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电子测量与仪器学报
电子测量与仪器学报

崔建平

月刊

1000-7105

jemi@vip.163.com

010-64044400

100009

北京市东城区北河沿大街79号

电子测量与仪器学报/Journal Journal of Electronic Measurement and InstrumentCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊旨在开展学术交流活动，沟通同行业科技人员之间的信息，以促进国内、外电子测量仪器的发展和科学技术的进步。
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    波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器设计

    江正峰高尚江剑
    1-8页
    查看更多>>摘要：针对飞行器机翼的大面积壁板等金属结构的多形态裂纹分布难以同时检测、检测精度低等问题,设计了一种互补开口波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器.该传感器群阵列中不同尺寸的互补开口波导谐振环微带传感器能够检测直裂纹、针孔、星型3种裂纹的特征参数.实验结果表明,传感器对3种裂纹的参数变化的最大检测灵敏度达到了150 MHz/mm,传感器可检测出的最小直裂纹尺寸为10 mm×1 mm×0.1 mm.该传感器结合了互补开口谐振环辐射能力强、易于表面共形和基片集成波导低损耗、品质因数高、尺寸小的特性,能够实现对金属材料上多形态裂纹的同时检测,具有灵敏度高、检测范围大等优点.

    金属裂纹互补开口谐振环有限元分析谐振频率基片集成波导

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    基于混合铁心的新型电流互感器研究

    张哲璇陈柏超田翠华陈耀军...
    9-24页
    查看更多>>摘要：传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变,进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作,威胁电网的安全稳定运行.针对此类问题,提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT).CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成,其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心,磁场传感器放置在外铁心的气隙中,其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流.为验证该结构的有效性,进行了有限元仿真,制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验.有限元仿真与实验结果表明,CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2％,稳态对称短路电流下的复合误差为2.04％,暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25％,直流条件下输出与输入的拟合优度为0.9999,既基本保留了传统电流互感器的测量精度,也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性,可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求,具备在实际工程中应用的潜力.

    电流互感器铁心饱和电能计量继电保护混合铁心磁场传感器

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    基于WLS-KF的UWB室内定位滤波算法研究

    杨承志张晓明张鸽
    25-33页
    查看更多>>摘要：针对室内超宽带(UWB)定位过程中受到非视距误差(NLOS)干扰而导致定位精度下降的问题,提出了基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法对测距信息解算得到定位坐标.在通视环境下进行测距,利用测得的数据计算新息向量和协方差,并基于此构建阈值信息,对NLOS环境产生的量测异常值进行判别,在此基础上利用Sage-Husa滤波对系统噪声协方差进行估计.采用加权最小二乘法对测距信息进行处理,得到标签解算坐标的最优估计.通过MATLAB仿真验证算法的可行性和有效性并在室内环境下进行测距、定位试验验证.仿真和实验结果表明,基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法能有效识别NLOS误差,且对定位过程中发生的状态突变能有效进行跟踪,解算得到的标签坐标x方向误差1 cm左右,y方向误差2 cm左右,提高了UWB室内定位的精度.

    抗差估计卡尔曼滤波UWBNLOS误差加权最小二乘估计

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    风速传感器风洞校准的阻塞影响及修正方法研究

    邱实孙嫣陈曦边泽强...
    34-42页
    查看更多>>摘要：为研究阻塞现象的形成原理及其对风速校准结果的影响,建立高阻塞比和低阻塞比工况对应的气象风速校准流场仿真模型,分析不同阻塞比工况对圆柱形结构和长方体结构风洞试验段流场影响.现有理论模型和比较法使用单一的修正系数修正所有校准点风速示值,导致低风速校准点风速传感器示值修正存在偏差,针对该问题提出一种各校准点独立计算阻塞修正系数的分段修正方法.结合EC9-1型、EL15-1A型和ZQZ-TF型等常用气象风速传感器校准数据,分析分段修正法与既有理论模型和比较法对传感器测量特性的影响.实验结果表明,3种阻塞修正方法都可改善风速传感器示值误差和频率方程等测量特性,使传感器示值、频率方程的斜率和截距更接近标准风洞的校准数据,分段修正法对传感器偏离程度的改善效果最为显著,经分段修正法修正后的传感器偏离程度最接近标准风洞测得值.

