为准确测定危化气体泄漏的位置，借助卫星四元定位法，根据传感器与声源“一发四收”的反演关系，不考虑卫星速度与收发钟差的影响，获得了声源位置的非线性超定方程组，并提出了结合量子遗传算法(QGA)和Fmincon 约束条件的优化算法求解该方程组，有效解决了其他方法易陷入局部收敛的难题。实验结果显示，改进的量子遗传声源定位方法，相比于最小二乘法(LS)、粒子群算法(PSO)以及普通QGA 算法，具有收敛性能好，定位效率高，定位精确度高等优点。在同一条件下，该方法在平均均方根误差(ARMSE)、相对定位误差(RPE)、贝塞尔均方误差(BMSE)等重要性能评价指标上均有明显提高。

为了满足机器人精确感知和抓取物体的需要, 首先设计了以铁镓丝为敏感元件的新型触觉传感单元, 搭建了传感单元输出特性测试平台, 测试了其输出电压与施加静态和动态压力的关系。以触觉传感单元为核心设计了传感器阵列结构, 并将传感阵列安装在机械手上, 进行了抓取实验。实验结果表明, 施加静态压力时, 在1.908 kA/m的偏置磁场下, 长度为16 mm、直径为0.8 mm的铁镓丝组成的触觉传感单元在2 N压力下的输出电压可达96 mV, 灵敏度为48 mV/N。在1~4 Hz、0~2 N的动态压力作用下, 传感单元输出曲线平滑, 灵敏度高。传感器阵列安装在机械手上, 能感知多路压力信息, 精确显示机械手指的受力分布情况, 可广泛应用在机械手准确抓取与智能控制领域中。

通过研究声矢量传感器阵列中高效的运动目标到达角 (DOA)跟踪算法，提出一种声矢量传感器阵列中基于紧缩投影近似子空间跟踪 (PASTd)的 DOA跟踪方法。该方法利用 PASTd算法进行声矢量传感器任意阵的 DOA跟踪，其快速收敛的特点可以降低运算复杂度。同时，其角度跟踪的均方根误差 (RMSE)性能优于常用的 PAST算法。仿真结果验证了该算法的有效性。

针对传统光谱测油仪存在的环境适应能力弱、 分析速度慢、 测量重复性差等问题, 研制了一种便携式中红外水中油浓度速测仪。 其核心光路采用典型的非对称折叠式M型Czerny-Turner光学结构, 有效缩小仪器体积; 使用周期性转动的斩光器调制红外光源, 并对斩光器转速进行数字PID控制, 调制精度达到±0.5%; 采用固定光栅作为分光元件, 无需光栅扫描装置且不存在转动误差; 利用新型MEMS红外线传感器阵列探测调制后的光谱信号, 显著提高光谱采集速度。 光学仿真及实验结果表明仪器光谱范围为2 800～3 200 cm-1, 光谱分辨率达到6 cm-1（＠3 130 cm-1), 信噪比达到5 200∶1, 谱图采集速度为13 ms·幅-1, 吸光度标准偏差优于3×10-3, 满足了水中油测定国家标准要求。 与已有红外光谱测油仪相比, 该仪器小型便携, 分析速度快, 测量精度高, 抗震防潮性能好, 特别适用于环境监测部门对水中油浓度的现场实时测量, 因此在水质监测领域具有广阔的应用前景。

针对重金属离子敏光纤传感器阵列光谱信号叠加引起的多种离子浓度测量误差较大的问题, 采用高斯函数对重金属离子敏光纤传感器阵列信号进行建模。在利用Matlab对光纤传感器阵列光谱叠加信号进行分离和相对误差分析的基础上提出了一种误差修正的方法。从仿真结果可知, 这种算法可以减小由于重金属离子敏感膜的离子间干扰引起的光谱重叠误差, 为实际光纤传感器阵列的制作和光谱信号处理提供了理论依据。

为了测量飞机、流体管腔等气动面上的温度、剪应力等流场参数分布,以镍作为热敏材料,利用MEMS微加工技术在聚酰亚胺衬底上制作出了一种全柔性的热膜微传感器阵列。该传感器阵列的整体厚度薄(100 μm以内)、软性可弯,可以紧贴曲型壁面从边界层底部实现非破坏性的动态流场参数测量。设计了器件阵列结构,研发了基于溅射成型与退火热处理的微加工工艺。结合工艺与测试实验,系统地分析了氩气压强、衬底温度、溅射功率、退火温度等工艺参数对电阻温度系数的影响规律。为了获得更高的器件灵敏度,通过优化工艺参数提高了柔性热膜微传感器的电阻温度系数,使其达到了4.64×10-3/℃,并且保持了好的线性度。

简要阐述光电位置敏感器件的特点、工作原理,根据光电位置敏感器件的原理和光电位置方程,分析了背景光与测量精度的关系.在此基础上,利用低峰探测仪的双极性三极管将像素M(i,j)的行与列位线联系起来,用来检测最大光强度的像素,显示出最低输出电压,使位线与其输出电压相对应;采用分布图像的峰值检波器来模拟预处理光电信号,通过数字转换得到图像的重心位置;采用集中平行的模拟计算估算射到感光区的光分布的重心,并通过时钟比较器得到数字化图像.给出了检测位置的二维光电传感器阵列、显示与图像数量的平方根成正比功耗关系式以及几个重要结论.

在未知环境中,实时避障是实现智能化机器人自主工作的关键技术。敏感的皮肤可以使智能机器人具有环境感知和实时决策的能力。研制的敏感皮肤由模块化和带有强数据处理能力的微型红外传感器阵列构成,可以粘贴在机器人表面,依赖于皮肤上的红外传感器来感知外部环境。系统采用了几何光学模型法来测量敏感皮肤与障碍物间的距离。实验结果表明,在感知区域内,敏感皮肤能够实时准确地给出多关节机器人周围的障碍物存在和距离信息,为解决机器人避障问题提供新的范例。同时敏感皮肤的研制也是机器人在传感和控制领域中应用的一次尝试,对促进机器人和各相关科学的发展及提高机器人智能化的水平具有深远的意义,并将有着广阔的应用前景。

对干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术进行了理论分析,提出了将各路信号平方后相加的信号处理方式,使之能实现单元及阵列的实时消偏振衰落信号检测.通过理论计算,可以使干涉信号幅度波动小于4.7dB,并得出三路检偏是分集检测的最简取值的结论,通过信号处理电路,能够在信噪比略有降低的情况下消除偏振衰落的影响,实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落,并设计了用于阵列的分集检测的实现方式.

利用可调F-P滤波器对四个光纤光栅组成的传感器阵列进行波长扫描,借助示波器和探测器对滤波光束的时序分布进行观察,实现地址查询。比较波长漂移前后传感阵列的反射谱,可用于解调,实验结果与预期值基本一致。选用反射率相差悬殊的光栅作传感元,有利于增加测量范围。