为了给国内重力梯度仪的实物制造夯实理论基础, 该文主要研究了伞型全张量旋转加速度计重力梯度仪信号模拟的产生。通过半物理仿真实验模拟了伞型重力梯度仪的测量过程, 并对全张量重力梯度仿真系统进行性能测试。测试数据为MATLAB生成的理想状态下的伞型重力梯度仪三圆盘加速度计数据, 将该数据载入全张量重力梯度仿真系统中, 解调得到交叉和内联重力梯度分量, 经过线性运算得到测量坐标系下的全张量重力梯度值, 再进行坐标系转换, 得到平台坐标系下的重力梯度值。结果表明, 该仿真系统测量精度达到1E(1E=1×10-9 s-2)。

红外热像仪具有全天候成像、环境适应性强、非接触测温等优点, 被广泛应用于国民经济的各个领域。本文设计了一套可组网的自动聚焦红外热像仪系统。系统主要分为 3个部分: ①红外热像仪成像组件, 包括可变焦红外成像光学镜头和非制冷红外焦平面探测器; ②自动聚焦闭环控制组件, 包括 FPGA图像评价单元、电机反馈控制单元和聚焦搜索算法; ③红外热像仪网络化监控嵌入式组件, 包含视频压缩编码、私有网络控制传输协议、 OSD(on-screen display)温度叠加等功能。该系统可广泛应用于港口码头、石油化工、危险品仓储等领域, 并将逐步成为这些领域事故预判和报警的重要安全监控设备。

采用机器视觉测量轮的转速具有高效、直观的特点。采用高帧速相机测量高转速会导致相机数据量激增。为了解决数据量过大的问题，提出了一种采用低速电子卷帘快门相机测量轮子转速的方法。低速电子卷帘快门相机采集相对高速转轮的图像时，卷帘快门会引起轮图像的几何畸变。利用这些畸变图像中的信息，可以求解出对应的转速，实现利用低速相机测量轮的相对高速转动的目的。为了揭示转动速度和图像畸变之间的关系，建立了旋转仿真模型，并在模型中验证了求解方法的有效性。为了解决空间中的轮被单目相机拍摄产生的二义性，提出结合轮的转速来消除二义性的方法。最后进行了验证实验，实验结果表明，采用低速电子卷帘快门相机能够测量高于相机帧速的转速，并且相对误差小于4%。

根据仪器仪表领域图文显示屏的需要，设计了一款点阵式LED显示屏。该显示屏采用LED模块作为显示器件，采用ARM核单片机作为控制器件。对显示屏的工作原理、硬件组成结构、软件编写方法与技巧做了详细的介绍，并给出了硬件设计原理图。