    风速传感器阻塞修正系数风洞校准CFD

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    开关磁阻电机霍尔位置信号的故障诊断方法

    邵杰王业超
    43-52页
    查看更多>>摘要：开关磁阻电机(SRM)驱动系统的可靠运行,需要位置传感器提供可靠的位置信号.因此针对霍尔位置传感器时常故障影响电机正常工作的问题,研究一种有效的位置信号诊断方法对于提高系统工作可靠性是有重要意义的.本文提出了一种时间阈值与状态预测相结合的故障诊断方法.首先分析了位置传感器故障的类型和发生位置;其次对所提出的基于时间阈值结合状态预测的方法作了理论分析,该方法将3个位置信号组合的实际状态值与预测状态值作实时比对,结合状态值转换时间进行阈值约束从而检测出各种故障并达到快速准确的效果;最后,为了验证所提方法的有效性,以三相12/8结构电机作为研究对象,对该方法进行了实验验证.实验结果证明了该方法在故障检测中的可行性和有效性.另外,该方法无需复杂的计算和额外硬件即可实现,可推广到无刷直流电机(BLDC)等驱动系统使用.

    开关磁阻电机霍尔位置传感器故障诊断状态预测

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    基于POA-VMD-WT的MEMS去噪方法

    马星河师雪琳赵军营
    53-63页
    查看更多>>摘要：针对MEMS传感器所测得的加速度和角速度输出信号噪声较大问题,提出一种基于鹈鹕优化算法(pelican optimization algorithm,POA)的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)结合小波阈值(wavelet threshold,WT)的去噪方法.首先利用POA对VMD的参数组合进行优化选择,然后应用POA-VMD将含噪信号自适应、非递归地分解为一系列本征模态函数(intrinsic mode function,IMF).再通过计算每个IMF的余弦相似度对IMFs进行分类,根据计算结果将IMFs分为噪声主导分量与信号主导分量,对分类后的噪声主导分量进行改进小波阈值去噪处理,最后对处理后的噪声分量与信号主导分量进行重构,获得降噪后的MEMS传感器信号.静态和动态实验结果表明,该方法去噪处理后信号的信噪比分别提高12和10 dB,均方误差分别降低75.5％和46.6％,去噪效果显著,能够提高MEMS传感器的精度.

    MEMS传感器鹈鹕优化算法变分模态分解小波阈值余弦相似度

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    风机叶片内部缺陷日光激励动态热成像方法研究

    彭一誉何赟泽虞俊锋孙高森...
    64-71页
    查看更多>>摘要：针对在役风力发电机组叶片内部缺陷类型难以区分的问题,本文提出了基于自然日光激励的动态热成像检测理论与方法,并进行有限元仿真模拟与试件实验研析了自然日光激励下风机叶片不同内部缺陷的动态热成像规律.首先,建立风机叶片切片的有限元传热仿真模型,通过数值计算揭示脱粘、积水两类典型内部缺陷在日光激励热传导物理场下热特征的变化规律;其次,对叶片切片进行同质加工,并利用无人机搭载热成像载荷搭建了日光激励热成像检测平台;最后,在自然日光激励条件下进行全天不同时段下的日光激励热成像实验.仿真和实验结果表明,风机叶片内部脱粘、积水两类典型缺陷在日光激励下将导致表面温度场呈现不同的变化趋势,脱粘缺陷会导致风机叶片表面对应区域出现高温异常到低温异常的动态演化,积水则相反,上述规律将为在役风机叶片的智能运维提供新的方法论.

