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关键词： 客车超载   微处理器   手动开关   汽车制动  

摘要： 随着社会经济的发展，客运汽车数量大幅增长，道路交通安全压力日益加大。车辆超载不仅会造成严重的交通事故，还会严重破坏公路设施，破坏公路使用寿命。目前我国关于客车超载的检测方法主要有人工检测和机械检测两种，这两种方法存在一定缺陷：人工检测需要大量的人力和物力，同时检测工作劳动强度大，不能对客车进行24小时不间断监测；机械检测方法精度低，容易受天气、环境影响。为此本文提出一种基于微处理器控制技术的智能型客车超载检测系统，本系统以微处理器控制技术为基础，采用汽车制动和手动开关控制相结合的方式实现对客车的智能控制。系统将汽车制动时产生的动载作为判断客车是否超载的依据，同时将客车状态信息通过LCD显示器显示出来，实现对客车超载状况的实时显示，以便于及时发现和处理交通事故。实践证明，该系统工作稳定可靠、使用方便。

关键词： 微位移测量   激光干涉   外差检测   相位解调   相关鉴相  

摘要： 在科技飞速发展的今天,航空航天、机械加工、建筑安全、地质灾害和生物医学等许多领域都对微位移测量有着广泛需求,开展微位移测量的相关研究对科学和工业发展都具有重大意义和应用价值。激光干涉法因其具有非接触、高精度、快速响应和高分辨率等特点,已成为微位移测量技术研究的重要方向。本文基于激光干涉法的特点,利用轻便小巧的光纤器件设计外差式全光纤激光干涉微位移测量系统,对其相关的理论和关键技术展开了分析和研究。本文的工作内容主要包括以下几个方面: 第一,介绍了激光干涉微位移测量技术的研究现状,分析了激光多普勒测量和光学外差检测技术的基本原理,在对比分析了零差干涉和外差干涉这两种常用的激光干涉测量系统基本结构后,采用外差干涉测量系统作为本文的基本结构进行光学系统设计。 第二,运用外差干涉和激光外调制等技术,设计了全光纤激光干涉微位移测量系统,针对声光移频器的频率漂移问题对系统光路进行优化,并推导出运动物体位移的计算公式,之后设计交流耦合光电探测电路,有效将光路系统输出的干涉信号实现光电转换和直流信号的旁路与交流信号的放大处理,方便后续的信号解调。 第三,对常用的几种相位解调算法进行了研究,包括希尔伯特变换法、IQ正交解调法和正弦曲线拟合法,分别进行理论推导并总结了各自存在的问题。结合本文中系统光路输出的两路信号特点,设计了一种可判断信号超前滞后关系的相关鉴相算法,实现对目标物体位移的高精度解调和方向判别,并对解调算法进行了仿真分析,在信噪比为20d B条件下位移解调误差最大,为3.762nm,信噪比越高,解调误差越小。 第四,搭建了全光纤激光干涉微位移测量系统,进行微位移测量实验并对实验结果进行分析,位移测量范围为-25μm～25μm,实验最大相对误差为0.78%,非线性误差为0.36%,位移一致性误差小于0.033μm,验证了系统方案的可行性,并分析了引起测量误差的主要因素。 综上所述,本文设计的全光纤激光干涉微位移测量系统可以用于对物体微位移的测量,具有较高的测量精度和稳定性,为今后进一步开展微位移测量技术研究奠定了坚实的基础。

