仪器仪表学报

精密测量技术与仪器

  • 冷原子干涉绝对重力精密测量与系统误差

    章欢开;颜树华;朱凌晓;张旭;李期学;

    高精度重力加速度测量在地质勘探、惯性导航、地球物理等领域具有非常重要的作用。冷原子干涉重力仪是近二十年快速发展起来的新型量子测量仪器,因其具有较高的灵敏度和测量精度而日益得到重视,并逐步从实验室研究向实用化仪器发展。目前,实验室内的高精度冷原子干涉绝对重力仪测量精度已达10~(-12) g量级,性能媲美经典绝对重力仪的商用产品也已出现。介绍了基于原子干涉技术的绝对重力精密测量的基本原理和发展历程,综述国内外各研究组的研究现状,并分析了限制冷原子干涉绝对重力测量精度的几种主要系统误差,以及对这些系统误差的抑制和评估方法。

    2020年08期 v.41 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 876K]
  • 基于MSCKF的IMU与激光雷达紧耦合定位方法

    吕攀;辛越;张恒;李红;杨国青;

    针对传统移动机器人定位方法对计算资源要求较高,而其所采用的嵌入式处理器通常计算力不足的问题,提出了一种低计算复杂度的移动机器人定位方法。该定位方法使用多状态约束下的卡尔曼滤波器对激光雷达和IMU数据进行融合,同时采用近似近邻搜索方法取代传统的KD树近邻搜索方法来进行激光点云法向量的提取,在符合平面特征提取精度要求的前提下,法向量提取速度提高了近6倍。最后,在地下车库场景下对该定位方法进行了测试,该方法整体定位误差在0.4 m以内,旋转绝对位姿误差集中在0.02~0.06 rad之间。实验结果表明,所提方法占用较少的计算资源,在结构化环境中能够提供良好的定位结果。

    2020年08期 v.41 13-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K]
  • 基于参数化建模的旋转轴误差快速辨识方法

    徐凯;李国龙;李喆裕;夏长久;何坤;

    针对现有旋转轴几何误差辨识方法计算量大且无法避免异常值等问题,提出了一种基于参数化建模的旋转轴位置相关几何误差快速辨识方法。首先,分析了旋转轴位置相关几何误差的特性,建立了测量旋转轴时球杆仪杆长变化的综合模型,并基于约束条件进行化简;其次,使用四阶傅里叶级数对5项位置相关几何误差进行参数化建模,并基于5种测量模式得到位置相关误差的辨识模型;接着,分析了球杆仪安装误差对杆长变化及辨识结果的影响规律并消除其影响;最后,在小型五轴机床的旋转工作台上进行了实验,辨识出旋转轴的5项位置相关几何误差,并通过改变安装位置和安装角度的球杆仪杆长预测实验对辨识方法的正确性进行了验证。

    2020年08期 v.41 21-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 780K]
  • 基于视觉与激光准直的激光跟踪姿态角测量方法

    张刘港;熊芝;冯维;周维虎;董登峰;

    针对大型装备建造、航空航天、汽车等领域对姿态测量技术的需求,提出一种以激光跟踪设备为基站,视觉测量与激光准直技术相结合的姿态测量方法。首先对测量模型中涉及的坐标系进行了定义,其次建立了激光跟踪设备坐标系与视觉坐标系之间的转换关系,通过视觉测量中纵向投影比不变的约束实现横滚角的测量,在上述基础上,基于光束向量唯一性约束和激光准直传感原理实现方位角和俯仰角的测量。最后在实验室环境下搭建了姿态测量验证实验平台,将靶标装载在三自由度摇摆台上,利用六轴绝对关节臂姿态角测量值作为基准进行比对,实验证明,在测量距离为2.5 m处,姿态角测量范围为-20°~20°时,姿态角测量误差绝对值可控制在2°内。

    2020年08期 v.41 30-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
  • 自驱动关节臂坐标测量机臂杆变形静态误差预测模型

