仪器仪表技术专辑
仪器仪表技术是一种广泛应用于各个工业和科学领域的关键技术，它涉及到对各种物理量进行精确测量、控制和显示的设备和系统。这项技术的核心在于传感器的使用，这些传感器能够将温度、压力、流量、速度等物理量转换为可测量的信号。随后，这些信号会经过一系列的处理，如放大、滤波和模数转换，以便于进一步的分析和使用。数据采集系统在这一过程中扮演着重要角色，它们负责收集传感器信号并将其转换为数字数据，以供实时记录和后续分析。为了更深入了解相关概念，整合了本刊发表的仪器仪表技术方面的相关研究，共计20篇。制作了仪器仪表技术专辑，欢迎浏览。
主题关键词： 仪器仪表技术装甲车辆稳定性测试系统
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基于多尺度模糊熵和改进极限学习机的球磨机负荷状态识别
摘要：针对球磨机振动信号具有非线性、非平稳性特点导致的负荷状态难以识别问题，提出一种基于改进多尺度模糊熵（MMFE）和极限学习机（ELM）的球磨机负荷识别方法。首先，采用自适应频率窗经验小波变换（EWT）对球磨机振动信号进行预处理；其次，利用MMFE提取能表征原始振动信号的负荷状态特征；最后，利用自适应进化粒子群算法（AEPSO）优化极限学习机，进而建立出球磨机负荷识别模型。试验结果表明：MMFE能够有效区分球磨机三种负荷状态，AEPSO-ELM模型在负荷识别时有较高的精准性，整体识别率高达98.67%。以上结果证明了MMFE能较好地提取负荷状态特征；MMFE特征提取结合AEPSO-ELM的方法可实现对球磨机负荷状态的准确识别。关键词：仪器仪表技术;负荷识别;球磨机;多尺度模糊熵;极限学习机;经验小波变换173|50|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26阈值迭代的单目视觉系统中像点质心定位
摘要：针对大尺寸单目视觉坐标测量系统中二维像点的亚像素定位精度对三维坐标测量精度影响较大的问题，就光学特征点在像平面上的二维像点质心定位方法进行了分析。基于针孔成像原理建立了摄像机模型，讨论了光学特征点对应的二维像点的提取方法，重点研究了二维像点的亚像素定位。提出了基于阈值迭代的像点质心定位方法，该算法通过设置阈值并多次迭代，减小成像对称性差带来的误差；通过三次插值算法，增加参与定位计算的成像中心周围的有效像素点；通过灰度平方加权算法，增加灰度值大的像素点在定位计算中的权重，减小噪声误差。对比实验表明：本文提出的像点质心定位算法可实现1/100以上的像素细分。本文算法在x和y方向的定位标准差分别为0.0022和0.0019 pix，与灰度平方加权质心定位法和双三次插值灰度平方加权质心定位法相比均更小，定位精度更高。x和y方向的定位误差范围分别在0.0039和0.0046 pix以内,与前两种方法相比均更小，定位稳定性更好。本文提出的定位方法可应用于各类近圆形小光源图像的区域亚像素定位。关键词：仪器仪表技术;视觉测量;质心定位;灰度值;插值算法;阈值117|17|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26基于仿生鼻腔优化的油气检测方法与实验新技术
摘要：设计了一种适用于油气检测的小型仿生电子鼻系统。通过分析狗鼻腔鼻流道内部的结构特征及流场分布情况，提出了模拟狗鼻腔的仿生电子鼻腔室，解决油气检测装置尺寸臃肿、操作不灵活等问题。使用3D打印腔室样件进行烃类混合气体检测对比试验，采用十折交叉验证法比较随机森林、朴素贝叶斯、极限学习机和支持向量机算法识别效果。结果表明，优化检测腔室后的电子鼻系统灵敏度较普通腔室电子鼻系统有明显提高，识别率提高5.5%，构建的三维仿真腔室CFD分析结果也验证了本文仿生腔室的有效性。关键词：仪器仪表技术;电子鼻;狗鼻腔;仿生设计;油气检测;传感器62|15|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-27温度解耦大量程光纤光栅应变传感器
摘要：飞机载荷参数测试中，部分结构会产生较大的应变集中点，为解决飞机结构大量程应变监测问题，提出了一种温度增敏、应变减敏的光纤光栅大量程应变传感器。分析了光纤光栅传感理论，设计了一种新型传感器基底结构，并对其进行有限元分析。对封装完成的传感器进行了温度标定、温度重复性及应变标定试验。试验结果表明：在10~60 ℃的环境下，封装完成的光纤光栅应变传感器温度灵敏度达到44.959 pm/℃，较裸光纤增敏4.5倍，线性度达到0.999；同一温度下中心波长变化量在±4 pm；在0~2000 με的条件下，应变灵敏度为0.79 pm/με，较裸光纤减敏1.52倍，线性度达到0.999，多次应变循环重复性为±5 pm。封装完成的传感器具有较好的灵敏度和一致性，能满足飞机结构大量程应变的精确测量，在飞机应变集中结构的监测中具有发展前景。关键词：仪器仪表技术;飞机载荷谱;温度解耦;光纤光栅;应变传感器79|14|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26双圆弧谐波传动柔轮齿形参数多目标优化设计
