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关键词： 精密测量   光栅测微计   莫尔条纹   光栅零位   高次谐波  

摘要： 工业4.0的提出,我国对超精密加工领域以及精密测量领域的技术标准不断提高,对微位移测量技术和测量仪器提出了更大的挑战。光栅微位移测量技术在精密测量领域具有高分辨率、抗干扰能力强、制造成本更低以及综合技术性能更好的优势。而光栅测微计是光栅微位移测量领域的重要技术体现。但是随着光栅测微计不断应用于高精度数控机床、航空航天以及精密加工等领域,光栅测微计的测量精度需要进一步的研究。 为了进一步提高光栅测微计的测量精度,本文分别针对光栅测微计的机械结构、光栅零位编码算法以及光路系统的优化设计,主要工作内容包括: (1)基于傅里叶光学原理以及莫尔条纹原理,给出了双光栅光强分布公式和基于光闸莫尔条纹原理四路光强信号表达公式,为光栅零位编码算法设计以及光路系统设计提供指导。设计了光栅测微计的整体结构,为了从结构上提高测量精度,通过建立仿真模型,分别对主轴、工件和光栅保持架进行分析,确立主轴和光栅保持的材料选型。 (2)基于光闸莫尔条纹原理,开展光栅零位优化算法的仿真研究。仿真表明通过该算法所找出的次大值为7,对比度计算约为4.43,符合光栅性能对比度D>3的要求。在设置与交叉熵方法和遗传算法相同的光栅长度和光栅样本下进行对比,交叉熵方法所得到的次大值为36,遗传算法所得到的次大值为39,该方法所得到次大值为35具有一定的优势。为了光栅零位编码生成更方便和更多样性,通过编程将光栅零位编码优化算法集成为软件界面。 (3)基于光栅系统测量原理,开展了光栅信号高次谐波抑制研究。建立光栅测量系统模型,结合光栅信号高次谐波抑制公式,设计了指示光栅透光狭缝缝宽。仿真结果表明:在与传统的光栅结构对比下,光栅信号的3次谐波失真下降了81.2%,5次谐波失真下降了79.3%。 (4)基于以上研究,研制了光栅测微计样机,针对本文光栅零位优化算法和光路系统优化进行实验验证。实验结果表明:使用设计的指示光栅具有尖锐的脉冲零位信号。利用与激光干涉仪的对标实验,验证光栅测微计的测量精度。实验结果表明:设计的光栅测微计误差值均在[-0.5μm,+0.7μm]范围内,最大误差为0.7μm,误差非线性度0.0047%,并且针对误差,开展误差分析研究。

关键词： 化工过程   监测与诊断   门控循环单元   自编码器   时间卷积网络  

摘要： 随着现代化工技术的不断发展,化工生产变得越来越复杂,生产过程中任何微小的故障都可能带来巨大的安全隐患,因此对化工过程的故障监测与诊断问题的研究显得尤为必要。相较于传统的机器学习方法受限于复杂工况下的信息特征学习,深度学习强大的特征提取能力为故障监测和诊断任务提供了更好的解决方案。主要进行了以下研究工作: 1、为了提高对大规模多元化工过程故障的监测能力,提出了一种具有跳跃连接结构的注意力门控循环单元自编码器模型。考虑到化工过程数据高维性、非线性以及数据之间复杂的时间依赖性等特点,该模型通过自编码器结合门控循环单元和多头自注意力,从高维时序数据中提取特征。此外,通过跳跃连接结构实现特征重用,提高了数据重构的准确性。在该模型实现过程数据特征提取和输入重构的基础上,开发了两个统计量,即H2统计量和预测误差平方统计量,用于故障监测任务。通过连续搅拌反应釜和田纳西伊斯曼（Tennessee Eastman,TE）过程两类实验,验证了所提算法的有效性和可行性。 2、为了提高化工过程的故障诊断性能,提出了一种改进式卷积门控循环单元模型。首先,该模型集成了卷积神经网络和门控循环单元的功能,利用卷积神经网络对局部空间的处理优势和门控循环单元对时间信息的出色提取能力,实现了对化工过程数据的综合特征提取。然后,通过Softmax分类器实现故障的分类。最后,在TE过程上进行实验,验证了改进式卷积门控循环单元模型的有效性。 3、为了更加深入的探索卷积神经网络和门控循环单元在化工过程故障诊断中的应用,提出了一种卷积自编码-时间卷积门控循环单元模型。首先,该模型通过卷积自编码器降低模型的维度,从而提高了模型的学习效率。接着,利用时间卷积网络中扩张因果卷积层能够更好的处理长时间序列的优势,将时间卷积网络和门控循环单元网络结合,对时序数据进行深层特征提取。此外,引入注意力机制着重关注时序数据中的关键特征。最后将上述改良方法在TE过程上进行实验,实验结果表明该模型具有较高的故障诊断精度。

关键词： 智能传感器网络   状态监测   性能评估  

摘要： 阐述智能传感器网络的基本原理和优势，探讨智能传感器网络在电力变电设备状态监测中的应用，包括故障检测、性能评估和维护。通过案例分析和实际案例，展示智能传感器网络的成功应用。

关键词： 高速公路   ETC系统   路侧单元   相控阵天线   射频电路  

摘要： 针对现有高速公路ETC系统的路侧单元（RSU）检测问题，文章研发出一套不停车场强检测系统，详细阐述检测系统各个组成部分的设计以及系统的实现过程，利用可拆卸的车载检测装置，可以对RSU进行场强图的绘制。对收到的RSU信号进行处理，获取当前点位的场强值。由96个点位组成了当前位置的RSU的场强图。此方法提高了RSU的检测速度，将场强值转换成可视化、图形化的界面图像，使检测更加直观有效，更好地理解和应用该系统。