    余越;胡毅;胡鹏浩;张新;

    自驱动关节臂坐标测量机关节上增加了驱动电机、减速器等器件,受重力作用导致杆件弹性变形,由此带来的测量误差不容忽略。基于旋量指数积公式建立了自驱动关节臂坐标测量机测量模型,建立了关节重力坐标系间变换矩阵表达式。因臂杆具有柔性,提出了自驱动关节臂坐标测量机静态变形误差预测模型。对自驱动关节臂坐标测量机三种典型姿态的臂杆变形误差进行预测,利用ANSYS Workbench软件进行有限元静力学仿真。设计研制了自驱动关节臂坐标测量机臂杆变形等效实验样机,进行了臂杆变形检测实验,实验结果表明,经臂杆变形误差预测模型修正后,变形误差减少了88%左右。仿真和实验的结果表明该研究可使自驱动关节臂坐标测量机的测量精度有效提高。

    2020年08期 v.41 37-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 645K]
  • 基于半参数均值漂移模型的BDS卫星钟差异常探测与修复

    杨玉锋;潘雄;卿晨昕;梅长松;赖祖龙;

    BDS卫星钟在轨运行过程中,由于空间环境干扰及信号异常等情况,获取的钟差数据中经常会包含异常值。为了有效探测与修复异常值,提出了一种基于半参数均值漂移模型的算法处理钟差数据中的异常。首先,考虑到钟差数据中存在的系统误差,构建了更加符合钟差序列实际变化特点的半参数钟差模型;然后在此基础上引入了半参数均值漂移模型,利用Score统计量对该模型的假设检验进行求解,实现了异常值的定位,对异常定位后的钟差数据进行分组,进而推导出了异常值估值的表达式。最后采用国际GNSS监测评估系统的BDS精密钟差产品,进行单天和多天数据的试验分析,结果表明该算法可以自动准确的探测出钟差数据中的异常并能够精确估计出异常值的大小,异常值估值的平均误差小于0.071 ns,从而实现了适时有效地对异常历元进行修复;同时该算法处理钟差数据异常的效果优于传统MAD法,其预处理后的数据对QP钟差模型和Semi-Com钟差模型的拟合精度分别达到0.612 6和0.034 92 ns。

    2020年08期 v.41 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  • 基于结构光在机测量的叶片点云预处理方法研究

    李茂月;马康盛;王飞;刘硕;

    在使用结构光对具有曲面特征的中小型航空叶片进行在机形貌测量的过程中易产生一些噪声点,故根据被测件结构特点对其点云进行预处理是在机测量的必要要求。通过分析各类点云滤波器功能与叶片结构特点,以改进直通滤波器进行两个维度的初次滤波;提出一种基于统计滤波与半径滤波结合的改进算法,通过调整统计滤波参数使其达到最优效果,以最佳邻域个数点作为半径滤波算法最小邻接点的个数阈值,做进一步噪声滤除,并以双边滤波算法进行处理。最后采用一种调整格栅参数的体素格栅法进行下采样,使用Geomagic进行曲面拟合误差分析。分析在机测量环境后利用实验室测量平台进行在机测量模拟,结果表明所提方法具有良好的滤波降噪效果且原理简单易行。

    2020年08期 v.41 55-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
  • 基准频标与守时频标联合的频率驾驭算法研究

    赵书红;董绍武;白杉杉;王燕平;屈俐俐;

    基准频标中铯喷泉钟实现了最佳的"秒"定义,光钟比铯喷泉钟在精度和稳定性方面高出一个量级以上,因此将基准频标与守时型频标联合,可以产生一个更加准确、稳定的时间尺度。设计了基准频标与守时型频标联合的频率驾驭算法,采用卡尔曼加权算法计算联合时间尺度,基准频标预测守时型频标的频率和频漂,并采用最优二次型高斯控制算法,实现最优的频率驾驭量生成。通过对各类频标数据的模拟,对一台氢钟进行为期100 d的频率驾驭,当铯喷泉钟参与时间保持,驾驭后信号保持在1 ns以内,稳定度为1.8×10~(-16)/10 d。如果光钟可用率达到50%参与时间保持,驾驭后信号保持在0.3 ns内,稳定度为3.3×10~(-17)/10 d。最终试验表明,利用该算法可以显著提高驾驭后信号性能。

