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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

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010-64044400

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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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    基于线阵相机/扫描仪的轨交隧道病害检测系统设计实现

    石波王慧超杨晓磊李国玉...
    181-194页
    查看更多>>摘要：隧道维护可以避免隧道病害引发的安全事故,有效的维护依赖于全面和准确的隧道病害检测.传统的隧道病害检测依靠人工巡检,受隧道照明不足、检测时间短等因素的影响,检测效率低下且准确率低.针对这些隧道病害检测中的难题,根据轨交隧道结构均匀、轨道线路固定的特点设计了轨交隧道病害检测系统.系统将激光扫描技术与摄影测量技术相结合,使用激光扫描仪获取隧道三维点云,使用多线阵相机获取隧道影像,借助激光跟踪仪并设计虚拟靶标场对相机和扫描仪进行标定使其坐标基准统一.系统采用分布式的软件架构研发数据采集软件进行传感器交互和数据存储,并采用外触发的方法使传感器采集频率与车速匹配,最后基于Cesium框架研发数据管理平台对隧道数据进行管理.将系统应用于某隧道进行数据精度验证,实验表明轨交隧道病害检测系统能够在实际隧道中检测宽度为0.2 mm的裂缝和错台量0.5 mm的错台,具备轨交隧道病害检测能力.最后,通过将实验采集到的数据应用于隧道裂缝检测、错台检测、变形检测等方面,并对检测出的病害进行定位,证明了轨交隧道病害检测系统的实用性,为轨交隧道病害检测提供了可靠的解决方案.

    隧道病害隧道病害检测系统系统集成病害识别病害定位

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    一种新型应用于平面电容层析成像系统的电容阵列传感器设计

    郭志恒任嘉铭
    195-203页
    查看更多>>摘要：平面电容层析成像(ECT)技术适用于复合材料表面/亚表面缺陷探伤检测,或传感器安装受限制等无损检测应用领域.针对常规平面ECT系统所采用的方形结构阵列传感器灵敏度分布均匀性较差、中心区域成像质量不高的问题,提出了一种新型结构阵列平面电容传感器,该传感器由7个单元传感电极构成蜂巢结构阵列.新型结构阵列传感器由COMSOLTM专业软件进行建模分析,并设定静电场边界条件,求解并获得传感器的电场分布、极间电容值以及计算灵敏度矩阵.通过与相同尺寸的3x3方形阵列传感器进行比较,来评估新型结构阵列传感器的关键性能,即极间电容变化值和灵敏度分布均匀性.此外,传感器实物采用印刷电路板技术设计制作,结合线性反投影算法进行图像重建,比较和验证两种结构传感器的成像性能.经过数值成像实验和实物重建图像测试,结果表明,新型结构阵列传感器有利于电容传感信号检测,改善了传感器灵敏度分布均匀性,提高了平面ECT系统中心区域成像质量.

    平面电容传感器蜂巢结构阵列电容层析成像灵敏度图

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    基于Buck-Boost逆变电路的低纹波可调直流稳压电源控制方法

    谈宜雯张小平李毅凡
    204-212页
    查看更多>>摘要：为克服传统低纹波直流稳压电源的主电路拓扑结构存在电路结构复杂、体积大等不足,提出一种基于Buck-Boost逆变电路的新型可调直流稳压电源拓扑结构,用Buck-Boost逆变环节取代传统结构中高频逆变和变压器升压两个环节,此结构相较于传统结构,在电路结构上可以得到明显的简化.为实现该新型可调直流稳压电源输出低纹波、高稳定度直流电压的要求,针对其Buck-Boost逆变电路提出采用基于比例积分-矢量比例积分的复合控制方法,即以Buck-Boost逆变电路中电容电压和电感电流作为状态变量,并以电感电流为控制内环,电容电压为控制外环,通过对两个闭环采用比例积分-矢量比例积分复合控制方法,实现对两个状态变量的解耦控制,最后通过仿真与实验对其效果进行了验证,同时与传统低纹波直流稳压电源进行了对比分析.结果表明,文中提出的基于Buck-Boost逆变电路的新型可调直流稳压电源拓扑结构及针对该拓扑结构所提出的控制方法不仅输出直流电压纹波小、稳态精度高、动态性能好同时还具有电路结构简单且输出直流电压任意可调等特点,因而具有较好的应用价值.

    低纹波直流稳压电源Buck-Boost逆变电路控制策略对比分析

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    考虑负荷动态变化的孤岛微电网二次频率控制

    刘鹏辉郑克影朱军戴瑜兴...
    213-224页
    查看更多>>摘要：传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)二次调频策略未考虑负荷动态变化时频率偏差持续变化引发的积分器不断累加,易导致VSG调频效果不佳甚至引发频率振荡问题.针对此问题,提出了一种基于负荷扰动模态辨识和VSG自适应调整的孤岛微电网二次频率控制策略.首先,分析了传统VSG二次调频策略在负荷动态变化场景中存在的问题.然后,利用负荷功率特征数据实时辨识负荷扰动模态;当判定负荷扰动属动态变化模态后,以一二次调频阈值与有功变化阈值为边界,根据系统频率偏移量自适应调整VSG参数与虚拟调速器结构,实施微电网频率的跟踪调节.之后,通过建立小信号模型分析了积分器引入及VSG参数自适应调整情况下的系统稳定性.最后,仿真测试结果验证了所提频率控制策略的可行性.在相同条件下,相比于几种已有策略,所提策略将微电网二次频率波动范围限制在0.017 3 Hz以内,在减小频率偏移量方面更具优势.

