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关键词： 图像处理   缺陷检测   去除丝印   模板匹配   现场可编程门阵列(FPGA)  

摘要： 针对传统电路板缺陷检测多为人工检测、速度较慢且成本较高的问题,本文研究设计了一款以图像处理为基础、利用现场可编程门阵列(FPGA)实现对电路板缺陷准确、高速的检测系统。在传统图像增强算法的基础上提出一种针对不同图像信息采用不同感兴趣区间的方法,增强效果显著;为减少电路板上标识字样对匹配算法计算速度的影响,提出一种去除丝印算法,将电路板上多余的标识字样取消,减少图像匹配的计算量,加快检测的速度;在传统绝对误差和算法(SAD)模板匹配算法的基础上采用去平均值法计算图像信息,减小光照变化带来的影响;将传统2算子Sobel边缘检测扩展到8算子边缘检测,边缘信息更加明显清晰。采用FPGA作为硬件平台,在Vivado开发环境下实现Verilog HDL硬件逻辑语言,下载到FPGA中实现。实验结果表明,系统的平均检测精度为98.53%,检测单张电路板的时间为8.204 s。本系统设计在检测精度和速度上都有明显提升,且造价成本低。

关键词： 动态模拟技术   混动车辆   发动机电控单元   检测系统  

摘要： 电控单元是混动车辆发动机中的重要组成部分,对于发动机以及混动车辆的行驶性能产生直接影响,为保证电控单元的运行正常,利用动态模拟技术,优化设计了混动车辆发动机电控单元检测系统;改装温度、转速等传感器设备以及信号处理器设备,调整系统电路的连接方式,实现硬件系统的优化;利用动态模拟技术模拟混动车辆发动机电控过程,结合不同故障类型下电控单元的运行特征,设置系统的检测标准;采集电控单元输出信号,从时域和频域两个方面提取信号特征,最终通过特征匹配确定电控单元状态、故障类型以及故障位置,实现系统的电控单元检测功能;综合混动车辆发动机的3种运行场景,通过系统测试实验得出结论:与传统检测系统相比,优化设计系统的漏检率和误检率分别降低了2.59%和2.05%,由此证明优化设计系统具有良好的检测功能。

关键词： BiSS-C协议   现场可编程门阵列(FPGA)   异步时钟   数据解码   编码器  

摘要： 为了在BiSS-C协议的处理器设备(Master,MA)时钟和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)时钟异步的情况下获得BiSS-C协议传输的数据,提出一种异步时钟下FPGA解码BiSS-C协议的实现方法。首先,在FPGA中对BiSS-C传输的编码器数据进行16倍采样,用状态机解码BiSS-C数据,并对数据进行循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)。其次,在ModelSim中对FPGA软件进行仿真,对状态机的功能、FPGA软件的数据判读能力进行验证。最后,搭建光栅编码器数据采集系统,对FPGA的解码效果进行验证。仿真结果和试验结果表明:在异步时钟下FPGA能正确解码BiSS-C协议传输数据,解码得到的编码器角度位置误差不大于0.1'',误码率低、解码精度高。

关键词： 光纤传输   高速数据传输   信号调制与解调   光纤放大器  

摘要： 文章深入研究了基于光纤的高速数据传输技术,介绍了光纤传输的基本原理,通过光的全反射实现光信号的快速传输。系统组成与架构方面,讨论了发光器、光纤电缆、光纤放大器以及光解调器等关键组件。接着,分析了传输网络中高速数据传输的需求和光纤传输中的挑战。在技术探索方面,深入研究了信号调制与解调技术、光纤放大器与信号增强技术,以及针对挑战的高速数据传输优化策略。通过对这些关键领域的分析,旨在为高速数据传输提供全面的技术支持,促进信息时代的高效、可靠数据传输。

关键词： 光纤激光器   2μm   sub-500 fs   超短脉冲   振荡器  

摘要： 2μm波段超快激光持续时间短,峰值功率高,光谱范围宽,同时处在大气窗口,多种有机、无机气体分子的吸收峰和人眼安全波段,已广泛应用于生物医疗、激光雷达和非金属材料加工等领域。利用光纤锁模激光振荡器产生2μm波段超快激光是一种最直接简单的技术方法,具有结构紧凑、光束质量高和成本低等优点。然而,目前关于sub-500 fs的2μm波段的光纤激光振荡器却鲜有报道。基于传统孤子和色散管理孤子两种孤子锁模方式,全面介绍了目前2μm波段sub-500 fs光纤振荡器的研究进展,并总结了实现sub-500 fs脉宽2μm超快激光的关键技术。针对不同的应用领域的具体需求,对2μm超快激光光纤振荡器的未来发展进行展望。