    2020年08期 v.41 67-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 878K]
  • 一种磁悬浮平面电机多目标优化方法

    彭若桐;许贤泽;郑通;徐逢秋;鲁兴;

    在磁悬浮平面电机的设计过程中,为了实现更大的电机推力系数以及更小的电机功耗及成本,需要对电机的相关尺寸参数进行优化。在多目标优化方法的基础上提出了一种针对磁悬浮平面电机尺寸的优化方法。为了实现优化结果的精确性以及优化过程的高效性,采用高精度磁力数值模型对电机所产生磁力进行计算。该数值模型基于磁荷节点法,运用高斯积分求解磁力。在此基础上,智能优化粒子群算法被用来搜索最优的磁悬浮电机尺寸参数。通过有限元仿真软件COMSOL■和边界元软件Radia~(TM)对该优化方法及已有的磁悬浮电机优化方法进行仿真分析,验证了该优化算法的准确性和有效性。此外,通过将仿真结果与实测结果进行对比,进一步说明了该优化算法的可靠性和可行性。

    2020年08期 v.41 76-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 592K]
  • 基于锌墨水的打印技术用于制备可降解式传感器

    薛翠丽;衣宁;崔大祥;

    瞬态电子器件能够在外界触发条件下完全分解,可有效解决电子废弃物污染问题,在植入式医疗设备、环境监测系统和数据安全等领域中具有广阔的应用前景。首先,研发了基于锌纳米颗粒的墨水配方,使用20%锌纳米颗粒作为导电材料,质量相同的2-丁醇和乙二醇混合作为溶剂,具有良好的可打印性、稳定性和导电性。其次,使用Sonoplot MicroplotterⅡ打印机,探究分配电压、打印速度等参数对打印效果的影响。最后,通过光子烧结方式对打印的锌导线进行后处理以获得良好的导电性能(5.2×10~3 S/m),同时探究烧结参数对导电性的影响。采用基于墨水的打印技术和光子烧结制备瞬态电子器件,具有工艺简单、成本低、可设计性强的优势。

    2020年08期 v.41 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 479K]

传感器技术

  • 磁致伸缩触觉传感器阵列及其在机械手抓取物体中的应用

    王亮;王博文;翁玲;黄文美;孙英;

    受人类手指的感知与探测功能启发,基于新型磁致伸缩材料Fa_(83)Ga_(17)(Galfenol)的逆磁致伸缩效应,设计了一种用于测量压力与检测刚度的触觉传感器阵列。根据电磁学和力学理论,建立了触觉传感器阵列的模型,计算结果表明模型可以描述传感器阵列的输出电压与压力之间的关系。制备了2×2传感器阵列样机,样机尺寸为37×22×14 mm。将传感器阵列样机安装在两指机械手上进行输出特性测试,测试结果表明传感器阵列的灵敏度为115 mV/N,检测范围为0~3 N,在周期为0~1 s范围具有较快的反应速度。研制的磁致伸缩触觉传感器具有灵敏度高,响应速度快的特点,可以检测触觉压力,感知压力分布和物体刚度的信息,与机械手配合可以完成稳定抓取物体的任务。

    2020年08期 v.41 91-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 689K]
  • 油缸位移传感器精度对掘进机截割成形误差影响规律研究

    刘治翔;王帅;谢春雪;谢苗;毛君;

