《宇航计测技术》简介
一种双冗余lvdt式位移传感器设计
收稿日期:2015-03-30，修回日期:2015-05-13作者简介:蒋晓彤（1969-），女，研究员，主要研究方向：伺服电子测量㊂2015年12月宇航计测技术Dec.,2015第35卷 第6期Journa1of Astronautic Metro1ogy and MeasurementVo1.35，No.6文章编号:1000-7202（2015）06-0010-04 中图分类号:TB921文献标识码:A一种双冗余LVDT 式位移传感器设计蒋晓彤 刘俊琴 王首浩(北京精密机电控制设备研究所,北京100076)摘 要 介绍了一种双冗余LVDT 式位移传感器及其变换电路㊂传感器运用差动变压器式工作原理，采用串联冗余结构形式，实现了结构串联㊁功能并联的双路冗余线位移测量㊂测量参数采用数字拟合的方法，解决了串联双冗余LVDT 位移传感器的固有特性决定的线性度较低㊁无法满足系统任务指标要求的问题，提高了测量信号的线性度㊁系统的控制精度，缩短了调试周期，提高了效率，满足了新一代控制系统高可靠性的要求㊂关键词 双冗余 LVDT 位移传感器A Design for Dual-redundancy LVDT Displacement SensorJIANG Xiao-tong LIU Jun-qin WANG Shou-hao（Beijing Research Institute of Precise Mechanica1and Contro1Equipment，Beijing 100076）Abstract A kind of dua1-redundancy LVDT disp1acement sensor and its converting circuit are in-troduced.To achieve dua1-redundancy disp1acement measuring by the structure in series and the function in para11e1，the differentia1transformer with series redundancy structure is designed.To so1ve the prob-1ems of 1ow 1inearity which is the inherent characteristics of series dua1-redundancy LVDT disp1acement sensor and unab1e to meet the target requirements of system，the method of digita1fitting is used to meas-uring parameters.Then the 1inearity of measurement signa1and contro1precision of system are improved;debugging time is shortened;efficiency is enhanced and the requirements of high re1iabi1ity for the contro1system of new generation are met.Key words Dua1-redundancy LVDT Disp1acement sensor1 引 言随着信息数字技术高速发展，数字闭环控制技术也在系统中得到了广泛应用，闭环控制回路中采用非接触式差动变压器（以下简称LVDT）式位移传感器作为反馈元件㊂由于产品可靠性的提高，传统的单余度LVDT 式位移传感器已无法满足系统高可靠性的要求，因此，在系统的闭环控制中采用了双冗余LVDT 式位移传感器方案㊂双冗余LVDT 式位移传感器的固有特性决定了其精度较低，每个传感器均需要与系统进行配调㊂LVDT 传感器参与系统调试时，传统的配调方法是采用模拟信号变换电路进行调试，仅对系统的零偏和增益进行简单补偿，该模拟配调方法复杂㊁调试周期长，为提高系统性能而所能采用的控制策略有限，因此提出双冗余LVDT 传感器的数字拟合方法㊂2 LVDT 位移传感器的原理LVDT 式位移传感器作为一种位移检测传感器，具有工作寿命长㊁灵敏度和分辨率高㊁精度和线性度好等诸多优点，因而在许多行业中用作精密的位移检测部件㊂位移传感器采用螺管形差动变压器，其工作原理如图1所示，同一般变压器原理，传感器需一交流电源，提供给初级线圈，产生一个交变磁场，两次级线圈（包括台阶形的补偿线圈）按电势反向串联，当铁芯处于两次级线圈的中间位置时，两次级线圈产生的感应电势大小相等，方向相反，输出电压U ㊃SC ＝0，当铁芯偏离中间位置时，两次级线圈之间的互感发生变化，两者的感应电势不再相等，有U ㊃SC 电压信号输出，该信号经变换器变换成与铁芯移动量大小和方向一致的直流电压，即达到铁芯的位移量转换成电压信号输出之目的㊂图1 位移传感器原理图传感器安装在被测系统内部，传感器铁芯组件安装在系统安装座上，一个拉杆带动两个铁芯随被测产品一起进行往复运动，实现线位移的测量，作为闭环控制的反馈信号，实现系统的闭环控制㊂3 