光纤传感器具有体积小、重量轻、测量灵敏度高、复用能力强、抗电磁干扰、易于嵌入材料内部等诸多优点，非常适合航空航天极端环境下温度、应变、压力、声振动以及角速度等多种参量的测量。着重介绍基于EFPI、FBG以及FOG的航空航天光纤传感技术研究现状，以及天津大学在航空航天光纤传感技术研究领域的最新进展，包括航空航天温度、应变、压力、...
情绪健康与人们的工作生活乃至社会公共安全紧密相关。情绪识别通过测量表征情绪状态的生物信息识别人的个体情绪，为情绪健康状态辨识提供依据。生物信息感知网络可用于复杂环境生物信息的感知测量，对特定场景下的情绪监测具有重要意义。本文提出一种面向生物信息感知网络稀疏脑电测量的模糊粗糙情绪识别方法，采用稀疏脑电测量设备以及无线可...
输/供电线的电流、温度等是电网运行和用电安全监测的重要参数，需要沿电网和伴随用电设备广泛监测。无线传感器是监测的首选，但是无线传感器的电池维护或者外接电源，限制了无线传感器应用。设计了一种自全式无线霍尔电流传感器，在同一磁路上实现传感和能量采集，利用霍尔元件传感电流，用线圈采集磁场能量为传感及数据无线发射提供电源。使...
设计了一种采用磁电换能器的三维宽频振动能量采集器，突破传统振动能量采集器响应频带范围窄，以及仅能响应某一方向振动能量的限制。采集器由伞状弹性结构、环形磁路和磁电换能器组成。伞状弹性结构可以响应任意方向振动能量，同时借助磁路与磁电换能器间的磁力非线性作用展宽器件频率响应范围，最终实现多方向宽频振动能量采集。理论推导了磁...
确定描述机场跑道属性的特征是机场检测的关键问题。针对此，研究了机场跑道区域的特征，利用统计矩、Hu不变矩、灰度共生矩阵、Zernike矩、傅里叶频谱、Gabor频谱、HSV颜色空间构建123维特征向量描述跑道。采用CART-Adaboost算法检测机场跑道区域，在检测结果的二值图上进行长直线提取，实验结果表明机场跑道检测算法在复杂背景下具有较高的检...
针对电磁法仪器标定需求，提出基于伪随机互相关辨识的标定方法。论述逆重复m伪随机编码序列的产生方法，从自相关函数出发，推导逆重复m序列的频谱解析式。分析互相关法系统辨识进行仪器标定的原理，给出以逆重复m序列为标定信号源时仪器和磁场传感器的标定方程，并讨论逆重复m序列的参数选取原则。最后，采用相关辨识分别对测量通道和感应式磁...
可控震源进行地震勘探时，可以利用基于接收阵列的时域地震波束形成方法（TSBBRA）来提高信噪比。如果背景噪声很强，需要增大TSBBRA方法控制参数N来提高信噪比，但伴随的问题是波束会变窄，当主波束不能覆盖整个接收排列时，会造成单炮记录上有效波束范围较窄，仍难以满足数据处理过程要求。针对上述问题，提出一种基于接收阵列的余弦振幅加权...
“粘连”失效常见于电容式静电驱动MEMS器件，通过建立“粘连”失效模型分析得出静电引力驱动机制导致的介质充电是其失效的根本原因。为消除介质充电问题，提出了一种新型的基于静电斥力的驱动机制：通过向固定极板施加电压，利用驱动结构周围形成的不均匀电场在可动极板垂直方向上产生合力，使可动极板向上弯曲运动。结合静电斥力典型驱动结构...
光纤光栅的封装结构在应变测量中至关重要，表贴式结构简化了应变传递环节，能够提高应变传递效率和稳定性。光纤光栅应变传感的准确性取决于光纤-粘接层-基体之间的界面传递特性。本文以表贴式裸光纤光栅作为研究对象，建立传感器应变传递模型，并推导了基底实际应变与表贴的裸光纤光栅所测应变之间的关系，仿真分析了粘接层弹性模量、厚度、长...
提出了一种可应用于模拟电路故障预测的方法。通过提取被测电路的频域响应信号，计算皮尔逊相关系数，从而表征电路元件的健康度；在获取元件在不同时间点的健康度数据的基础上，推导出电路元件发生故障时的健康度阈值；将经量子粒子群算法优化的相关向量机算法用于故障预测，预测各个时间点的元件健康度变化轨迹并估计模拟电路的剩余有用寿命。...
