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A Long-tune Natural Logarithm Method for CO2 Detection in Process Industrial Sites and Its Precision Enhancement at Low Concentration

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A Long-tune Natural Logarithm Method for CO2 Detection in Pr...

第35届中国过程控制会议

作者： Changsheng Zhang Lijuan Lan Rongzong Huang qiwu luo Chunhua Yang Weihua Gui School of Energy Science and Engineering Central South University

This paper discusses the feasibility of applying the natural logarithm method combined with long-tune spectroscopy（long-tune ln-WMS） for CO detection in process industrial sites. The study investigates the background signals present in the harmonics obtained using this method. The theory demonstrate that the background signal of the harmonic includes only the relative light intensity items and is related to the modulation depth but not the gas concentration with a nonlinear curve instead of linear in the long-tune ln-WMS. Light intensity fluctuations do not affect the harmonic signal. A measurement system based on the ln-WMS method is built and the experimental validations are conducted. The experimental results verify the theoretical predictions. The long-tune ln-WMS has high anti-interference ability and is suitable for gas monitoring in harsh environments, especially in areas with heavy dust or significant mechanical vibrations. The gas concentration detection results indicate that once the background signal is eliminated, accuracy can be achieved with a relative error below 0.5% compared to the conventional "2f/0f" method, whereas the error exceeds 5% without background subtraction. The background elimination method based on the long-tune ln-WMS, proposed in this paper, significantly enhances detection precision and is effective for trace gas detection（weak absorption） or overmodulation conditions. This method has potential applications in the field inspection of industrial production.

关键词： process industrial sites long-tune spectrum ln-WMS background signal RAM concentration measurement

Linear Convolutional Wavelength Modulation Spectroscopy

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Linear Convolutional Wavelength Modulation Spectroscopy

第35届中国过程控制会议

作者： Yu Xie Lijuan Lan Rongzong Huang qiwu luo Chunhua Yang Weihua Gui School of Energy Science and Engineering Central South University

This study introduces a novel Linear Convolution Wavelength Modulation Spectroscopy(LC-WMS) technique for demodulating absorption spectra. This method can directly obtain absolute harmonic signals related to gas concentration without the need of traditional lock-in amplifiers and low-pass filters, thereby simplifying the detection process. Simulation results demonstrate that appropriately increasing the cycles of the reference signal helps to reduce the noise of the harmonic *** findings indicate that the accuracy of LC-WMS in measuring CO2and H2O concentrations is comparable to that of conventional LIA techniques, with concentration errors of less than 5 ppm and 0.05‰, respectively. Moreover, long-term observations have shown that the method can be used for the detection of gases with large concentration fluctuations. Thus, it has potential applications in industrial field measurements.

关键词： Linear convolution harmonic demodulation gas detection LC-WMS

Multi-frequency Modulation Method for Optical Interference Suppression in TDLAS System

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Multi-frequency Modulation Method for Optical Interference S...

第32届中国过程控制会议(CPCC2021)

作者： Bingxing Zhou qiwu luo Zihuai Liu Chunhua Yang School of Automation Central South University

Online accurate detection of residual oxygen content in encapsulated medicine bottles is critical to ensure the integrity of the seal of sterile *** diode laser absorption spectroscopy(TDLAS) technology,as a new type of spectral detection technology,has become the main method for gas concentration detection with advantages of high detection sensitivity and ***,in actual production,there are various forms of noises in TDLAS *** studies mostly focus on solving the interference and random noise in the surrounding environment while neglecting the optical interference fringe ***,general processing methods designed for optical interference are always more complicated having weak timeliness and poor system *** this paper,we rationally explore the internal mechanism of optical interference and innovatively apply the multi-frequency modulation to the TDLAS ***,this methodology is successfully verified with encapsulated medicine vials on the actual oxygen concentration detection ***,the multi-frequency modulation method with optimized parameters produces competitive results,with 2.96 standard deviation and 36.979 dB SNR,which achieves better static stability and higher dynamic accuracy.