双冗余LVDT 位移传感器设计3.1 结构组成双冗余LVDT 位移传感器的结构示意如图2所示㊂双冗余LVDT 位移传感器是在传统LVDT 位移传感器的基础上，在壳体（序号2）内安装两个独立的线圈组件（序号1和6）串联而成，这两套独立的线圈组件共用一套铁芯串联的铁芯组件（序号3），两个线圈组件间设计有隔环（序号4）及垫片（序号5），用来隔开两线圈组件的磁路㊂1-线圈组件I;2-壳体;3-铁芯组件;4-隔环;5-垫片;6-线圈组件Ⅱ;7-引出线锁紧组件;8-端盖图2 双冗余LVDT 位移传感器结构示意图图2中线圈组件I 和线圈组件Ⅱ主要由各自的骨架㊁线圈㊁骨架两端的短路环和屏蔽套组成，该结构使线圈组件I 和线圈组件Ⅱ形成各自的闭合磁路㊂铁芯组件由两个铁芯I 和导杆I㊁导杆Ⅱ组成，其结构示意如图3所示㊂铁芯组件的导杆和铁芯螺纹联接处采用真空钎焊，以使其能在恶劣的振动和冲击环境下可靠的工作㊂两个串连的铁芯分别与线圈组件I 和线圈组件Ⅱ构成独立的电磁回路，实现双冗余的位移量测量㊂1-导杆I;2-铁芯I;3-导杆Ⅱ;4-铁芯I图3 铁芯组件组成示意图3.2 结构特点3.2.1 串连结构双冗余LVDT 位移传感器是将两个由非金属隔环隔开的线圈组件安装在一个传感器壳体内部串连而成的㊂这两个串联线圈组件的几何尺寸和电气参数均完全相同，且共用一个活动铁芯组件;活动铁芯组件的两个导磁体的几何尺寸也完全相同，中间用不导磁材料隔开;设计中使两串联线圈组件与其对应铁芯构成各自的闭合磁路㊂当传感器的铁芯组件随被测产品进行往复运动时，两个串连的传感器线圈组件同时输出，最终实现结构串连㊁功能并联的结构紧凑㊁高可靠的双冗余LVDT 线位移测量㊂3.2.2 线圈绕线方式为了扩大传感器线性范围㊁提高灵敏度和生产㊃11㊃ 第6期 一种双冗余LVDT 式位移传感器设计合格率，传感器线圈缠绕方式采用在骨架上紧密排绕5~6层初级线圈后，分阶排列次级线圈的补偿式绕线方法㊂为满足传感器的线性度要求，必须保证传感器在额定行程范围内磁场均匀，采用直径为0.06mm聚酰亚胺漆包线，用误差法计算补偿线圈长度和宽度，确定阶梯式绕制方案，找出补偿线圈的最佳长度和宽度;保证了在额定行程范围内磁场均匀，提高了线性度，同时也提高了产品合格率㊁降低了成本㊂以上措施，使传感器初始线性度控制在2％以内㊂3.2.3 引线方式在传感器出线方面，线圈组件I的四根引出线通过短路环及隔环出线槽，与线圈组件Ⅱ的四根引出线最后一同引出，用八种不同的颜色来区分两线圈组件输出导线，引出线选用耐高温多股软导线，提高了引线强度;引出线通过锁紧组件用锁紧螺母挤压橡胶垫圈抱紧引出线，避免了引出线折断使传感器失效，保证了传感器引出线的安装可靠性㊂3.3 技术途径3.3.1 零位长度双冗余位移传感器是在传统的LVDT位移传感器设计基础上，在壳体内由两个独立线圈组件串联而成，线圈组件间设计有隔环及垫片，用来隔开两线圈组件的磁路㊂铁芯组件长度确定后，在传感器调试中，两线圈组件的中心通过调整隔磁垫片的厚度来保证传感器的零位长度及传感器两线圈组件零位输出的一致性㊂3.3.2 线性度根据LVDT位移传感器的工作原理可知，铁芯长度与线圈长度是决定线性量程和线性度的关键尺寸㊂为了满足系统结构安装空间要求，在材料强度允许的前提下，传感器壳体采用薄壁结构，增加了传感器内部体积;并将传感器铁芯的外径减小，缩小了传感器骨架的内径㊂从而扩大了可绕线部分窗口尺寸，使线圈长度增加，且次级线圈采用阶梯缠绕方式，提高了传感器的线性度㊂根据传感器设计手册中提供的传统计算方法，初级线圈的长度为X L＝4X Li+Kˑd（K＝4~8）（1）式中：X L 为传感器线圈长度;X Li 传感器电气行程;K 经验系数;d 线圈平均直径㊂经计算，初级线圈长度取值范围为98mm~ 130mm㊂由于传感器安装空间的限制，设计的传感器壳体两线圈有效绕线长度仅为59mm，远远小于传统的设计要求长度，其线性度也无法满足不大于1％的任务要求㊂因此，为提高双冗余LVDT位移传感器的线性度和精度，采用了数字拟合补偿方法㊂4 LVDT变换电路设计为实现通过数字拟合的方式提高LVDT位移传感器的线性度和精度，设计时结合系统的数字闭环控制的硬件资源，实现了LVDT位移传感器的数字拟合㊂LVDT变换电路的功能框图如图4所示，由LVDT信号调制解调电路㊁A／D采集电路㊁DSP信号处理电路和总线接口电路组成㊂图4 LVDT变换电路功能框图LVDT信号调制解调电路产生LVDT传感器需要的正弦激磁信号，传感器副边的输出信号输入到调制解调电路，经过信号处理输出位移电压信号;位移电压信号经A／D芯片转换为数字信号后输入到DSP信号处理器;DSP通过总线接口电路接收计算机的数据拟合系数，由DSP实现LVDT传感器的数字拟合，提高了系统数字闭环控制精度㊂5 LVDT测量参数的数字拟合5.1 数字拟合方法在LVDT位移传感器生产完成以后，其固有线性度和精度即以确定，通过实际测量得到传感器输出位移Y与调制解调电路输出的位移电压X的关系矩阵，使用mat1ab中的P＝POLYFIT（X，Y，N）函数，计算得到位移电压X的拟合系数P，P＝[P（1），P（2）， P（N），P（N+1）]，即得到拟合后的位移量y与位移电压X的关系为㊃21㊃宇航计测技术2015年y ＝P （1）ˑX N +P （2）ˑX N -1+ +P （N ）ˑX +P （N +1）（2）综合考虑系统的控制精度和DSP 信号处理电路的运算能力，线位移拟合时采用五阶数字拟合㊂使用计算机计算得到上述拟合系数后，通过总线在线装订参数，即系统测试仪通过总线接口将拟合系数写入DSP 信号处理器内的FLASH 存储区内，在系统数字闭环控制时即使用五阶拟合后的位移反馈数据进行闭环运算，有效提高了系统的闭环控制精度㊂5.2 数字拟合结果分析在系统里通过DSP 数字信号处理器，对位移传感器的测试数据进行数据拟合，采用软件对位移传感器的线性度进行相应的补偿㊂图5所示为三个传感器6个位移通道的测量误差，从图中可见误差具有一定的规律性㊂图6所示为六条误差曲线的平均值和对平均误差曲线的拟合结果㊂根据拟合公式对六个测量通道进行补偿后得到图7所示补偿后的误差曲线㊂因为是根据六条误差曲线平均数据进行补偿，所以补偿线性度为1％左右，若对每个通道传感器单独进行补偿，线性度可达到0.5％以下㊂图5 补偿前误差曲线5.3 试验结果分析实际生产中将单路位移传感器线性度控制在1.2％左右后进行组装测试，但因两线圈组件安装在同一传感器壳体内部且距离近，存在磁场干扰㊂补偿前后位移传感器线性度数据对比见表1㊂目前，线性度能够满足系统要求的ɤ1％的产品很少，采用数字拟合㊁软件补偿的方法相对采用传统的反复缠绕试验㊁修正补偿线圈绕制的方法，提高了线性度㊁缩短了生产周期㊁提高了产品合格率㊂图6平均误差和拟和结果图7 补偿后误差曲线表1 补偿前后数据对比表设计要求值测试项目位移I（％）位移Ⅱ（％）位移ɤ1％补偿前线性度1.026~1.5880.968~1.812补偿后线性度0.114~0.6120.076~0.9726 结束语为了满足控制系统高可靠性的要求，设计了一种新型的双冗余LVDT 式位移传感器，巧妙地实现了结构串联㊁功能并联的双路冗余线位移测量，提高了系统线位移测量的可靠性，并为LVDT 式位移传感器的多余度设计奠定了基础㊂由于双冗余LVDT 位移传感器线性度较低，无法满足系统任务指标要求，采用了位移测量信号数字拟合方法，有效提高了闭环控制反馈信号的测量精度，满足了系统任务要求㊂另外，采用测量信号数字拟合与参数在线装订的方法，缩短了系统性能调试周期，提高了生产效率㊂(下转第52页)㊃31㊃ 第6期 一种双冗余LVDT 式位移传感器设计从表1可见，改进阈值法处理后的信噪比高于指数型阈值法和双曲型阈值法，均方差则相对低于另外两种方法㊂表1 不同阈值方法对比结果加噪信号评价标准指数型阈值法双曲型阈值法改进阈值法Bumps （15.3598dB）Bumps（10.0523dB）信噪比19.801619.798020.1412均方差0.18390.18420.1771信噪比18.047217.954218.2575均方差0.22530.22780.21995 改进方法在管道泄漏检测中的应用将油气集输管道泄漏检测中的压力信号，采用改进的阈值函数对其进行滤波处理，分解尺度N 选为5，阈值选取方法为minimaxi，小波基函数运用sym6，经过阈值去噪后的结果如图7所示㊂其中a 图为实测压力信号，b 图为去噪后信号㊂改进的小图7 实测管道泄漏信号处理结果波阈值去噪方法能够有效地消除噪声还原有用信号，提高信噪比，为后续的泄漏点的判断和定位打下良好的基础㊂6 结束语分析了硬阈值和软阈值函数的不足，同时对指数型和双曲型阈值函数进行了分析，并在此基础上提出了改进的阈值方法，不仅克服了硬阈值和软阈值函数的缺点，而且与指数型和双曲型阈值函数相比也有很大的优势㊂实验结果表明改进的阈值函数有很好的去噪能力，能够保留信号本身细节特点为后续的数据处理打下良好的基础㊂参考文献[1] David L.Donoho，Iain M.Johnstone.Adapting to unknownsmoothness via wave1et shrinkage [J].Journa1of the A-merican Statistica1Association，1995，90（12），1200~1224.[2] 齐敏，黄世震.基于Mat1ab 的小波去噪算法研究[J].电子器件，2012，35（1），103~106.[3] 苏成志，陈洪印，孟凡一.新阈值二进小波去噪算法在齿轮信号中的应用[J].计算机工程与应用，2014，50（18），206~209.[4] 刘希佳，陈宇.小目标识别的小波阈值去噪方法[J].中国光学，2012，5（3），248~256.[5] 王浩全，王军，金相男.基于双曲线阈值函数的小波阈值降噪方法[J].中北大学学报（自然科学版），2010，31（6），625~630.[6] 刘卫东，刘尚合，胡小锋.小波阈值去噪函数的改进方法分析[J].高电压技术.2007，10（33）：59~63.[7] 曲志刚，封皓，靳世久.基于提升小波的管道安全系统信号特征提取方法[J].传感器与微系统.2010，29（5）：㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂㊂59~62.(上接第13页)参考文献[1] 王绍纯.自动监测技术[M].北京：冶金出版社，1988.