关键词： 耦合环辅助   光通信   阈值   受激布里渊散射   多模光纤  

摘要： 面对更高速的网络传输时代需求规划及人们日益增长的对于带宽的需求,多模光纤因其得天独厚的容量优势,可以解决单模光纤传输达到容量极限的问题,在未来光纤通信系统中发挥着重要作用。但是多模光纤中众多模式在传输过程中,由于外界各种因素干扰,会发生模式耦合现象,致使模式间发生串扰。同时,在整个光纤通信系统中,当入射光功率超过一定值时,会发生受激布里渊散射（stimulated Brillouin scattering,SBS）现象,此现象是影响光纤传输系统中传输距离和容量的重要因素,会限制系统入纤功率的提升。弱耦合技术可以通过改变光纤结构及其折射率分布情况,有效缓解上述影响。因此,本文的研究内容是耦合环辅助多模光纤的设计及其SBS阈值研究。 本文首先阐述了光纤通信的演变,介绍了制约光纤传输容量增长的非线性效应与模间耦合现象,然后介绍弱耦合模分复用技术和布里渊散射特性及研究现状及发展趋势。随后介绍了光纤中模式理论,然后介绍了光纤仿真分析方法,最后介绍了光纤中的自发布里渊散射效应及受激布里渊散射效应。 其次设计了一种耦合环辅助多模光纤。通过仿真软件对其结构进行建模并优化设计。在此基础上建立了其受激布里渊散射增益谱的数学模型;理论分析了耦合环辅助多模光纤的受激布里渊散射阈值以及光纤参量和模式对受激布里渊散射光谱阈值的影响,并通过了仿真实验验证。结果表明,耦合环辅助多模光纤增大关键模式有效折射率差值为原来的1.75倍,可有效抑制模间串扰;受激布里渊散射光谱阈值跟随光纤长度的增加,从急剧下降变至缓慢,最终在18 km处趋于定值30 d Bm;在其它条件不变的情况下,阈值随着衰减系数、纤芯的有效截面积和光纤模式阶数的增加呈线性关系增加,随着纤芯半径的增加呈指数形式增长。研究为提升光纤通信系统的传输距离和信道容量提供了理论参考。 最后,提出了一种三环辅助弱耦合多模光纤结构。首先通过仿真软件对不同环个数及不同折射率组合结构进行建模,对比分析获取最佳组合结构,然后对弱耦合三环辅助结构的4个参数及实际误差进行仿真分析。结果显示,在高阶模场中,引入折射率环分别作用于LP模的邻近模式LP和LP模,同时增大该结构中LP模的邻近模式LP和LP模的模间有效折射率差值分别提升为传统结构的1.57倍和1.42倍。可以有效提升高阶模的稳定性,缓解模间串扰问题。本结构更加灵活,对于特定模式的选取更便于控制。

关键词： 煤泥浮选   机器视觉   图像处理   特征处理   在线检测  

摘要： 随着工业化进程中自动化技术的不断提升,人们越来越关注煤泥浮选系统的自动化和智能化控制。实时追踪和检测浮选产品的质量,尤其是对浮选精煤和尾煤质量的监控,已经成为智能控制的核心环节。然而检测技术手段和传感元件的局限性,限制了浮选过程向智能化方向的进一步发展。在过去,大部分的研究主要集中在浮选精煤的质量检验上,但对于尾煤的关注则相对较少。尾煤的品质反馈对于浮选过程中的闭环优化管理起到了非常关键的作用。 由于实际生产过程中工人主要依靠经验通过观察尾煤水颜色来估计灰分,并据此调整药剂量、泡沫层的厚度以及充气量等因素,以保障产品的浮选质量。因此本课题主要研究如何运用机器视觉技术来预测浮选过程中尾煤水的灰分含量。 (1)本课题首先搭建了一个图像采集系统,旨在捕获浮选尾煤水的表面图像。图像采集系统的设计考虑到了浮选尾煤水表面的特殊环境,确保了稳定的采集效果。 (2)考虑到煤泥浮选过程中光的不均匀分布、图像中的噪声污染以及分割的难度等难题,本课题依据图像去噪增强技术,对尾煤水图像进行处理,处理过的图像能够保留图像细节且去除噪声。在灰度均值阈值分割算法的基础上,进一步引入形态学操作,对尾煤水图像进行开运算,去除小尺寸噪点。利用前述的预处理方法,构建了一个基于灰度均值阈值的分割技术。在进行特征数据提取的过程中,采用了自适应边缘检测算法,有效地减少了干扰因素对图像处理的影响,提高了尾煤水图像的准确性和可信度。 (3)为了确定尾煤水图像的彩色特征与灰分的相互关系。通过分析尾煤水图像的彩色特征,得到彩色特征与灰分的相关系数,证明彩色特征可以作为灰分预测的输入值。通过RGB、YUV、HSI三种颜色空间的一阶颜色矩进行比较;H分量、S分量、I分量对灰分的改变更为敏感。 (4)通过使用遗传算法优化的BP神经网络来预测灰分,将彩色特征加入输入值,提高预测精度,将GA-BP神经网络和SVM支持向量回归、ELM极限学习机三种方式建立了预测模型进行对比,从而在浮选过程控制上,对产品灰分检测,提供了有效方法。 (5)基于前述的研究,并结合实际选煤厂浮选车间的操作状况以及机器视觉技术的布局,本课题构建了一个在线的灰分检测系统。图像处理模块采用先进的算法,能够有效提取煤炭图像中的灰分信息,实时性强。在实际应用中,该在线灰分检测系统不仅提高了浮选车间的生产效率,还降低了人工操作的需求。

关键词： 热电偶   内能变化   实验教学   教学改进  

摘要： 气体做功内能变化伴随着气体温度的变化,实验室液体温度计无法实现快速测量实时的温度变化,而工业中常用的热电偶温度计在快速测温过程中具有精度高、快速显示温度的特点。利用热电偶温度计不仅可以自制实验器材改进实验,还可利用该温度计的特点,结合生活实例引导学生观察分析,让学生将所学习的器材和物理核心概念综合,提升学生的迁移能力和综合应用能力,在学生的能力范围内建立物理与工程实践的联系,落实学科核心素养。