提出一种ε机理论发现复杂系统中隐含模式的新思路。该方法能在对系统内部结构无法知晓的情况下，不需要假设而根据系统自身的特性建模。先对时间序列进行符号化处理，生成符号序列。再采取因果态分割重构法重构ε机，重构后能够显示出原始序列中的隐含信息。通过对工程中配电网系统故障选线的多组实验证明，4个评判指标：熵率、统计复杂度、状态...
线性局部切空间排列（LLTSA）为无监督特征约简方法，对多域故障特征集进行维数约简，会导致故障解耦不完全、故障间仍然存在混叠。针对这个问题，提出有监督线性局部切空间排列（S-LLTSA）特征约简方法，将类判别信息融入特征约简过程，实现了数据集本征结构与类判别信息的有机结合，可提取出最优低维敏感故障特征向量；并通过自适应近邻分类器...
状态维修根据设备当前运行状态制定维修计划，可避免维修不足与维修过剩等问题。性能退化程度量化评估是实现滚动轴承状态维修的基础。提取滚动轴承早期无故障振动信号的TESPAR参数中的S矩阵作为原始特征，利用主分量分析对其进行降维处理后构建特征矢量，并建立无故障轴承高斯混合模型GMM。将轴承后期振动信号的S矩阵经降维处理后输入该GMM模型...
空间机械臂末端接触力模型建立与计算精度是设计高可靠性高精度空间机械臂力控制系统的关键之一。针对这一问题，基于空间机械臂ORU操作柔顺接触过程特点，建立末端接触力模型。通过设计的圆柱形ORU 以及与之合作的锥形ORU引导槽，计算接触半径R，法向接触力方向n和最大侵入点P，得到ORU的侵入深度Z。运用侵入量Z与接触力线性相关计算空间机械臂...
为了找到多级行星齿轮传动系统复杂故障诊断的合适方法，对三级齿轮传动系统进行故障模拟和振动信号测试。针对行星齿轮传动系统振动信号的非线性和非平稳性、故障特征信号难以提取等特点，采用关联维数、最大Lyapunov指数、样本熵3个混沌特征参数作为故障辨识特征量。用不同测点和不同混沌特征参数的信息融合，通过支持向量机分类方法建立信息...
在测量含气液体流量时，科氏质量流量计测量误差大，并且会出现流量管停振的现象。针对含气液体流量测量时的问题，设计了一套两相流实验装置及流程，研制了基于DSP的数字科氏质量流量变送器系统，进行气液两相流实验，通过改变液体流量点和含气量，采集实验数据样本；提出采用BP神经网络的方法，用于测量误差样本的建模与预测，并将网络训练后...
为准确、快速地评定任意位姿的一般二次曲面轮廓度误差，提出以改进粒子群算法（IPSO）和角度分割逼近法为基础的最小区域评定方法。首先，提出角度分割逼近法计算的所有测量点与一般二次曲面的距离，并以其中最大值作为任意位姿二次曲面方程拟合算法的目标函数。其次，结合模型中目标函数的特点，提出以最优化解析法思想、自然选择和杂交结合PS...
为快速准确地测量涂层厚度，提出基于热图序列时间特征的红外热波技术测量方法。通过理论分析和仿真，得出涂层厚度的平方与热图序列的对数二阶微分峰值时间成正比关系，比例系数由涂层材料的热扩散系数确定，通过此关系可以测量出涂层厚度。在复合材料基体上制作了涂层试件，利用脉冲闪光灯作为激励源进行了热加载。热图显示不同厚度涂层有着明...
传统的正交坐标系在垂直姿态附近存在信号幅值和信噪比极低等不足，导致姿态解算精度低。分析了传统正交坐标系垂直姿态测量精度不足的内在原因，基于提高原始测量信号幅度及其信噪比的目的，提出一种预置旋转的正交坐标系，研究了其理论模型和测量误差，进行了原理验证。测试及其解算数据表明，预旋转坐标系在垂直姿态时可增强原始信号幅度10倍...
日盲紫外成像仪的增益和观测距离影响紫外图像中放电光斑区域大小，以棒-板间隙模型和绝缘子为研究对象，利用CoroCAM504紫外成像仪，在高压实验室研究了不同放电强度下光斑面积随增益和观测距离的变化特性并进行了拟合分析。研究表明光斑面积与增益之间近似满足指数函数关系，增益每增加10％，光斑面积约增加2倍。光斑面积与观测距离之间近似满...