    考虑到掘进机截割部油缸内位移传感器的检测误差会影响到掘进机截割成形精度,运用机器人运动学分析方法,建立考虑油缸位移传感器误差的截割头在巷道断面坐标系中的运动学方程,然后利用蒙特卡洛模拟方法模拟分析不同油缸位移传感器误差等级对截割头在巷道空间内定位偏差精度影响规律。基于巷道外轮廓的创成机理,构建截割头截割巷道外轮廓的数学模型,通过数值计算分析油缸位移传感器误差对截割表面形貌特征的影响规律。研究结果表明,截割头坐标误差概率密度分布呈细长型的椭圆空间区域,水平回转油缸传感器的误差,主要影响截割头在X轴上的偏差;升降油缸传感器的误差,主要影响截割头在Y轴上的偏差。截割后在煤岩上形成"凹坑"和隆起"峰脊"之差的最大值是主要取决于截割头形状,外轮廓平均值会受油缸传感器误差影响。当升降油缸传感器误差超过±10‰FS时,巷道成形轮廓偏差超过了掘进机自动成形的要求。

    2020年08期 v.41 99-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1555K]
  • 基于磁电编码器MEMS陀螺标定及高阶滤波的动态滞后补偿方法研究

    王磊;吴殿昊;张永德;姜金刚;

    在航空航天、无人机、云台等具有高隔离度要求的伺服应用领域,具有高精度、高稳定性的陀螺反馈系统是伺服系统达到目标隔离度的必要条件。针对多轴陀螺系统解耦困难,难以消除机械安装偏差,以及输出信号噪声大等问题,提出了采用基于磁电编码器陀螺标定及解耦方法,为了降低系统噪声对于陀螺信号输出精度的影响,提出陀螺信号高阶低通滤波及滞后补偿方法。设计了一套空间大小仅为40 mm×25 mm×20 mm的双轴CRM100陀螺硬件平台,在双轴陀螺硬件平台的环境下,对陀螺误差标定、陀螺高频噪声信号滤波及延时特性进行研究,并基于多阶低通滤波对双轴微机电(MEMS)陀螺进行高动态滞后补偿。实验结果表明,所提方法有效抑制了高频扰动对陀螺信号解算的影响,系统运行稳定可靠,陀螺的输出误差最大不会超过0.5°/s。并在1°/3 Hz和3°/1 Hz的外部扰动条件下,对伺服系统的隔离度进行了实验测试。

    2020年08期 v.41 110-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1148K]
  • 基于全保偏光纤的反射式双折射干涉温度传感器

    毕付;张东亮;鹿利单;孙广开;孟凡勇;

    为了解决透射式光纤温度传感结构不利于测试、灵敏度不高的问题,提出并设计了反射式熊猫型保偏光纤双折射干涉温度传感器。首先通过理论分析并数值仿真研究了熊猫型保偏光纤传感臂长度、转轴角度与温度传感灵敏度之间的关系,并通过在传感臂端面镀金的方式提高反射率。在此基础上,搭建了光纤温度传感测试系统,测试结果表明,在转轴熔接45°、保偏光纤传感臂长度L=80 cm的条件下,50℃~56℃范围内传感器灵敏度可以达到2.741 nm/℃;在保偏光纤传感臂长度为L=7 cm、转轴熔接30°的条件下,65℃~76℃范围内传感器灵敏度为1.400 nm/℃。最后,把设计的温度传感器用于卫星模型温度的测量实验,验证了传感器应用的可行性及有效性。不同波长波谷的漂移量与温度变化呈现良好的线性关系。

    2020年08期 v.41 120-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 833K]
  • 光纤布拉格光栅滤波型甲烷浓度测量系统设计

    巩楠楠;衣文索;陈刚;高新雨;林家楷;