[2] 袁希光.传感器技术手册[M].国防工业出版社，1986.[3] 李科杰.传感器最新进展和技术动向.传感器世界，1996（7）：13.[4] 唐敏，黄刚.传感器技术的现状与未来[J].传感器世界，1996（7）：12.[5] 樊尚春.传感器技术及应用.北京航空航天大学出版社.[6] 崔伟，边友.LVDT 位移传感器在伺服阀测试中的应用.传感器世界，2012.02.㊃25㊃宇航计测技术 2015年一种双冗余LVDT式位移传感器设计作者：蒋晓彤， 刘俊琴， 王首浩， JIANG Xiao-tong， LIU Jun-qin， WANG Shou-hao作者单位：北京精密机电控制设备研究所,北京,100076刊名：宇航计测技术英文刊名：Journal of Astronautic Metrology and Measurement年，卷(期)：2015,35(6)引用本文格式：蒋晓彤.刘俊琴.王首浩.JIANG Xiao-tong.LIU Jun-qin.WANG Shou-hao一种双冗余LVDT式位移传感器设计[期刊论文]-宇航计测技术 2015(6)。
电学可视化自动校准装置
ＨＡＯ Ｚｈｉ￣ｋｕｎ ＮＩＥ Ｊｉ￣ｘｉｎ ＹＡＮＧ Ｊｉｎ ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ￣ｌｏｎｇ
( Ｂｅｉｊｉｎｇ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ １０００７６ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔ ｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｄｅｖｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｕｔｏ￣ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｅ ｓｅｔ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ ａｎｄ ａｎａｌｏｇ ｐｏｉｎｔｅｒ ｍｅｔｅｒ ｗｉｔｈｏｕｔ ｐｒｏｇｒａｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ. Ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃａｍｅｒａ. Ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｅｄｉ￣ ｔｅｄ ｂｙ ｌａｂｖｉｅｗ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｕｔｏ￣ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ ａｎｄ ａｎａｌｏｇ ｐｏｉｎｔｅｒ ｍｅｔｅｒ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｐｏｒｔａｂｌｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ Ａｎａｌｏｇ ｐｏｉｎｔｅｒ ｍｅｔｅｒ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ａｕｔｏ￣ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
非稳态平面热源法同时测量材料的导热系数和热扩散率
收 稿 日期 ：０６０ － ２ ０ －１ ５ ０
基金项 目： 国防科技重点实验室资助项 目（ 目编号 ：０ ５Ｓ １６ ．４ ． ａ ２ ５ 。 项 ２ ０ Ｊ５４ ９ ００１Ｑ Ｖ ． ） 作者简介 ： 于帆（ ９４一） 男， １６ ， 教授 ， 主要从事热物性测量和传热学技术的 正 ０６
１ 引 言
导热系数 （ 或热导率 ） 直接表 征物质的导热能
ａ ｄＴ ｃｎｌ ｅ ｉ ， ｅ ｉ ００ ３ ｎ ｅｈ ｏ ｇ Ｂ ｒｎ Ｂ ｉｎ １０ ８ ； ｏ ｙ ｇ ｊｇ
２ Ａ ｒｓａｅＲ ｓａｃ ｓ ｔｔ ｏ ｔｒ ｓａｄＰｏｅｓ ｇＴ ｃｎｌｇ ，ｅ ｉｇ ２０— ３—１ ，１０ ７ ） ． ｅｏｐｃ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ ｆ ｅ ａ ｎ ｒｃｓｉ ｅｈ ｏ ｙ Ｂ ｒｎ ０ ７ ｎ ｉ Ｍａ ｉ ｌ ｎ ｏ ９ ５ ０ ０ ６
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基于改进深度学习模型的焊缝缺陷检测算法
