【摘 要】
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针对当前图像采集存储系统功耗高、图片质量差、体积大的问题,提出了一种低功耗、高性能的微型系统设计方案。在硬件设计中,采用GC2053 CMOS图像传感器作为图像采集前端;控制及处理模块中HI3516EV200 SOC作为主芯片,外接一个SPI NOR FLASH作为软件系统的存储介质;64 GB的TF卡作为采集图像的存储单元;同时介绍了系统时钟、复位及电源模块的设计。在软件设计中,采用ubuntu
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针对当前图像采集存储系统功耗高、图片质量差、体积大的问题,提出了一种低功耗、高性能的微型系统设计方案。在硬件设计中,采用GC2053 CMOS图像传感器作为图像采集前端;控制及处理模块中HI3516EV200 SOC作为主芯片,外接一个SPI NOR FLASH作为软件系统的存储介质;64 GB的TF卡作为采集图像的存储单元;同时介绍了系统时钟、复位及电源模块的设计。在软件设计中,采用ubuntu系统作为嵌入式开发环境,介绍了软件系统层次、图像的软件处理流程和ISP(图像信号处理)模块的处理过程。实
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为了满足海洋研究中海洋温度测量的需要,设计了基于热敏电阻器的双ADC高精度温度采集系统。根据电阻比测温原理设计了恒流源激励单元、信号调理单元及高精度采集单元,为减小恒流源波动产生的影响,采用了双ADC同步采集的方式。通过对热敏电阻器件参数及设计要求进行分析计算,设计了以32位高精度模数转换器ADS1263为核心的采集电路,实现对电压信号的高精度采集。经分段线性拟合及系统标定后,系统的温度采集精度可达0.4 mK,满足海洋测温需求。
基于磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)微角振动传感器研制过程中,需要对其频响特性及输出线性度等指标进行测试,这便需要宽频带(3 Hz~1 kHz)内的恒定角速率激励装置及高精度角振动检测装置。基于105-AVT角振动台和XL-80激光干涉仪搭建了适用于MHD微角振动传感器的自动标定系统,鉴于105-AVT角振动台无法提供恒定角速率激励,建立了角振动台输入电压与输出角速度间的对应关系,并将其移植到LabVIEW软件中,实现了105-AVT角振动台的恒定角速率激励。利用激光干涉仪
为解决化学萃取反应后液体分离需要工人长时间看守问题,通过机器视觉的方法对萃取反应后的分层液体在管道内流动的特征进行提取并设计了基于SSIM(结构相似性)的决策融合算法对萃取反应后的液体进行分离自动化操作,通过QT做出监控检测界面,对需要分离的萃取后分层的液体进行在线检测和分离,根据工厂的实际情况搭建了相应的实验平台并进行了相关实验。经实验验证该系统工作均能正确识别分层液体,满足实际需求。
针对工程结构振动无线监测上传数据过多的问题,提出了基于LoRa的机电设备结构振动远程监测系统。通过MEMS三轴加速度计采集机电设备的振动信息,微控制器STM32对振动信息进行分析处理。为了适应低功耗、远距离物联网监测的要求,利用实时处理数据的边缘计算技术,只提取振动主频、阻尼比等主要特征参数并通过LoRa网络传输至服务器。实验结果表明:研制的机电设备结构振动远程监测系统功能完善,具备较高的实时性,能够精确监测机电设备的振动情况。
针对多通道探头阵列低频电磁检测系统进行研究,阐述了低频电磁技术检测机理和组成结构,提出采用多通道感应式磁传感器检测线圈阵列作为缺陷信号有效拾取介质,并基于STM32控制器完成多通道阵列励磁探头、激励电路、信号调理采样电路及存储读取一体化电路模块的系统化设计。实验结果表明,该系统运行稳定,可有效规避外部杂散磁场干扰,并实时输出当前检测位置缺陷信息(幅值、相位),为低频电磁无损检测技术的进一步发展提供了优良的实验基础。
针对目前标准的矢量阻抗测量仪大多数依赖国外进口,而国内传统测量仪有测量频率范围小、灵敏度低、精度低等问题,设计了一款高精度矢量测量仪。该仪器以STM32和FPGA为开发平台,通过FPGA+DDS技术生成测量所需的激励信号源,激励信号加载到平衡电桥使电桥达到平衡状态,通过幅度检测模块测量电桥平衡状态下的标准阻抗和被测阻抗矢量信号,计算的值再次经过STM32处理后送到液晶屏显示实现人机交互。通过多次测试,设计的矢量阻抗测量仪在量程范围之内精度误差在±0.02%以内,并且测量性能稳定,各项性能符合设计指标。
为了全覆盖和实时地监测盾构滚刀的磨损量和转动情况,设计了滚刀磨损三维可视化监测系统。将电涡流传感器安装在直线滑台上测量刀圈轴向逐个切面的磨损情况;利用霍尔式磁开关传感器感受刀圈侧面磁铁信号以监测滚刀的转动状态。传感器信号经STM32L152芯片处理后由SI4432无线模块传送至上位机程序。基于电涡流传感器测距原理,提出了一种刀圈不同切面数据标定方法。通过现场传输稳定性试验和室内精度试验,验证了该监测系统能够准确检测刀圈的磨损量,实现三维可视化监测。
论述了一种基于FPGA的高灵敏度的CCD光谱仪检测系统设计方案和实现方法。该设计方案采用平场凹面光栅为光学系统,以FPGA为主控芯片,由A/D芯片完成对CCD输出信号的模数转换。采用FPGA实现对CCD的时序和A/D转换时序的驱动,然后通过USB与上位机进行通信,实现实时光谱数据的采集、传输与显示。实验结果表明,该系统具有较好的光谱采集效果,采集精度为16 bit,光谱采集范围为300~800 nm,并且该系统数据量较大,具有良好的重复性及可拓展性,能够广泛在光谱测量中获得较高的应用价值。
针对双层管柱损伤检测方向识别能力差的问题,提出了基于偏心阵列的油气井双层管柱损伤检测方法。在井下瞬变电磁信号模型基础上,推导了偏心探头在双层管柱结构中的瞬变电磁响应。此外,结合双层管柱无损检测原理,利用Comsol仿真分析了基于偏心探头的双层管柱损伤检测方法。仿真结果表明偏心探头可以获得更多偏心方向上的敏感信息,使用多个不同方位角的偏心探头组成的偏心阵列能够获得双多层管柱损伤的方位信息。最后,通过现场试验对该方法进行了验证,结果表明偏心阵列可以实现双层管柱的定向检测,有效提高双层管柱损伤检测精度。
针对传统隧道衬砌台车自动化程度低、二次衬砌质量难以保证的问题,设计并实现了基于多传感器融合的混凝土全状态数字系统,并将其搭载在新型衬砌台车上。该系统利用LabVIEW开发上位机监控软件,用44个传感器监控衬砌台车液压系统和混凝土状态,用RS485和TCP/IP通讯完成数据交互,用Access数据库存储数据。实现了对隧道衬砌台车油箱、水箱状态和混凝土压力、温度、液位、流量等参数的实时监控和采集。且系