    针对甲烷浓度测量过程中,系统测量易受外界环境、气室不稳定等因素的影响,存在测量结果不准确的问题,设计了一套适用于低浓度甲烷气体测量的检测系统。首先,根据甲烷的吸收光谱结合现有光源的带宽选择甲烷2ν_3带的R(4)支(1 650.955 nm)作为吸收峰;其次,根据光纤光栅的温度敏感特性,测量系统中加入参考光栅,解决了温度变化影响气体浓度精确测量的问题;然后,运用ZEMAX软件对设计的气室进行仿真模拟和优化,气室对甲烷近红外激光的耦合效率达到93.2%。通过实验验证了该气室的高耦合效率和高稳定性;最后,搭建测量实验系统,进行了系统的标定、系统技术指标的计算和气体浓度测量。测量结果表明,测量系统的灵敏度为0.02 mV/ppm,测量系统的稳定度为0.12%,最大测量相对误差为0.149%,系统测量的示值与理论值具有良好的线性关系,具有稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等优点。

    2020年08期 v.41 129-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 788K]
  • 基于牛顿迭代和椭球拟合的磁力和惯性传感器校准方法

    刘轶凡;肖文栋;吴健康;赵坤坤;

    传统的磁力和惯性传感器校准方法主要面向惯性导航系统,通常都需要借助高精度转台或更高精度的传感器以获取参考输出,校准设备昂贵,过程复杂耗时,不适用于运动捕获系统中的消费级传感器。提出一种基于牛顿迭代和椭球拟合的低成本、方便、快速的磁力和惯性传感器校准方法。首先分析了传感器的误差模型,然后提出牛顿迭代法校准加速度计和陀螺仪、椭球拟合法校准磁力计的方法,使用自主设计和制作的校准设备,经过两步实验同时校准3种传感器。实验表明,校准后的加速度计输出均方根误差由2.536 m/s~2降至0.096 m/s~2,陀螺仪旋转10 min角度积分误差由1 318°降至25°,磁力计输出均方根误差由46.16 nT/m降至2.13 nT/m。此方法不仅降低了传感器的校准成本,而且简化了校准流程,为磁力和惯性传感器的校准提供了一种可靠解决方案。

    2020年08期 v.41 142-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 717K]
  • 小尺寸TEM非共面偏心自补偿零耦合收发技术研究

    林君;贾文枫;皮帅;张洋;

    发射线圈对接收回路的耦合影响,是导致瞬变电磁(TEM)早期信号失真、浅层盲区大的主要因素之一,对于多匝小尺寸线圈结构,耦合影响更为严重。针对这一问题,提出了一种小尺寸TEM非共面偏心自补偿零耦合收发技术。该技术采用收发线圈非共面偏心的思路设计了一次场自补偿系统,非共面结构实现发射线圈与接收线圈的弱耦合,并基于互感理论获得二者的最佳相对偏心位置,以消除一次场干扰。对基于导电环异常体的探测模型进行实验仿真,结果表明新结构系统在收发线圈±2 mm尺寸误差内,能够忽略一次场的影响,对物理尺寸误差的容忍度较高,易于实现零耦合状态。最后,采用串连法对设计的非共面偏心自补偿TEM系统进行了实测实验,测试结果与理论分析一致,进一步验证新结构性能。研究可为小尺寸TEM系统获得纯二次场信号、提高浅层探测性能奠定理论基础。

    2020年08期 v.41 150-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K]

视觉检测与图像测量

  • 基于残差编解码网络的CT图像金属伪影校正

    马燕;余海军;钟发生;刘丰林;

    金属伪影校正对提高CT图像清晰度具有重要意义。针对金属伪影校正研究中伪影消除不彻底、组织结构缺失等问题,提出一种基于残差编解码网络的金属伪影去除(RED-CNN-MAR)方法。首先,使用RED-CNN网络实现由金属伪影图像到无金属伪影图像的端到端映射,在卷积层之后引入BN层提高网络训练精度和加快收敛速度;并且将原始图像、线性插值(LI)图像、射束硬化校正(BHC)图像作为RED-CNN网络的三通道输入,以融合不同校正方法的优势。接着,对该网络的输出图像在投影域进一步做组织处理;最后利用滤波反投影重建得到校正后的无金属伪影图像。经实验分析,经过RED-CNN-MAR方法校正后的图像RMSE减小了0.000 7,PSNR和SSIM分别提高了0.59 dB、0.002 8。实验结果表明,该方法可以有效地抑制金属伪影,重建出清晰的结构细节。

