摘要：针对传统水下被动定位算法传感器阵列体积大、布设难、环境失配等问题,提出一种基于多任务神经网络的水下震源定位方法。该方法通过仿真浅海声场数据集,利用声信号到达各个测量传感器的相对时间差,结合深度学习方法,在多任务卷积神经网络MTL-CNN(Multi-task Convolutional Neural Network)和Attention-UNet结构基础上,设计MTL-Attention-UNet神经网络模型,对水下震源的距离和深度进行联合估计。仿真结果表明:用MTL-Attention-UNet模型对水下震源进行定位的平均绝对误差比MTL-CNN网络模型小,定位性能更好。

摘要：油液中的磨粒可反映发动机等设备的磨损状况,为实现油液金属磨粒的在线监测,基于电磁感应原理建立了三线圈传感器的数学模型,通过仿真分析传感器最佳结构参数(内径、间隙、宽度等),利用相干解调模型提取磨粒信号,并分析磨粒信号产生原理。系统采用多层屏蔽结构,可有效减少外部的磁场干扰,设计的传感器检测系统接入风机齿轮箱油路进行相关试验。试验结果表明,本系统可对磨粒信号进行有效提取,且磨粒信号同时受磨粒速度及磨粒尺寸的影响,可在流量为1~18 L/min的工况下实现187μm铁磁性金属磨粒和578μm非铁磁性金属磨粒的检测,后续可结合BP神经网络对油液金属磨粒各特征参数进行自适应判别,对今后油液磨粒在线监测设备的开发提供了理论支撑及技术支持,为机械设备故障诊断提供重要依据。

摘要：针对现有的棱镜-光栅的组合设计存在结构复杂、调试困难的问题,建立了三棱镜-光栅组合色散的数学模型,提出了仅需改变三棱镜、光栅的空间相对位置来提高光谱色散线性度的双目标优化方法,获得了线性度良好的棱镜-光栅组合结构参数。采用光学标准件对模型的正确性进行仿真和实验验证。仿真结果表明:在400~1000 nm波段,系统具有长为15 cm、光谱线性度良好、结构简单的特点。实验结果表明,在420~780 nm波段,整体分辨率优于2 nm,进一步证明了该方法的有效性。本研究为棱镜-光栅组合设计提供了一种灵活、简单的结构设计方法。

摘要：针对目前常规弹药弹体研究领域角位移参数大动态和高精度的测量需求,提出了一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法,并设计了相应的角位移传感器。采用感应线圈获取弹体大转速动态范围内切割地磁场的信息,通过边沿检测和脉冲计数相结合的自适应闭环频率跟踪测量算法测量弹体旋转过程中的实时角位移参数信息,并采用周期清零的方式,消除累积误差。半实物和实物仿真试验结果表明:该角位移传感器不仅能够测量大动态范围内的角位移,拓宽测量范围从600°/s^36 000°/s,而且完全消除了测量过程中的累积误差。测量误差小于0.220%,累加误差最大只有0.2°/s,实现了对弹药弹体角位移参数的实时、高精度测量,在姿态测量和地磁导航等应用领域具有一定的工程应用价值。

摘要：针对在数字采集中,受ADC的量化分辨力限制,大动态范围信号难以满足信号分辨力的要求的问题,提出了一种适应大动态范围信号高分辨力采集电路系统的设计方法。首先根据信号的动态范围、分辨力指标和关注度,将信号进行逆序分段放大到ADC的输入动态范围,之后,根据各分段采集到的不同分辨力数据,进行数据加权合成,实现大动态范围信号的分段高分辨实时采集。仿真实验验证表明,此方法既可满足大动态范围信号的高分辨采集,同时可根据不同段信号的关注度,实现特定的分辨力采集,且误差率低于3%。

摘要：能谱计算机断层扫描在数据采集过程中可以区分光子能量,并同时得到多个能量通道的投影。由于单个能量通道只包含了总光子数的一小部分,且大多数光子计数探测器只能承受有限的计数率,所以多通道投影通常含有较大的噪声。为了从噪声投影中重建出高质量的能谱图像,利用不同能量通道下重建图像具有结构相似性,提出一种基于结构先验的加权非局部全变分(NLTV)重建算法。设计了简单和复杂两种模型进行仿真,比较了TV算法、NLTV算法、加权NLTV算法,以及基于结构先验的加权NLTV等去噪算法的重建效果,结果表明,本文算法对复杂模型和高噪声模型的重建具有明显优势。

摘要：针对机械设备运转油液中存在的金属磨屑检测设备复杂、检测步骤繁琐、实时性差等问题,设计了基于电磁感应原理的油液金属磨屑在线检测电子系统。通过研究电感式系统检测磨屑的原理,设计了磨屑检测传感器、激励控制器、调理采集电路和磨屑识别程序。在8 mm的油路管径中进行试验测试,铁磁磨屑的信号波形主峰呈“W”型感应增大,最小检测磨屑150μm的信号电压差133.301 mV;铜磁磨屑的信号波形主峰呈“M”型感应减小,最小检测磨屑300μm的信号电压差-96.378 mV。结果表明,系统具有检测效率高、体积小的特点,对机械设备运作性能评估和故障预防诊断有重要意义。

摘要：色散镜头是光谱共焦位移传感器的核心部件,轴向色散与波长之间的线性度直接影响系统的测量精度。研究了轴向色散与玻璃材质之间的关系,结合透镜组光焦度分配公式,分析线性色散产生条件,设计了一款色散镜头;使用ZEMAX进行仿真优化,镜头在500～700nm工作波段范围内,色散范围约为150.34μm,轴向色散与波长线性度通过一元线性拟合分析,判定系数达0.9972,镜头分辨率较高,配合现有的光谱仪使用,传感器分辨率可达纳米级,满足高精度测量要求。

摘要：针对现有桥梁监测测试周期长,效率低、损伤定位精度低等问题,开展基于无线传感器网络的桥梁全天候健康监测系统的设计。围绕传感器的优化配置、多传感器的信息获取以及无线传输等技术,对其相关的硬件的电路以及上位机软件进行研究和设计,解决了现有桥梁监测中人工方式以及实时性差的问题。监测系统由多只同构的无线监测节点和控制终端两部分组成,通过4G-LTE公共网络进行通信,极大的提高了信号的通信质量以及通信速率,实现了对目标的全天候监测,能够及时有效地获取目标桥梁信息并做出诊断。监测系统经实际应用,满足了设计要求,解决了现有桥梁监测中周期长、效率低等问题,具有实时性强、定位精度高、体积小、适应性强等特点。

摘要：针对在军事演习或爆炸实验中对冲击波超压传感器位置的精确定位,设计了一种实时主动声定位系统。该系统由声信号发射系统、声信号接收处理系统和无线监控终端系统三部分组成。声信号发射系统与无线监控终端以单片机STC12C5A60S2作为核心控制器,接收处理系统以ARM9系列的S3C2440作为核心控制器。发射系统发射四种已知频率的声信号,接收处理系统接收并处理收到的四种声信号,然后把处理结果反馈到无线监控终端。通过实验表明,该系统在一定条件下,能够稳定地发射、接收并处理声信号,达到实时定位目标,并在200 m范围内将定位误差控制在厘米级内。