对绝缘油耐电压能力的考核通常采用绝缘油介电强度测量仪进行测试。采用普通高压分压器对绝缘油介电强度测试仪进行校准会出现2个问题：首先测试仪的带负载能力较弱，当分压器的输入阻抗小于测试仪的带载能力时，输出电压就会发生跌落；其次校准需要模拟测试时仪器的实际使用状态，校准装置需要具有与装有绝缘油油杯相同的阻抗。本文采用有限元...
从数字图像中检测出圆，这在计算机视觉中具有很重要的地位。针对检测的卡箍图像，描述了一种应用改进型粒子群算法并结合圆的几何特性来进行圆提取的新算法。圆的提取等价于圆上点的搜索与提取，点的搜索策略又可以归结为最优化问题，而粒子群优化算法是一种有效的全局最优化方法。新检测算法使用了改进后的粒子群算法，结合圆的几何特性，进行...
设计并实现了一种融合线结构光、立体视觉以及数据处理的实物数字化系统。以自定位方式取代传统的机械结构解决测量装置位姿确定问题，进而实现多视角测量数据拼合。系统的测量装置由结构光子系统和立体视觉子系统2部分组成，结构光子系统负责实时重构单视角测量数据，而立体视觉子系统负责实时对齐融合多视角测量数据。由于系统的自定位特性，...
接触网几何参数对于电气化铁路至关重要，其优劣不仅影响弓网受流质量，还关系列车行驶安全。既有接触网几何参数动态检测装置多存在测量频率低、检测速度无法继续提高的现实。随着列车提速和线路日益繁忙，对接触网几何参数动态检测速度要求相应提高。如何在高速动态条件下，准确获取接触网几何参数，成为接触网检测面临的重要问题。针对接触网...
针对河流水面成像测速等应用中采用单台非量测相机的变高平面测量，提出一种基于变高单应的视觉测量方法。方法在三维透视投影模型的基础上，结合水位和比降系数描述的水面高程模型建立图像平面和待测水面间的变高单应关系，解决了现有平面单应方法中控制点布设和水面高程变化的难题。设计了一种像差修正的直接线性变换法求解变高单应，有效改善...
目标检测问题是视频监控系统中的关键问题，在监控场景复杂多变时，非参数方法是背景模型建模的重要方法，但传统的基于核密度带宽的非参数方法没有考虑像素之间的上下文关联性。本文提出建立目标检测问题的最大后验概率---马尔可夫随机场（MAP-MRF）框架，首先确定先验概率的能量函数，再确定条件概率及其能量函数，从而得到后验能量函数，采用...
利用表面电极采集的下颌表面肌电信号比较微弱，又受周围其他生理电信号和外界电磁干扰的影响，信噪比很低，传统的信号处理方法已不能很好地解决。本文在现有电极数量、排布方式和肌电信号采集设备基础上，采用独立分量分析与经验模式分解相结合，对下颌表面肌电信号进行处理；并结合呼吸气流信号，提出针对下颌表面肌电信号处理的评价方法。我...
压缩感知在低成本、低功耗、长时间的无线心电信号应用上具有优势。但现有重构算法中存在重构信号质量不理想、较大的计算量以及不能自适应噪声变化等问题。本文针对非稀疏心电信号快速精确压缩感知重构提出了先验块稀疏贝叶斯学习（P-BSBL）算法。算法在块稀疏贝叶斯学习基础上，根据心电信号先验引入了近似零解空间初值设置和数字特征迭代停止...
瞳孔检测是提高眼底照相机自动化程度的关键技术。针对大遮挡情况下瞳孔检测准确度降低的问题，提出结合椭圆拟合及参数传递的大遮挡瞳孔精确检测方法。该方法首先引入下采样、二值化、最大连通域及扫描线法实现瞳孔区域的提取与修复。为提高椭圆拟合的准确性，提出闭合边缘检测基础上的伪边缘点去除算法，并使用结合最小二乘法的椭圆拟合实现瞳...
目前的虹膜纹理特征提取方法无法获得特定类型纹理的大小、位置和形态信息，而这些信息同样是纹理特征的重要组成部分。将虹膜纹理分为块状、线状和环状3类，以其中的块状纹理为检测对象，提出一种利用组合窗口搜索实现虹膜块状纹理检测的方法。该方法针对块状纹理的灰度分布特征定义一组尺寸可变的组合窗口，利用这些窗口搜索预处理后的虹膜图...
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