    2020年08期 v.41 160-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 941K]
  • 基于全卷积神经网络和结构化森林的结构体裂纹分割方法

    王森;伍星;张印辉;柳小勤;

    针对现有深度学习方法在复杂背景下无法保证裂纹特征映射的有效传递和融合,结构化森林对相似、随机的裂纹特征无法准确判别的问题,提出一种基于全卷积神经网络和结构化森林的结构体裂纹分割方法。首先,以全卷积神经网络框架为基础构建5种消融神经网络用于扩充细微裂纹全局特征;其次,提出一种基于多尺度结构化森林的裂纹分割参数竞争策略用于效改善细微裂纹区分能力;最后利用基于消融神经网络和结构化森林的耦合分割方法进行裂纹图像的联合预测。在2类结构体裂纹数据集上对所提方法进行实验验证表明,所提方法能够在复杂相似背景下提高裂纹检测的精度,可以实现有效的结构体健康监测。

    2020年08期 v.41 170-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 2075K]
  • 数字图像相关方法的亚像素算法性能研究

    李开平;蔡萍;

    数字图像相关方法广泛应用于多种光测力学场景,具有全场非接触等优点。数字图像相关算法的性能对光测力系统的测量精度起着决定性作用,高解算精度和效率一直是数字图像相关算法设计努力的方向对现有亚像素算法的比较分析具有重要意义。在分析数字图像相关算法原理和4种常用亚像素算法的基础上,通过数值模拟的散斑图对4种亚像素算法的计算精度和计算效率进行了分析比较,并通过实际采集的散斑图对4种亚像素算法的性能进行了比较验证。结果显示,牛顿—拉普森迭代法的解算精度和稳定性最高,在仿真实验中的解算精度达到0.001 pixel,在实际平移实验中的解算精度达到0.04 pixel;同样条件下,基于相关系数的梯度法的计算效率最高。

    2020年08期 v.41 180-187页 [查看摘要][在线阅读][下载 822K]
  • 无人CT智能姿态识别算法研究

    冯文宇;朱洪堃;殷佳炜;费敏锐;张堃;

    针对新冠肺炎疫情中肺部CT检查需要医生人工指导矫正姿态和交叉感染风险大的问题,提出基于人体姿态识别的无人CT智能姿态识别算法。通过CT-OpenPose模型检测人体姿势,该算法在OpenPose模型基础上,解决了传统模型硬件性能要求高、检测速度慢和复杂环境下检测精度下降等问题,使用带自适应软阈值残差网络、跨层连接机制和权值修剪的方法对传统模型在底层特征提取方式、底层特征处理流程、模型训练和压缩方面进行改进。实验结果表明,在无人CT姿态识别任务中,CT-OpenPose模型检测精度高于传统模型,为83.6%,尤其在人体关键部位被臃肿的衣物或防护衣物遮挡的情况下,检测速度是传统模型的近3倍,达到42.2 f/s,具备较高的实用性。

    2020年08期 v.41 188-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 723K]
  • 滚珠丝杠副精度保持性评估试验研究

    林炜国;祖莉;冯虎田;周长光;王凯;

    为了完善滚珠丝杠副精度保持性评估体系,针对现阶段精度保持性评估指标的局限性,提出行程误差失效、行程误差退化速率、预紧力失效次数、预紧力退化速率以及异常次数5个评估指标,并说明了各指标的计算方法。然后基于转数折合算法、max-min归一化算法以及层次分析法提出滚珠丝杠副精度保持性综合评估算法。随后,对4套3210和2套3212型滚珠丝杠副进行精度保持性评估试验,试验结果表明,预紧力失效以及异常次数增多均会加快行程误差退化,验证评估指标的必要性。同时,使用所提方法对试验结果进行评估,得出所有样件的精度保持性水平排序为3>4>2>1>6>5,解决了雷达图、传统方法无法综合得出各个样件精度保持性水平排序的问题,验证评估方法的可行性。