２０２０年６月第４０卷 第３期宇航计测技术ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＪｕｎ ，２０２０Ｖｏｌ ４０，Ｎｏ ３文章编号：１０００－７２０２（２０２０）０３－００７５－０５ＤＯＩ：１０．１２０６０／ｊ ｉｓｓｎ．１０００－７２０２．２０２０．０３．１６基于改进深度学习模型的焊缝缺陷检测算法谷 静 谢泽群 张心雨（西安邮电大学电子工程学院，陕西西安７１０１２１）摘 要 针对传统深度学习模型在进行焊缝缺陷检测时对小缺陷目标检测效果不理想问题，提出基于改进深度学习ＦａｓｔｅｒＲＣＮＮ模型的焊缝缺陷检测算法，算法通过多层特征网络提取多尺度特征图并共同作用于模型后续环节，以充分利用模型中的低层特征，增加细节信息；改进模型的区域生成网络，加入多种滑动窗口，从而优化了模型锚点的长宽比设置，提高检测能力。
实验表明，改进ＦａｓｔｅｒＲＣＮＮ模型取得最优的缺陷检测结果，对于小缺陷目标仍取得较好的检测精度，从而验证了算法的有效性。
关键词 ＋焊缝缺陷检测 ＋快速区域卷积神经网络 ＋多尺度特征图 ＋改进区域生成网络中图分类号：ＴＰ３９文件标识码：ＡＷｅｌｄＤｅｆｅｃｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＩｍｐｒｏｖｅｄＤｅｅｐＬｅａｒｎｉｎｇＧＵＪｉｎｇ ＸＩＥＺｅ ｑｕｎ ＺＨＡＮＧＸｉｎ ｙｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓ＆Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｘｉ ａｎ，７１０１２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＦａｓｔｅｒＲＣＮＮｍｏｄｅｌｉｓｎｏｔｉｄｅａｌｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｍａｌｌｄｅｆｅｃｔｔａｒｇｅｔｓｗｈｅｎｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇｗｅｌｄｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ａｗｅｌｄｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｄｅｅｐｌｅａｒｎｉｎｇＦａｓｔｅｒＲＣＮＮＭｏｄｅｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈ，ｍｕｌｔｉ ｓｃａｌｅｆｅａｔｕｒｅｍａｐｓａｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｕｌｔｉ ｌａｙｅｒｆｅａｔｕｒｅｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄａｒｅｕｓｅｄｉｎｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ，ｔｏｍａｋｅｆｕｌｌｕｓｅｏｆｔｈｅｌｏｗ ｌｅｖｅｌｆｅａｔｕｒｅｓｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄａｄｄｄｅｔａｉｌｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅｎ，ｔｈｅｒｅｇｉｏｎｐｒｏｐｏｓａｌｎｅｔｗｏｒｋｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄａｖａｒｉｅｔｙｏｆｓｌｉｄｉｎｇｗｉｎｄｏｗｓｉｓａｄｄｅｄ，ｔｈｅｒｅｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｃｈｏｒｐｏｉｎｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＦａｓｔｅｒＲＣＮＮｍｏｄｅｌａｃｈｉｅｖｅｓｔｈｅｂｅｓｔｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｄａｃｈｉｅｖｅｓｂｅｔｔｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｆｏｒｓｍａｌｌｄｅｆｅｃｔｔａｒｇｅｔｓ，ｖｅｒｉｆｙｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＋Ｗｅｌｄｄｅｆｅｃｔｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ＋ＦａｓｔｅｒＲｅｇｉｏｎｓｗｉｔｈＣＮＮ ＋Ｍｕｌｔｉ ｓｃａｌｅｆｅａｔｕｒｅｍａｐｓ ＋Ｉｍｐｒｏｖｅｒｅｇｉｏｎｐｒｏｐｏｓａｌｎｅｔｗｏｒｋ收稿日期：２０２０－０３－２６，修回日期：２０２０－０５－０６基金项目：陕西省自然科学基础研究计划资助项目（２０１８ＪＭ６１０６）。
准远场天线测量修正方法研究
２０２０年６月第４０卷 第３期宇航计测技术ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＪｕｎ ，２０２０Ｖｏｌ ４０，Ｎｏ ３文章编号：１０００－７２０２（２０２０）０３－００５１－０５ＤＯＩ：１０．１２０６０／ｊ ｉｓｓｎ．１０００－７２０２．２０２０．０３．１１准远场天线测量修正方法研究邝浩欣１ 王晓飞１ 栗 曦２ 陈海英１ 蔡洪伟１（１．北京航天长征飞行器研究所，北京１０００７６；２．西安电子科技大学天线与电磁散射研究所，陕西西安７１００７１）摘 要 远场测量是获得天线辐射特性的一种常用方法。