    负荷扰动模态辨识二次频率控制自适应调整虚拟同步发电机

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    水泥混凝土含水率传感器设计与应用

    金庆鹏刘璐吕侃骏孔明...
    225-232页
    查看更多>>摘要：水泥混凝土是一种被广泛应用于工程建设中的复合材料,它的凝结状态对工程进度与安全至关重要,研究发现水泥混凝土的凝结时间与含水率有关.因此,为测量水泥混凝土含水率设计了基于电容检测原理的含水率测量传感器.根据水泥混凝土的介电特性和电容式传感器的检测原理,并利用边缘电场增大测量范围,设计了平行板式及圆柱式的电容式边缘电场传感器.利用COMSOL软件进行了有限元仿真分析,通过比较两种传感器结构的穿透深度、灵敏度与信号强度,优选出了圆柱式结构.再通过正交实验对不同参数组合的圆柱式传感器进行性能比较,确定了传感器的最优参数组合为电极间距5 mm、电极宽度50 mm、电极半径15 mm,使所研制传感器的穿透深度可达66.86 mm、信号强度为11.387 pF、灵敏度为0.267.最后,利用所研制传感器对不同含水率的水泥混凝土进行了实际测量,传感器输出电容值与含水率有良好的线性关系,非线性误差为±1.276％,并与称重法相比最大相对误差为1.533％,具有良好的测量效果.

    圆柱式传感器COMSOL边缘电场水泥混凝土

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    基于AVMD和排列熵的t分布邻域嵌入流形HHO-SVM模拟电路故障诊断方法

    陈晓梅王行健蔡烨周博...
    233-240页
    查看更多>>摘要：随着信息大数据时代的到来,对于电子系统的依赖程度越来越高,因此模拟电路的故障诊断的准确度要求与日俱增.而模拟电路故障诊断困难,是电子系统诊断维修的瓶颈.本文提出基于自适应变分模态分解(AVMD)和排列熵(PE)的t分布邻域嵌入流形哈里斯鹰优化支持向量机(HHO-SVM)模拟电路故障诊断方法.首先,利用AVMD对待测电路的观测信号进行自适应变分模态分解,得到多组IMF信号,不仅可以克服噪声干扰,而且可以来自适应地确定分解模式的数量,进一步提升分解精度;再对IMF计算排列熵,以充分体现IMF不同时段局部特征,二者相结合构建故障特征向量.并在此基础上,采用t分布式随机邻域嵌入(t-SNE)实现特征空间的流形学习和降维,构建具有良好区分度且保留原来的局部结构特征的故障特征向量;最后依靠哈里斯鹰优化支持向量机(HHO-SVM),使其具有良好的分类准确度,从而最终完成电路故障诊断.通过仿真验证,结果显示,本文方法故障诊断正确率可达100％,效果良好.

    自适应变分模态分解AVMDt分布邻域嵌入故障诊断哈里斯鹰优化支持向量机

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    基于位姿参数估计的多视角点云配准方法

    龚国强田演夏鑫宇
    241-252页
    查看更多>>摘要：传统的点云配准算法通过两点云数据之间的特征实现对应点配对,这种方法要求点云具有明确的特征,且存在计算量大、匹配时间长、配准精度低等问题,而ICP算法虽然应用广泛,但对初始值敏感.对此,提出了一种基于位姿参数估计的多视角点云配准方法(PPE-ICP).首先通过分析误差的分布特性可证明误差极小值存在,使用A*搜索算法寻找误差极小值,降低误差传播的影响,为后续的参数估计提供较好的初值;其次将总体最小二乘估计引入点云配准,在不依赖点云数据的同时,使用少量参考点就能获得点云从目标坐标系到东北天坐标系的转换矩阵,完成点云位姿矫正,结合迭代最近点算法(ICP),实现点云精确配准.通过与FGR-ICP、FPFH-ICP、NDT-ICP、RANSAC-TrICP和KSS-ICP这5种方法在公开数据集和自制实验装置收集到的点云上进行对比实验,点云数据量为20 000点时实现配准只需6.55 s,极大地降低了大数据量下点云配准的时间成本,在实地点云配准中平移误差最大不超过0.03 m,旋转误差控制在0.07°.实验结果表明,PPE-ICP对相似变换、残缺点云和低重复率具有较强的鲁棒性,在多视角点云配准中具有较高的配准效率和配准精度.

    激光雷达点云配准总体最小二乘估计迭代最近点算法搜索算法

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