    2020年08期 v.41 196-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 1189K]

信息处理技术

  • 基于锂离子电池热特性的SOH在线诊断模型研究

    石伟杰;王海民;

    电池健康状态(SOH)评估是电池管理系统(BMS)中的关键一环,传统的SOH估计方法通常是基于锂离子电池的开路电压、容量或内阻等静态测量参数,然而由于测试过程耗时长、测试环境特殊,在线容量或电阻测量在BMS中很少能实现。从CC放电模式下100%~60%SOC区间内的温度变化速率曲线中提取出一种新的SOH在线评估健康因子(dT/dt)_(mean)。为验证健康因子的合理性,基于集总电池模型,研究电池的生热率发现(dT/dt)_(mean)反应了电池正极熵变特性,以此建立了(dT/dt)_(mean)、可逆反应热与SOH关系的健康寿命预测模型。并基于6组18650 LCO锂离子电池共计706组容量衰退循环数据给出了Pearson相关系数法以及神经网络下的多数据融合法有效性验证,验证结果表明(dT/dt)_(mean)作为SOH在线评估健康因子可以有效提升模型系统预测精度。

    2020年08期 v.41 206-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 928K]
  • 基于主动声学的管道球形内检测器示踪定位方法

    周乾;曾周末;黄新敬;刘媛;封皓;

    针对球形内检测器示踪定位难题,提出了一种由内检测器主动发声、在管道外壁远距离实时侦听导波脉冲从而计算内检测器与监测点距离的方法。在分析了该方法定位原理的基础上,通过有限元仿真和实验明确了其实施要点,证明了其有效性。研究表明:内检测器的聚氨酯减振层会严重抑制声波发射,在聚氨酯上开孔使铝球壳与水接触,可以保证足够大的发声强度;快慢两种模态的导波均有明确的起始特征和稳定的传播速度,可用于计算导波传播距离并对内检测器进行定位;但慢波幅值远远大于快波幅值,实际应用时应该使用慢波。最后在Φ219 mm充水钢管中开展了声速测量实验和内检测器定位实验,实验中测得的时延具有极好的重复性,极差不超过80μs,同时实验证明该方法能够实时定位内检测器并监视其远离和靠近监测点的过程。

    2020年08期 v.41 217-225页 [查看摘要][在线阅读][下载 1075K]
  • 基于LMD和模糊熵融合CSP的脑电信号特征提取方法

    张学军;万东胜;孙知信;

    模糊熵算法在提取脑电信号特征时存在信号序列长度、步长等诸多参数不易调整的问题。提出一种基于局部均值分解、模糊熵以及共空间模式算法的特征提取方法:L-FECSP算法。首先,利用LMD算法将经预处理的运动想象脑电信号分解为多个PF分量,根据左右手运动想象脑电信号所处的频段选出包含α节律和β节律的PF分量。采用模糊熵算法提取已选择的PF分量的特征,使用共空间模式算法对得到的特征进行投影映射。最后,对比投影前后的特征向量,并选取其中最具区分度的特征输入到支持向量机中用于分类。采用BCI竞赛数据集进行实验,平均分类准确率达到95.30%,实验结果表明L-FECSP特征提取方法能够有效地区分左右手运动想象脑电信号。

    2020年08期 v.41 226-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 850K]
  • 基于集成经验模态分解和极端梯度提升的雷电预警方法

    徐伟;夏志祥;行鸿彦;