然而对于一维电尺寸大，另一维电尺寸小的天线，如基站天线，由于场地因素的限制，往往不能满足远场测量条件，用近场测量又费时费力。
在这种准远场条件下，天线测量结果与远场情况下的测量结果有较大差异。
本文基于柱面波展开，给出了一种由准远场距离上测得的方向图计算远场的理论计算方法，经过该算法补偿后的结果与理论计算结果吻合很好，从而验证了算法的正确性。
关键词 天线测量 基站天线 准远场 修正算法中图分类号：ＴＮ８２０文件标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＱｕａｓｉ ｆａｒ ｆｉｅｌｄＡｎｔｅｎｎａＴｅｓｔＫＵＡＮＧＨａｏ ｘｉｎ１ ＷＡＮＧＸｉａｏ ｆｅｉ１ ＬＩＸｉ２ ＣＨＥＮＨａｉ ｙｉｎｇ１ ＣＡＩＨｏｎｇ ｗｅｉ１（１．ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＬｏｎｇＭａｒｃｈＶｅｈｉｃｌｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｎｔｅｎｎａｓａｎｄＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｆａｒ ｆｉｅｌｄａｎｔｅｎｎａｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｓａｃｏｍｍｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏｏｂｔａｉｎａｎｔｅｎｎａｒａｄｉａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｆｏｒｔｈｅａｎｔｅｎｎａｗｉｔｈｌａｒｇｅｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｎｄｓｍａｌｌｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎａｎｔｅｎｎａ，ｉｔｉｓｏｆｔｅｎｕｎａｂｌｅｔｏｍｅｅｔｔｈｅｆａｒ ｆｉｅｌｄｔｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｄｕｅｔｏｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｓｉｔｅｆａｃｔｏｒｓ，ａｎｄｔｈｅｎｅａｒ ｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｓｔｉｍｅ ｃｏｎｓｕｍｉｎｇａｎｄｌａｂｏｒｉｏｕｓ．ＩｎｔｈｉｓＱｕａｓｉ ｆａｒ ｆｉｅｌｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅａｎｔｅｎｎａｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｑｕｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅｆａｒ ｆｉｅｌｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｆａｒ ｆｉｅｌｄｐａｔｔｅｒｎｆｒｏｍｔｈｅｐａｔｔｅｒｎｍｅａｓｕｒｅｄｏｎｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅＱｕａｓｉ ｆａｒｆｉｅｌｄｂａｓｅｄｏｎｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｗａｖｅｅｘｐａｎｓｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ａｎｔｅｎｎａｔｅｓｔ Ｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎａｎｔｅｎｎａ Ｑｕａｓｉ ｆａｒｆｉｅｌｄ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ收稿日期：２０２０－０４－３０，修回日期：２０２０－０６－１１作者简介：邝浩欣（１９７８．１２－），男，高级工程师，硕士，主要研究方向：微波实验及天线测量技术。
高能激光光束质量的测量
-∞ -∞ +∞ +∞ -∞ -∞ +∞ +∞ -∞ -∞ +∞ +∞ -∞ -∞ +∞ +∞
上述积分原则上是对整个 x - y 平面积分 , 实 际上此积分是至少在捕获光功率 (能量 ) 99 % 以上 的区域进行 。束宽的阵列探测器测量是由阵列探 测器测量和记录光强分布 , 并配以计算机数值图象 处理系统 , 利用上述公式可快速得到光束束宽值 。 束散角 θ是表征激光器品质的一个非常重要 的参数 , 它的大小决定激光束可传输多远距离而不 显著发散开来 , 它也与可聚焦多大能量 (功率 ) 有 关 。束散角 θ 定义为