关键词： 全光纤电流互感器   琼斯矩阵   双折射   敏感光纤老化   校准  

摘要： 研究了全光纤电流互感器(AFOCT)系统中敏感光纤器件老化对系统测量准确性的影响。首先,基于法拉第磁光效应,采用琼斯矩阵建立AFOCT系统的传输模型;结合存在双折射的传感光纤的琼斯矩阵,给出系统的注入电流测量值的表达式。进一步,搭建了光学测试系统,实验表征传感光纤的双折射率;基于测试结果,对传感光纤的琼斯矩阵以及系统传输模型进行校准,以降低AFOCT系统注入电流的测量误差。最后,对传感光纤开展了相当于实际运行3个月的加速老化试验,并测试获得老化后传感光纤的双折射率。采用校准后的AFOCT系统传输模型,分析了老化后双折射率的变化对系统注入电流测量值的影响。实验结果表明,在传感光纤老化3个月之后,系统就已经产生了0.2955%的相对误差。

关键词： 多芯光纤光栅   Frenet标架   曲线重构   扭转角度校准  

摘要： 由于多芯光纤光栅制备工艺中的几何缺陷以及封装位置摆放不正确,可能导致不同离散测量点的光纤截面中的纤芯之间产生相对角度偏移,进而产生光纤截面扭转问题。随着三维形状重构距离的增加,该扭转问题会带来形状重构坐标的误差累积,并最终影响三维形状重构的准确性。为此,设计并搭建了相应的形状重构扭转校准实验,以解决该固有扭转问题。实验结果表明,该扭转校准方法拓展了三维形状重构模型的适用范围,提高了重构结果的准确性。

关键词： 可编程控制   FPGA   永磁同步电机   SVPMW   FOC   编码器  

摘要： 为降低永磁同步电机的速度和扭矩波动,该文提出基于可编程控制器的控制方法。基于永磁同步电机数学模型,利用PLC结合FPGA构建控制架构。编码器解码模块确定电机方向并测量速度,PLC模块根据输入速度及期望值,运用PID算法获取期望电流。ADC模块采集实时电流,经变换后与期望电流作为PLC输入,得到期望电压。该电压经逆变换后输入SVPMW模块调制,控制电机功率。实验显示,该方法能精准测量电机实时转速,快速控制电机到达期望转速,保证扭矩和速度波动平稳。

关键词： 变压器   局部放电   光纤布拉格光栅   法布里珀罗腔   全方向  

摘要： 为实现变压器局部放电的灵敏检测,避免漏检局部放电信号,基于光纤布拉格光栅(FBG)与法布里珀罗腔(Fabry-Perot cavity)传感原理提出了一种结合FBG-FP的变压器油中局部放电光纤全方向传感方法。介绍了FBG与FP腔的局部放电传感原理,局部放电产生的超声波会引起FBG反射光谱与FP腔干涉光谱的偏移,通过光谱边缘解调法进行光强解调可实现局放信号的检测。研制了局部放电光纤全方向传感器,通过3D打印技术制作了尺寸为25 mm×25 mm×25mm的长方体探头,探头中空结构用于插入单模光纤形成FP腔,四个侧面用于形成膜片式FBG传感结构,可接收不同方向的超声信号。基于变压器油中局部放电的频谱特性与液相环境中膜片的振动模型设计了超声传感膜片,选用镀有高反介质膜的康宁玻璃作为FP腔传感膜片,膜片半径为1.7 mm,厚度为0.165 mm,理论谐振频率为82 kHz;选用单晶硅作为FBG传感膜片,膜片半径为2.5 mm,厚度为0.1 mm,理论谐振频率为25.6 kHz。搭建了光纤局部放电传感系统并进行了局部放电光纤全方向传感器性能测试。通过断铅实验测得变压器油中传感器FBG传感膜片实际谐振频率约为23 kHz,FP腔传感膜片实际谐振频率为71.4 kHz。将光纤全方向传感器与压电传感器(PZT)对同一局部放电信号进行对比检测,光纤全方向传感器FBG传感部分可检测到83.8 pC的金属尖端放电,FP腔传感部分可检测到27.1 pC的金属尖端放电,其局部放电检测灵敏度高于PZT。测试了传感器的方向响应,普通的FP传感器高灵敏检测范围有限,存在检测盲区,所研制的光纤全方向传感器FP腔传感部分与FBG传感部分高灵敏检测范围互补,可实现局部放电全方向灵敏检测,具有良好的方向响应性能。

关键词： 超快激光   激光谐振腔   光纤放大器和振荡器   光纤激光器   非线性光学   光纤  

摘要： GHz基本重复频率光纤超短脉冲激光器由于具有宽光谱,窄脉宽等优势,在高速光刻,高端制造,天文探测,太赫兹检测,精密仪器等领域应用广泛。然而在实现1GHz以上基本重复频率锁模的前提下,如何输出脉冲宽度在50fs以下的超短脉冲是当前科学研究的难点。文章以实现更宽光谱,更窄脉宽的GHz重复频率光纤超短脉冲激光器为目标,通过非线性偏振旋转锁模(NPR)技术,利用波分复用光纤准直器(WDM-Collimator)缩短激光谐振腔长度,最终实现了48.8fs脉冲宽度的1GHz基本重复频率光纤激光器。该脉冲宽度是当前国际上1μm波段GHz基本重复频率光纤激光器的最窄直接输出脉冲宽度。最后对激光器集成形成样机,并有效降低制造成本,提升了系统稳定性。该激光样机可满足天文光梳、卫星导航等领域空间尺寸的需求,有望推动高重复频率光纤超短脉冲激光器工业化、商业化发展。