    地面大气电场的观测和研究对减少雷电灾害、保障航空航天活动具有重要的意义。传统雷电预警方法忽略了大气电场信号的振荡尺度特性导致检测概率低。从大气电场信号的非线性非平稳特征出发,提出一种基于集成经验模态分解(EEMD)和极端梯度提升(XGBoost)的雷电预警方法。该方法采用EEMD分解大气电场仪观测的电场信号,计算原始数据和各固有模态函数的样本熵,按随机分量、细节分量、趋势分量进行分类重构,分别提取重构分量的统计和自编码器特征,采用XGBoost算法建立雷电预警模型,并对各分量的分类器进行融合。利用大气电场仪和闪电定位系统观测数据进行了实验研究,分析了算法的性能,相对于普通投票决策方法,检测概率最高提高了4.8%,且虚警率降低5.2%~6.4%。

    2020年08期 v.41 235-243页 [查看摘要][在线阅读][下载 537K]

检测技术

  • IGBT模块焊料层空洞生长分析与评估方法

    唐圣学;马强;陈冬;姚芳;王希平;

    绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在实际工况中会受到周期性的交变电、热、机械力等多种应力作用,极易导致焊料层空洞的快速融合、生长,造成焊料层分层脱落和失效。通过进行焊料层多物理场耦合建模仿真和老化试验,研究了芯片焊料层空洞大小、位置以及分布对模块结温和应力的影响;进而,提出了老化过程中焊料层空洞的生长模型,分析了模块热特性随空洞生长过程的变化规律;然后,通过研究反映空洞热阻的Cauer热网络模型及其参数提取方法,提出了利用模块热阻增加率评估焊料层空洞生长程度的方法。结果表明:在生长初期(空洞率≤5%),焊料层中心空洞对热阻、芯片结温的影响大于边缘空洞,对应力的影响则相反;在生长后期,芯片焊层空洞率大于30%、直接敷铜(DBC)衬底焊料层空洞率大于40%,不同生长模型的影响基本一致。最后通过功率循环老化、超声波检测以及结温测试,验证了结论。

    2020年08期 v.41 244-254页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K]
  • 引脚受限数字微流控芯片的多液滴并行测试研究

    许川佩;祝佳;黄喜军;

    随着数字微流控芯片系统复杂度和电极数目的增加,共用引脚的电极控制方式应运而生。但该控制方式会造成芯片物理结构繁杂,使得芯片故障测试工作变得更加困难。提出一种基于改进的化学反应优化算法(CRO)的并行测试策略,设计引脚受限芯片测试模型,针对引脚互连的特点设计约束条件与禁忌判断规则,通过遍历测试模型中顶点和边的方式检测灾难性故障。该方案构建测试路径序列的初始分子结构,在编码中添加虚拟节点,有针对性地设计分子的撞墙、分解、合成和交换反应,采用动态参数机制控制四种反应的频率,并在CRO算法中引入Metropolis准则以改善求解效率,在约束条件下规划测试路径。实验结果表明,该方案能实现对引脚受限芯片的故障测试,无论离线或在线测试,与标准CRO算法相比,测试路径优化了2%以上,而与单液滴测试相比,优化了27%以上,表明所提方法能够有效缩短测试路径,提高测试工作的效率。

    2020年08期 v.41 255-263页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]

  • 2020第八届国际测试自动化与仪器仪表学术会议征稿通知(ISTAI'2020)

    <正>由中国仪器仪表学会和北京信息科技大学联合主办的"2020第八届国际测试自动化与仪器仪表学术会议"将于2020年11月举办。会议旨在为自动化测试与仪器领域的专家学者、科研人员、技术工程师搭建了解测试测量领域国际前沿技术的平台,会议主题:"智慧感知、共享决策、智能控制、个性服务",以信息化、智能化助推自动化技术发展,研讨面向工业4.0和互联网+的新一代智能测控技术,增强国内学术界、产业界同国际同行间的交流和合作。届时来自世界各地的代表们将欢聚一堂,探讨本领域科技创新、行业发展趋势、热点技术应用、交流学术成果,增进相互间的了解和沟通。

    2020年08期 v.41 264页 [查看摘要][在线阅读][下载 55K]
  • 下载本期数据