表 1 不确定度分量对总不确定度的贡献 不确定度分量 由衰减系统的衰减倍率 、 透过率不 均匀性和像差引入的不确定度 由缩束光学系统的缩束倍率 、 焦距 和系统像差引入的不确定度 成像光学系统的成像倍率 、 焦距和 像差引入的不确定度 探测器的响应非均匀性 、 温度特性 、 像面 (焦面 ) 位置偏差引入的不确 定度 图像数据处理系统引入的不确定度 合成不确定度 对总不确定度的贡献
z z
L0 = -
B
4A
θ 0 = A
3 测量不确定度分量描述及估算
影响光束直径参数测量不确定度的主要因素 有 :衰减光学元件的像差 , 缩束光学的缩束倍率和 像差 , 成像光学系统的成像倍率和像差 , 阵列探测 器的非均匀性 、 线性响应的动态范围 、 空间像元数 和像元尺寸 , 图像处理及软件算法 。具体对总不确 定度的贡献如表 1 所示 。
飞行器质心偏差极限值计算方法研究
2021年4月第41卷第2期Apr.,2021Vol.41,No.2宇航计测技术Journal of Astronautic Metrology and Measurement文章编号：1000-7202(2021)02-0049-05DOI：10.12060/j.issn.1000-7202.2021.02.09飞行器质心偏差极限值计算方法研究张艳玲洪蓓刘佳佳(北京宇航系统工程研究所，北京100076)摘要针对飞行器的质心偏差极限值问题，首先经推导给出了质心偏差的理论计算公式，通过对理论公式的分析指出了其不足，随后分析了质心偏差极限值分析的穷举法、蒙特卡洛方法和最优化方法，最后针对一种典型飞行器，对各种方法进行了实例分析。
通过对计算结果的讨论，说明蒙特卡洛方法对偏差的分布较为有效,而穷举法和最优化方法对偏差极限值分析效果最好。
关键词质量质心质心误差误差分析中图分类号Research on Calculational Method of Limit Values for Flight VehiclesCentroidal DeviationZHANG Yan-ling HONG Bei LIU Jia-jia(Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering,100076,China)Abstract This article is concerned with the centroidal deviation of flight vehicle.First,calculation formulas of centroidal deviation are given through theoretical derivation.The following analysis reveals the deficiency of these formulas.Then,exhaustive method,Monte Carlo method and an optimization method are investigated to research centroidal deviation.After that,examples of typical flight vehicle's centroidal deviation are presented utilizing the above methods.The findings of the present study show that Monte Carlo method is most effective for distribution characteristics of centroidal deviation，whereas exhaustive method and optimization method perform better on deviation limit value analysis.Key words Mass centroid centroid error error analysis1引言飞行器质量特性主要包括质量、质心、转动惯量（必要时也包括惯性矩），是飞行器气动、弹道、制导、姿控、载荷等专业设计的重要依据。
大尺寸测量系统配置中包络性与可达性分析
ｍｅ ｓ ｒ ｇ ｅ ｕ ｐ ｎ ’ ｅ ｓｂ ｅ ｓ ａ ｅ ｆ ｓ ａ ｄ ｅｆ ｃｉｅ ｐ ａ ｎ ｎ ｎ ｌ ｒ ｅ ｓ ａｅ ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔｓ ｌ ｔ ｎ ａ ｕ ｉ ｑ ｉ ｍｅ ｔ Ｓ ｆ ａ ｉ ｌ ｐ ｃ ａ ｔ ｎ ｆ ｔ ｌ ｎ ｉ ｇ ｉ ａ ｇ －ｃ ｌ ａ ｕ ｅ ｎ ｏｕ ｉ ｓ ｎ ｅ ｖ ｏ
２ 大 尺 寸 测 量 系统
２ １ 大 尺 寸测 量 系统总体 架构 ．
可以综合考虑来 自实际的数据与建议 ， 为实现大型零 部件 的产品设计 、 量工艺准 备 、 测 现场 测量执行 、 设计 和工艺优化等环节提供一个 良好的信息传递闭环。 包络性 与可达性 分 析属 于测 量规 划部 分 的测 量 系统
