电子雷管是爆破工程领域目前采用的主要起爆方式, 但因其具有高危险性和特殊管控要求, 无法在课堂教学和实验教学中使用, 亟待研发一种安全可靠且可重复使用的模拟器材。基于STC15单片机, 设计与调试了教学用模拟电子雷管, 借助3D打印技术, 制作了模拟电子雷管, 并成功应用于雷管检测和起爆网路模拟实验教学。研究表明: 模拟电子雷管主要由电源电路、雷管模拟电路和PCB板构成, 由雷管一端伸出一对引线连接电源, 通过电源电路给单片机控制芯片、驱动电路及声光模拟器件供电, 通电后单片机控制芯片可以按照写入的程序驱动声光模拟器件模拟电子雷管工作, 从而实现了延期爆破时间可调节、爆破真实场景可模拟、内部结构可直观观测以及串并联稳定运行等功能; 通过实验教学, 让学生了解了电子雷管的结构和特性, 掌握了雷管性能检测方法和起爆网络连接方法, 充分调动了学习“爆破安全”课程的积极性, 充分发挥了主观能动性, 有效提高了实操能力, 实验教学效果良好。

压电陶瓷驱动电源是微位移系统的关键组成部分。为了满足系统对高稳定性、高精度的应用需求，该文设计了一种基于PB58高压运放的新型驱动电源，采用STM32单片机控制输入信号，接收并监控输出信号状态。采用反馈零点补偿和噪声增益补偿相结合的方式提高了放大电路的稳定性。对搭建完成后的系统进行测试分析，最终证明该电源系统具有稳定性高，响应速度快，输出功率大的特点。

为实现密封电子设备内部多余物信号的同步采集, 设计了一个基于秒脉冲 (PPS)的多余物信号同步采集系统。针对多通道的多余物信号同步采集一致性差的问题, 采用双微控制单元 (MCU)控制与内存共享结构, 将信号采集过程中的数据读写分离, 通过北斗 PPS触发外部中断, 实现各通道信号采集的同步, 引用协调通用时间(UCT)为单脉冲内采集的多通道信号设置标签, 进行传输信号的再同步。测试表明, 各通道信号采集的同步误差在微秒范围内, 信号的时间标签一致, 为多余物信号的检测提供了重要参考价值。

针对目前转台的防护措施不完善的现状，设计了一种基于超声波测距的转台防护系统。介绍了超声波测距的基本工作原理，详细叙述了转台防护系统的硬件设计和软件设计。在实验室内完成了测试。测试结果表明，在预先设置的最近 30 cm和最远报警距离 70 cm处，该系统均能及时触发报警，并切断转台的使能控制按键，保证了测试人员的安全。验证了超声波测距转台防护系统的可行性，为其他转台防护设计提供了技术支持。

为了便于连续变量量子光学实验研究,我们设计了基于微控制器(MCU)的自动锁定控制系统,可以用于光学模清洁器腔长的自动锁定。该系统利用模数转换识别信号,通过MCU完成相关数据分析和计算,再由数模转换完成信号输出,实现了系统的自动锁定,而且在失锁发生后,系统能自动切换工作模式,实现模清洁器的重新锁定,完成重新自动锁定所需时间基本小于01 s,其锁定之后激光功率波动小于1％。

针对KDP晶体随环境温度升高而需要的四分之一波长电压增大的现实因素, 应考虑适时调整相应电路的输出电压。采用数字电位计AD5259作为Boost变换器反馈回路中的输出电压采样电阻, 以C8051F330微控制器从温度传感器ADT7320采集到的环境温度值为依据, 调整数字电位计的滑动端阻值, 从而实现了Boost变换器输出电压的实时调节, 进而与高速射频场效应管和脉冲变压器构建了一个温度自适应的加压式电光Q开关。该电光调Q电路已应用于多种脉冲激光测距仪中, 工作于?30~65 ℃的大范围环境温度条件下, 相应的四分之一波长电压可由1 500~7 000 V。

为满足需要全天候定时定点发布航空气象报文的民用航空气象从业人员的特殊应用需求,开发出了一种结合人体感应状态探测、报文发布状态监控以及声光语音告警的综合监控系统。该系统基于红外探测技术、单片机技术以及计算机编程技术,可通过探测人员工作状态和解码航空气象报文内容信息来判断报文发送状态。由于可以自动调用后台告警模块进行告警,本文系统是一种可监控整个报文发送过程的综合监控告警系统。

为了实现室内大范围环境激光测距, 采用三角测距原理设计了一套高速激光测距系统。该系统采用高分辨率线性CCD传感器采集环境信息并输出二值化信号, 由32位单片机对二值化信号进行处理, 利用分段拟合法得到的距离解算算法对二值化信号进行解算, 从而得到激光光斑与测距模块镜头中心的距离; 最后进行了实验验证。结果表明, 测距仪具有714Hz的测量频率, 最大测量距离为6311mm, 最小测量距离为48mm, 平均误差为2.8mm, 最大测量误差为11mm。该测距系统可满足室内大范围环境测量的要求。

鉴于倾角测量中经常出现由于被测载体转动测量时引起线缆缠绕等棘手问题, 提出一种基于CC1101射频芯片的无线倾角测量系统。通过倾角传感器实时采集角度数据, 利用无线模块进行数据传输, 最后对接收到的数据进行分析处理, 得出被测转台或平台的实时运动状态。论述了系统组成和工作原理, 搭建了基于CC1101射频芯片的无线倾角测量样机, 编写了无线通信模块驱动程序和测量系统应用程序, 并开展了倾角测量试验, 给出了实验结果, 验证了测量系统的可行性。