    风机叶片内部缺陷日光激励动态热成像

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    基于RSS_GN RRT算法的狭长空间路径规划

    王萍潘树国蔚保国高旺...
    72-85页
    查看更多>>摘要：针对RRT算法在狭长空间中存在的收敛速度慢及规划路径不平滑的问题,提出了一种RSS_GN RRT算法.为了提升算法的收敛速度,提出了引导节点导向策略与分区域采样策略,极大地减少了算法对无效区域的搜索;其次,算法引入了采样角度约束策略来提高规划路径的质量,并采用父节点拓展选择的方法有效解决了由角度约束引起的迭代次数增加的问题.此外,算法可根据感知信息进行地图地动态重构并规划避障路径,提高了算法在低速动态环境中的适应性.仿真结果显示,在狭长通道环境中,RSS_GN RRT算法在规划路径的耗时上比RRT、Goal_bias RRT、角度约束下的RRT、Informed RRT及DR-RRT算法分别减少了77.3％,51.9％,84.7％,98.8％和60.3％.在迭代次数上,相比于上述算法,分别减少了95.9％,92％,98.3％,98.3％和89.5％.路径的平均曲率也分别降低了94.1％,93.2％,88.7％,91％和92.9％.仿真结果证明了RSS_GN RRT算法在提升规划速度和改善路径质量方面具有显著优势.同时,本文采用了阿克曼模型的小车实测了算法的局部避障能力.经测试,小车可对行驶途中出现的障碍物进行合理避让.

    RSS_GNRRTRRT引导节点分区域采样角度约束地图重构

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    融合停车线方向的端到端停车位检测网络

    汪家州桑海峰
    86-93页
    查看更多>>摘要：智能汽车自动泊车功能的基本要求之一是能够快速准确地检测出未被占用的停车位.针对这一问题,设计了一种融合停车线方向与全局特征的端到端可训练的停车位检测网络.首先提取出车位关键点的坐标以及关键点对应停车线的方向,并从图像全局特征中使用关键点的坐标提取出局部特征.将关键点信息、局部特征、全局特征使用交叉注意力机制融合,利用入口线鉴别器推断出关键点的停车位构成关系.根据关键点的停车位构成关系以及停车线方向,裁剪出停车位的区域图像并送入定制的车位占用分类网络进行分类,得到车位的占用信息.本文提出的方法在公共基准数据集PS2.0上进行了实验,其中该方法对矩形停车位的检测精度为99.65％,对倾斜停车位的检测精度为99.04％,在单块GPU上能够达到80 fps的检测速率.经验证,所提出的方法可以实时高精度的检测停车位位置、方向以及占用情况.

    停车位检测停车线方向端到端关键点交叉注意力车位占用

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    无线电能传输系统高效率低漏磁的全向环绕型有源磁屏蔽结构

    李中启甘子玥任立权孔彭生...
    94-105页
    查看更多>>摘要：在电动汽车无线电能传输系统(WPT)中,如何通过电磁屏蔽技术来降低WPT系统中的漏磁,同时维持较高的传输效率是一个难题.为此本文提出了一种全向环绕型有源磁屏蔽线圈结构来减少WPT系统中的漏磁.首先,分析了该结构的磁屏蔽工作原理以及设计思路,推导了该结构的数学模型;其次,根据本文线圈结构高效率低漏磁的特点,提出了一种线圈优化方法,得到了满足设计要求的线圈参数;最后,根据得到的线圈参数,搭建了一套基于所提线圈结构的WPT系统,并通过仿真和实验验证了该结构和方法的合理性.结果显示,在传输功率为4 kW时,本文提出的线圈结构在偏移0 cm时,目标面的最大漏磁为3.76μT,相比无屏蔽线圈结构降低了43.63％的漏磁,并且传输效率高达95.58％;在偏移10 cm时目标面的最大漏磁为6.03μT,仍符合漏磁安全标准,并且传输效率为92.92％,高于同尺寸无源屏蔽线圈结构和传统有源屏蔽线圈结构的传输效率.

    电动汽车无线电能传输电磁屏蔽电磁兼容电磁场

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