关键词： Tunable diode laser absorption spectroscopy(TDLAS) multi-frequency modulation optical interference

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基于定子单相开路故障的六相空间矢量PWM

中国电机工程学报 2019年第10期39卷 3016-3028页

作者：郑剑荣飞黄守道吕铭晟罗旗舞湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009

双Y移30°六相感应电机出现定子单相开路故障后,转矩和转速的脉动会增大。为减小脉动,提出一种具有容错能力的六相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。将出现开路故障的那套绕组的星形结点与逆变器直流... 详细信息

双Y移30°六相感应电机出现定子单相开路故障后,转矩和转速的脉动会增大。为减小脉动,提出一种具有容错能力的六相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。将出现开路故障的那套绕组的星形结点与逆变器直流母线中点连接;将32个定子绕组电压列矩阵通过一个新的五维正交矩阵,映射到d-q平面、z1-z2平面,得到32个基本矢量;通过优化模型构造出6个辅助矢量和一个等效零矢量,它们在z1-z2平面都为零;参考矢量由辅助矢量和等效零矢量来合成,参考矢量在z1-z2平面为零能抑制谐波电压,在d-q平面的轨迹为圆形能使转矩平稳。仿真和实验结果表明,有容错SVPWM转矩和转速的脉动范围分别是无容错SVPWM的30%和25%,有效提高系统的缺相运行性能。

关键词：六相电机开路故障空间矢量脉宽调制辅助矢量缺相运行

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基于传感器数据融合的倾斜角度测量方法研究

仪器仪表学报 2017年第7期38卷 1683-1689页

作者：史露强何怡刚罗旗舞何威合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

倾斜角度的测量精度直接决定了状态控制系统的工作效果。在单一传感器测量倾斜角度的研究基础上,探讨了传感器数据融合技术用于倾斜角度测量的方法。首先分析基于加速度计和陀螺仪测量倾斜角度的原理,并研究加速度计和陀螺仪测量结果的... 详细信息

倾斜角度的测量精度直接决定了状态控制系统的工作效果。在单一传感器测量倾斜角度的研究基础上,探讨了传感器数据融合技术用于倾斜角度测量的方法。首先分析基于加速度计和陀螺仪测量倾斜角度的原理,并研究加速度计和陀螺仪测量结果的频率特性;然后根据加速度计和陀螺仪测量结果的频率特性选定互补滤波器作为数据融合的方法;最后选定量子粒子优化群(QPSO)算法作为互补滤波器的参数寻优方法,并对比量子粒子优化群算法和粒子群优化算法的参数寻优效果。实验结果表明,互补滤波器可以在广泛频域范围内准确测量倾斜角度值,并且量子粒子群优化算法相对于粒子群优化算法具有更好的参数寻优效果。

关键词：倾斜角度数据融合互补滤波器量子粒子群优化算法

基于FPGA双通道高速数据采集系统的设计与实现

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计算机测量与控制 2010年第11期18卷 2656-2658页

作者：罗旗舞黎福海湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

在高性能数据采集系统的设计中,经常遇到两个问题:高采样率情况下,因串扰严重使采样数据不可靠;对输入信号幅度的自适应需要额外硬件开销,增大系统的复杂性;该设计以FPGA器件XC3S500E为核心,选用数据采集芯片MAX12529进行高速双路同步采... 详细信息

在高性能数据采集系统的设计中,经常遇到两个问题:高采样率情况下,因串扰严重使采样数据不可靠;对输入信号幅度的自适应需要额外硬件开销,增大系统的复杂性;该设计以FPGA器件XC3S500E为核心,选用数据采集芯片MAX12529进行高速双路同步采样,配置MicroBlaze处理器管理各模块,构成一个双通道高速实时数据采集系统;在FPGA内部实现delta-sigma算法的DAC,实现增益实时控制;在采样率为100Msps时,ADC所有位数均有效;系统从合理端接、码型选择和差分时钟等技术细节方面解决了以上问题。

