1 苏州市轨道交通集团有限公司，江苏 苏州 215008
2 中电科芯片技术(集团)有限公司，重庆 401332
针对振动传感器系统对环境状态中入侵事件识别正确率较低的难题，该文提出了一种基于随机配置网络(SCN)的神经网络结构,用于识别周界入侵的振动传感信号。首先通过搭建振动传感器系统对4种周界入侵信号进行采集,然后利用小波降噪对信号进行降噪预处理,再提取信号的能量特征、过均值率、PAR特征,最后通过随机配置网络神经网络对攀爬、触碰、撞击及剪切4种入侵事件进行识别。其训练集识别准确率可达92.7%，测试集平均识别准确率可达90.7%。实验结果表明，该文所提出方法可对周界入侵信号进行有效识别。
振动传感 随机配置网络 入侵识别 特征提取 vibration sensing stochastic configuration network(SCN) intrusion recognition feature extraction
1 中电科芯片技术(集团)有限公司, 重庆 401332
2 重庆大学 光电工程学院, 重庆 400044
为了能够在复杂环境下实现风速风向的高精度和高稳定性测量, 在基于声学共振原理的风传感器系统的基础上, 采用闭环控制扫描技术改进了系统的性能指标。采用声学共振的方式, 同时对换能器产生的信号进行频率调制和强度调制, 实现对超声换能器的线型扫描。频率调制解决了在不同压力、温度等环境因素影响下导致的共振频移的问题, 强度调制解决了换能器性能随时间衰减问题, 极大地提高了信噪比。实验结果表明, 采用闭环控制的方法可以准确测量风速风向。风速测量范围0~50 m/s, 风速测量精度为±0.5 m/s(≤15m/s)/±5%(＞15 m/s且＜35 m/s)/±9%(＞35 m/s)。改进后的系统在复杂环境下受环境变化影响小、精度高、稳定性好、抗干扰能力强。
闭环控制 频率调制 线型扫描 共振频移 风速测量 closed-loop control frequency modulation linear scanning resonance frequency shift wind speed measurement
1 中南大学 粉末冶金研究院, 粉末冶金国家重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 中电科技集团 重庆声光电有限公司, 重庆401332
采用传统固相法制备了在1 130 ℃下烧结而成的(K0.45Na0.55)0.98Li0.02(Nb0.77Ta0.18Sb0.05)O3 (KNLNTS)无铅压电陶瓷。陶瓷致密度和电学性能较好, 致密度达到98%, 室温压电常数为308.7 pC/N, 厚度振动机电耦合系数可达0.5, 1 kHz时介电损耗为0.043。以上述KNLNTS基粉体为原料, 利用切割填充法制备1-3型压电复合材料并研究了厚度对复合材料的性能影响。结果表明, 复合材料的压电常数、厚度振动机电耦合系数均随厚度的增加而增加, 介电损耗随厚度的增加而减少, 而相对介电常数基本保持不变。
压电陶瓷 铌酸钾钠 1-3型复合物 厚度 piezoelectric ceramics sodium potassium niobate 1-3 composites thickness
中电科技集团 重庆声光电有限公司，重庆 401332
针对激光测风雷达回波信号极其微弱，直接快速傅里叶变换(FFT)后无法得到回波信号频域幅值的问题，该文提出了嵌入现场可编程门阵列(FPGA)的数字中频信号处理方法，有效地提取了回波信号频域幅值。激光测风雷达的回波信号是相干激光脉冲信号经过空气中气溶胶后向散射的信号，由于空气中气溶胶浓度小以及激光发射功率限制，回波信号微弱，首先将模拟回波信号经过中频放大器进行信号放大，再进入模数转换器(ADC)采样，然后采用补零FFT和FFT频谱累积等数字中频信号处理方法，提高微弱回波信号的信噪比，从而有效识别了回波信号中含有风速信息的频域幅值。结果表明，经过试验可得2 km内稳定的风速，精度可达0, 1 m/s。
激光测风雷达 相干 回波 输入功率 多普勒频移 频谱累计 coherent laser wind lidar coherent echo signal input power Doppler frequency shift spectrum accumulation
1 中电科技集团重庆声光电有限公司,重庆401332
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆400060