摘要：根据刚轮和柔轮空载下连续不断啮合和“双共轭”现象能有效提高双圆弧谐波齿轮装置的啮合性能，提出了一种圆弧柔轮齿形参数的多目标优化设计方法。针对无公切线双圆弧齿廓，采用改进运动学法和精确转角关系进行共轭齿廓设计，以缩小共轭空白区间与共轭齿廓差异为优化目标，考虑共轭齿廓的存在条件，建立谐波传动多目标优化模型，进行单目标分析及多目标优化。结果表明：该优化方法可实现柔轮齿形参数的合理选择，使空载状态刚轮与柔轮啮合空白区域小于1.2°，共轭齿廓间差异在0.83 μm左右，能满足工程应用要求，保证空载连续啮合及“双共轭”传动精度。关键词：仪器仪表技术;谐波传动;双圆弧齿廓;多目标优化;齿形参数89|17|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26基于双向黑白比的光电编码器码盘刻线均匀性检测
摘要：针对目前常见的编码器输出电信号处理方法不能准确地反映码盘刻线均匀性误差的不足，提出了基于双向黑白比的光电编码器码盘刻线均匀性误差检测方法。利用工业数码相机进行码盘图像采集，获得光电编码器码盘精码码道的局部图像，通过图像处理进行码道边缘提取，求取双向黑白比，以双向黑白比计算各条刻线线宽的相对差，以线宽相对差的变化范围作为码盘的刻线均匀性误差。该方法以距离黑白比代替弧长黑白比，操作简单、易于实现；同时该方法不受码盘材料、尺寸的限制且不受检测系统安装误差的影响，适应范围广、精度高。最后通过实验验证了该方法的可行性。关键词：仪器仪表技术;图像处理;光电编码器;刻线均匀性;双向黑白比;距离黑白比107|39|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-30新型液压消声器吸收液压系统压力脉动的机理和特性
摘要：基于由多个蓄能器串联安装组成的蓄能器组吸收压力脉动的机理,并结合Helmholtz消声器的消声特性和结构优点,设计了一种新型液压消声器。建立了蓄能器组和新型液压消声器的数学模型,并利用数值仿真对单个蓄能器、多个蓄能器和新型液压消声器吸收某液压系统压力脉动的效果进行了对比分析。数值仿真采用特征线法,基于FORTRAN语言编写,将数值仿真结果与试验数据进行对比,验证了仿真模型和计算方法的有效性。研究结果表明:该新型液压消声器,相比于传统蓄能器,可较好地提高吸收压力脉动的效果,同时相比于蓄能器组,又具有较小的结构参数,具有较大的工程应用价值。关键词：仪器仪表技术;数值仿真;新型液压消声器;蓄能器组;压力脉动100|10|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-30基于环绕式血氧探头的睡眠呼吸暂停综合征检测装置原型设计与开发
摘要：设计制作了基于环绕式脉搏血氧探头的睡眠呼吸暂停综合征(SAS)检测装置原型,与临床上商用指夹式血氧探头进行了外周血氧饱和度(SpO2)测量的实验对比,并通过模拟呼吸暂停对SAS进行了初步检测和结果分析。数据表明,环绕式探头SpO2测量误差均在±1%以内,为SAS自动检测模型提供可靠的数据来源。此装置原型为实现SAS的自动筛查提供了一种新方法。关键词：仪器仪表技术;睡眠呼吸暂停综合征;脉搏血氧监测;脉率变异性;环绕式血氧探头141|13|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-30基于混合总线的装甲车辆实车综合测试系统设计
摘要：针对野外实车工况下装甲车辆整车动态试验测试手段单一、数据获取困难的问题,设计了一种基于混合总线的装甲车辆网络化实车综合测试系统。整个系统以NI CompactRIO嵌入式平台为基础,结合有线、CAN总线、无线3种测试方式,实现对整车动态测试数据的实时采集、传输、显示和存储。提出一种自适应数据流控制策略,通过自适应数据缓存控制以及基于最大采样率的伪均匀采样方法,有效解决了整车试验测试过程中信号参数众多、采样频率各异、数据量大的问题。基于PXI平台搭建了系统试验验证环境,对车辆综合测试系统进行了功能性验证。试验结果表明,本文网络化实车综合测试系统工作可靠,能够满足装甲车辆的试验测试需求。关键词：仪器仪表技术;装甲车辆;测试系统;无线;CAN总线166|29|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-30伺服加载的谐波减速器启动力矩测试系统
摘要：为了实现航天用谐波减速器启动力矩的自动化测量,利用高精度光电式扭矩传感器,基于伺服加载方式开发了一套量程为0~0.07 N·m、精度优于±1.0×10-3 N·m的谐波减速器启动力矩测试系统。伺服电机工作在力矩模式下,用于缓慢增大施加于对被测件上的驱动力矩;高精度扭矩传感器串联在伺服电机与被测件之间,用于实时测量作用于被测件的驱动力矩;将被测件开始连续转动时的驱动力矩作为被测件的启动力矩。最后,完成了测试系统的详细设计、精度分析及试验验证。研究结果表明:本文开发的测试系统可以实现谐波减速器启动力矩的自动化测量,并具有较高的测试精度。关键词：测试系统;仪器仪表技术;谐波减速器;伺服加载;启动力矩95|14|0<HTML><网络PDF>更新时间：2020-07-30