关键词：高速数据采集 FPGA MAX12529 MicroBlaze

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基于多次谐波联合分析的气体浓度反演方法

光学学报 2019年第10期39卷 327-334页

作者：刘紫怀阳春华罗旗舞朱高峰中南大学自动化学院湖南长沙410083 湖南人文科技学院信息学院湖南娄底417000

鉴于2次谐波外的其他谐波成分中依然蕴含着浓度信息,提出了基于2次+4次谐波、2次+4次+6次谐波、2次+4次+6次+8次谐波的三种浓度反演方法,推导出各自的气体浓度反演表达式,评估了所提反演方式对应的最佳调制度,分析了气体浓度检测系统中... 详细信息

鉴于2次谐波外的其他谐波成分中依然蕴含着浓度信息,提出了基于2次+4次谐波、2次+4次+6次谐波、2次+4次+6次+8次谐波的三种浓度反演方法,推导出各自的气体浓度反演表达式,评估了所提反演方式对应的最佳调制度,分析了气体浓度检测系统中噪声干扰的主要存在形式,在理论上证明了所提出的联合多次谐波分析方法可以显著提升噪声抑制能力,并给出了用于参考的实验方案。仿真结果表明:与基于2次谐波峰值的浓度反演方法相比,2次+4次谐波可以使浓度反演误差降低31.38%,2次+4次+6次谐波可以使浓度反演误差降低42.03%,2次+4次+6次+8次谐波可以使浓度反演误差降低47.45%。

关键词：光谱学谐波联合分析可调谐半导体激光吸收光谱洛伦兹线型展开气体浓度反演

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热轧带钢表面缺陷特征提取方法综述

冶金自动化 2022年第5期46卷 1-19页

作者：苏姣姣罗旗舞中南大学自动化学院

热轧带钢是钢铁冶金领域的重要基础材料，自动视觉检测(automatic visual inspection, AVI)对确保其表面质量具有举足轻重的作用。热连轧生产线存在高温、粉尘、油渍、水雾、频繁震动等多类干扰，如何在此类复杂工业环境中提取紧致、稳... 详细信息

热轧带钢是钢铁冶金领域的重要基础材料，自动视觉检测(automatic visual inspection, AVI)对确保其表面质量具有举足轻重的作用。热连轧生产线存在高温、粉尘、油渍、水雾、频繁震动等多类干扰，如何在此类复杂工业环境中提取紧致、稳定的表面缺陷特征是确保AVI检出率和可靠性的关键前提。通过回顾70多篇文献，聚焦轧制速度高且检测环境恶劣的板带钢产品——热轧带钢，对其表面缺陷特征提取方法进行了系统综述。根据算法流程，首先介绍了针对光照非理想、伪缺陷频发问题的图像预处理方法，然后从传统特征、深度特征提取两个方面开展了归纳总结工作，最后对表面缺陷特征提取对源图像质量提升、多层级特征提取、轻量模型构建、嵌入现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)加速方面给出了发展趋势展望。

关键词：热轧带钢表面缺陷特征提取图像预处理深度学习

基于注意力机制的CNN-BIGRU短期电价预测

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同方期刊数据库

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电力系统及其自动化学报 2024年第3期36卷 22-29页

作者：杨超冉启武罗德虎豆旺陕西理工大学电气工程学院汉中723001

针对短期电价预测的复杂性和精确度较差的问题,本文提出一种基于注意力机制的卷积神经网络和双向门控循环单元网络的短期电价预测模型。该模型将历史电价数据经过数据预处理后作为输入,首先利用卷积神经网络提取历史电价序列中的特征;其... 详细信息

针对短期电价预测的复杂性和精确度较差的问题,本文提出一种基于注意力机制的卷积神经网络和双向门控循环单元网络的短期电价预测模型。该模型将历史电价数据经过数据预处理后作为输入,首先利用卷积神经网络提取历史电价序列中的特征;其次,将提取的特征向量构造成时间序列输入到双向门控循环单元网络,充分挖掘特征内部的变化规律进行训练;然后,引入注意力机制来突出重要信息的影响并赋予权重,利用注意力机制对双向门控循环单元网络每个时间步的输出进行加权求和;最后,在全连接层通过激活函数计算输出最终预测值。通过实例验证了本文所提模型的准确性。

关键词：电价预测注意力机制卷积神经网络双向门控循环单元网络