配置环 节 ， 来解决测 量仪器空 间位 置初 步可行 性 问 用 题 。总体架 构如 图 １ 所示 。
大 尺寸测量 系统 总 体架 构 覆盖 产 品设 计 、 造 、 制 验证 一体化多 环 节 ， 点考 虑 验证 环 节 的精 密 测量 。 重 针对 产 品设计 要 求 ， 体架 构 由以下 两 部分 构 成 ： 总 一
作者简介 ： 龙（ ９４一 ， ， 杨凤 １ ８ ） 男 硕士研究生 ， 主要研究方向 ： 天器产 品精密测量 。 航
・
２・
宇航 计 测技 术
２ １ 拄 ０１
重要 趋势 之一 。一 方 面 ， 日益 发 展 的各 种 大 型 复 杂 装备对 测 量提 出越 来越 高 的要求 ； 一方 面 ， 整个 另 在 测 量 流程 中还 有 相 当 多 的 环 节 没 有 规 范 化 和 程 序 化 ， 致 测 量 过 程 可控 性 弱 ， 量 可重 复 性 低 。 因 导 测 此 ， 复杂 大型 装备 的测 量规 划 阶段 ， 在 如何 快速 有效 地 规划 模拟 整个 测量 方案 以指导 实际 测量 过程 实施 显 得尤 为 重 要 。测 量 仪 器 与 待 测 目标 之 间 的空 间包 络 性与 可达 性是 大尺 寸测 量规 划过 程 中的两 个
《宇航计测技术》撰稿须知
增刊导弹舱体多余物检测系统设计-85-参考文献[1]戚乐.航天发动机多余物检测系统的研究[D].哈尔滨工业大学,2014.[2]王春玲,顿赛英,张成文,等.运载火箭多余物控制实践[C].第二届中国航天质量论坛论文集中国运载火箭技术研究院,2008:142-145.[3]熊涛.航天器总装多余物控制方法探讨[F].航天器环境工程，2006,(5)#277-281.DOI：10.3969.j.issn.16731379.2006.05.008.[4]张坤.航天控制器多余物检测系统设计[D].哈尔滨工业大学,2012.[5]李金萍.惯导系统产品装配多余物控制方法[J].航天制造技术,2011,(4)#65-67.[6]孙永玲，王兰涛,王育红，等.战术导弹活动多余物检测技术[J].航天工艺,2000,(4):8-13.[7]刘壮.短时脉冲声源定位技术研究[D].吉林大学,2016.[8]栾少文，龚卫国.公共场所典型异常声音的特征提取[J].计算机工程,2010,(7)#208-210.DOI：10.3969/j.issn.1000-3428.2010.07.072.[9]戚乐，赵国强，陈金豹，等.航天发动机多余物自动检测系统[J].宇航计测技术,2014,(1)#61-66,70.DOI：10.3969/j.issn.1000-7202.2014.01.014.[10]姚晓欣.环境异常状况声音特征研究[D].北方工业大学,2014B[11]翟国富，陈金豹，邢通，等.基于聚类分析的航天继电器多余物检测方法研究[J].振动与冲击,2013,(2)#71-75,134.DOI#10.3696/j.issn.1000-3835.2013.02.015.《宇航计测技术》撰稿须知—、征稿范围无线电、时间频率、电磁学、电离辐射、化学和光学等计量标准的设计、研制和计量测试技术、仪器仪表的检定维修技术、误差分析及数据处理技术;石英晶体器件的设计和研制、电子技术应用、自动化测量、国内外 计量信息、计量测试动态及发展趋势等。
非牛顿流体粘度测试方法及标准物质研究进展
还要求毛细管的尺寸、压力以及流量都具有精确
性，这使得毛细管绝对测量法测量步骤繁琐，测
量结果也不准确，应用范围较窄，只是在测量纯 水粘度标准时候才使用&现在应用较为广泛的是
毛细管相对测量法，其基本原理是通过与已知粘
度的标准液进行比较，从而获得流体粘度值的测
量方法。 在通常情况下，毛细管法只能测量低粘度的样
发展趋势进行了预测和展望。
关键词非牛顿流体粘度测量标准物质
中图分类号：0631.2
文件标识码:A
Research Progress of Viscosity Measurement Methods and Reference Materials foe Non-newtonian Fluids
SHAO Hony-fec LIU Yuan-jun REN Wan-jic GAO Yan-lc HU Guo-xiny DENG Wei-hua (InstCute 53 of China Ordance Industre Group, Jinan 250031, Chica)
2019 年
畴。凝胶推进剂作为一种典型的非牛顿流体，其 粘度与火箭发动机的正常运行关系极大 ，需要对 凝胶推进剂的粘度进行准确测量。而制备工程塑 料的重要原材料一合成树脂熔体的粘度对于配方 设计、加工工艺设计及产品质量具有重要影响，也 需要准确测量。
本文介绍了目前常用的几种非牛顿流体粘度 测量方法,和非牛顿流体粘度标准物质的研究应用 情况，可以为今后非牛顿流体粘度的准确测定提供 一定的借鉴&
非牛顿流体粘度测试方法及标准物质研究进展
邵鸿飞刘元俊任万杰高岩立胡国星邓卫华 (中国兵器工业集团第五三研究所，山东济南250031)
扌商要本文介绍了常用非牛顿流体粘度的测量方法如毛细管法、旋转粘度计法、旋转流变仪法等,对流变