针对地下基础设施复杂环境中的多源异构传感器信息获取的问题，该文基于Real Time-Thread物联网操作系统，设计了总线式数据获取、传输、处理和上报的信息处理框架。通过设计传感器插入主动监测与识别机制、传感器运行调度与数据采集机制，以及不同形式传感器信息编码等手段，实现了设备随应用场景需要即插即用、不同原理传感器数据结构化、多传感器同时在线调度和较强的地下复杂环境适应性的能力。环境试验和地铁现场示范性部署表明，该文设计的面向地下基础设施一体化监测终端具有良好的指标拓展性能、可靠的现场运行能力和稳定的传感器数据采集及上报能力。
地下环境监测 地铁隧道监测 多传感器数据采集 传感器应用 感知终端 物联网操作系统 underground environment monitoring subway tunnel monitoring multi-sensor data collection sensor application sensing terminal internet of things operating system
中国电子科技集团公司 重庆声光电有限公司, 重庆400060
该文设计了一种用于机载废水储箱的超声波定点液位监测传感器。该传感器采用全封闭式结构, 有效排除了环境对监测过程的不良影响; 同时提出双重判定算法, 提升了监测的准确度和可靠性。对该传感器的有效性进行了验证, 理论与实践分析表明, 该传感器可以较准确、稳定地实现定点液位监测报警功能。
机载废水储箱 超声波 定点液位监测 全封闭式结构 双重判定算法 airborne wastewater storage tank ultrasound fixed-point liquid level monitoring fully enclosed structure dual decision algorithm
吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 长春 130021
为了深入了解分布式反馈激光器(DFB)的发光机理与调制特性, 通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase 两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程, 证明了这两款DFB激光器在实际应用中存在非线性关系。结果表明, FITELFRL15DCWD-A82激光器的3dB带宽与驱动电流幅值关系为3.715pm/mA; 该调制结果优化了该激光器的可用相干长度, 并验证了驱动信号频率变化不影响3dB光谱宽度。对DFB激光器低频调制特性的定量分析结果可为相干检测系统驱动电路设计提供实验依据。
激光器 调谐 非线性 3dB带宽 lasers tuning nonlinearity 3dB bandwidth
1 吉林大学 仪器与电气工程学院, 吉林 长春 130012
2 山东省科学院自动化研究所, 山东 济南 250014
为了能够在复杂的环境下实现甲烷气体浓度的高精度和高稳定性检测, 在基于光谱吸收原理的光纤甲烷检测系统的基础上, 提出了利用锯齿波调制的半波扫描技术, 较大程度改进了系统的性能指标。采用锯齿波调制光源的方式, 同时对光信号进行波长调制和强度调制, 实现对甲烷气体的洛伦兹吸收线型扫描。锯齿波调制的方式能够解决信号链路噪声、环境噪声等随机信号对光强造成的干扰, 消除光源波长漂移对检测带来的影响, 且实现了积分处理, 进一步提高检测精度; 但由于甲烷吸收光谱的对称性, 采用通用的全波扫描方式, 气体吸收光强后进行微分处理会出现正弦型曲线, 无法准确确定吸收的光强所对应的数字量; 而采用半波扫描方式, 气体吸收光强后进行微分处理只出现凹型曲线, 可以准确确定吸收的光强所对应的数字量。实验结果表明: 采用锯齿波调制的半波扫描方式, 可以准确测得甲烷气体浓度; 测量范围为0%~10%, 精度由100 ppm提升到10 ppm(1 ppm=10-6), 稳定性由0.3%提升到0.01%。该系统经过改进后在复杂环境下受温度影响小, 精度高, 稳定性好, 抗干扰能力强。
半波扫描 锯齿波调制 甲烷检测 凹型曲线 half-wave scanning sawtooth modulation methane detection concave curve 红外与激光工程
2017, 46(8): 0817003
