞两侧设计为可充高压油液的容腔,采用ANSYS Workbench有限元软件对新型执行器零部件进行强度校核。最后,制造执行器试验样机并构建性能测试平台,测试结果表明,设计的机电液混合驱动直线执行器密封效果良好,运动过程中启制动平稳,具有良好的速度与位置控制特性;执行器液压驱动机构增力效果显著,且节流损失较小。所提机电液混合驱动直线执行器融合了液压驱动和电机械驱动的优点,为实现高能效高功率密度直线驱动提供了一种新的思路。

摘要：多频探测是相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)光纤传感系统中干涉衰落抑制的重要手段,但存在多频率生成造成结构复杂的问题。提出了一种基于光纤移频延时环的多频脉冲产生方法,设计了包含移频、放大、延时、滤波、隔离等环节的光纤环结构,使用简单结构实现了多频探测脉冲的产生与复用。并分别采用脉冲延时补偿算法与旋转矢量求和算法对瑞利后向散射拍频信号实现了数据对齐与数据聚合。实验结果表明,传感系统通过生成包含6个频率分量的多频探测脉冲,可在10.33 km的传感光纤上将衰落概率由26.43%优化至0.93%,并实现了信噪比为5.29 dB的振动信号准确定位,以及相关系数为0.997的振动信号线性解调,从而为Φ-OTDR系统在复杂环境下的振动信号抗衰落解调提供了新的解决方案。

摘要：针对基于传统干涉结构的局部放电检测光纤传感器存在参考光纤隔音处理难、不利于现场布设等问题,设计了Mach-Zehnder与Sagnac复合干涉结构的光纤传感器。本研究应用延迟光纤与直线型传感光纤结构解决了上述问题,采用3×3耦合器对光信号引入相移以增加系统的动态响应范围,并阐明了传感光纤以及延迟光纤长度对系统传感特性的影响规律。利用局部放电模拟装置进行性能测试的实验证明,所设计的局部放电检测光纤传感器具有良好的响应性能,测得局部放电信号的时域响应峰峰值为2.45 V,频率分布范围为10.62 kHz~57.73 kHz。研究表明该复合干涉结构可有效提升局部放电检测光纤传感器的检测性能,提高现场适应性。

摘要：针对蓄电池组充放电过程中个别电池异常发热、外壳鼓包、变形、胀裂等潜在的火灾隐患问题,根据光纤光栅的温度敏感和应变敏感特性设计了基于光纤光栅传感的循环扫描式蓄电池组充放电温度与应变监测系统,并提出一种融合改进小波去噪、滑动平均及高斯拟合算法的优化寻峰算法来提高系统的测量精度。经实验验证,该方法可以将温度测量精度控制在±0.12℃以内,应变测量精度控制在±1.37με以内,综上,所提出的方案适用于蓄电池充放电过程中的温度与应变监测。