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基于TMR传感器阵列与数值积分的电流测量技术研究

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电测与仪表 2024年第5期61卷 204-211页

作者：范伟欣李开成陈浩肖贤贵陈西亚华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心武汉430074

为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器... 详细信息

为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器的系统结构和硬件电路;制作了测量装置样机,搭建了实验平台,并进行了性能测试。结果表明,文中提出的方案具有较高的测量精度和抗外磁场干扰能力,在无聚磁环的情况下,0~16 A电流测量范围内最大相对误差分别为直流0.31%和工频交流1.00%,在电流导线位置和传感器姿态发生变化时仍能保持较高精度。

关键词：电流测量隧道磁阻效应传感器阵列数值积分

基于传感器阵列及神经网络算法的NH_(3)和NO_(2)混合气体体积分数识别

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传感器与微系统 2024年第10期43卷 150-154页

作者：包叶朋张毅然陈婷湛日景林赫新能源动力研究所教育部重点实验室上海交通大学上海200240

针对电阻型气体传感器具有的交叉敏感性,开发了基于WO_(3)传感器阵列及神经网络算法的NH_(3),NO_(2)混合气体体积分数预测技术。采用火焰合成法合成了La掺杂的WO_(3)敏感材料并制备了气体传感器,与商用MQ—137电阻型气体传感器组成阵列... 详细信息

针对电阻型气体传感器具有的交叉敏感性,开发了基于WO_(3)传感器阵列及神经网络算法的NH_(3),NO_(2)混合气体体积分数预测技术。采用火焰合成法合成了La掺杂的WO_(3)敏感材料并制备了气体传感器,与商用MQ—137电阻型气体传感器组成阵列。通过提取特征值、神经网络训练,构建传感器阵列输出与气体体积分数的映射模型,并使用该模型由传感器阵列的响应结果对NH_(3),NO_(2)混合气体进行体积分数预测。实验结果表明:经训练后的神经网络能对NH_(3),NO_(2)混合气体中各组分体积分数进行有效预测,平均预测误差分别为3.64%和2.48%。本文所开发的传感器阵列及神经网络算法有效避免了电阻型传感器选择性差的局限,实现了对NH_(3)和NO_(2)混合气体的高效识别和体积分数测量。

关键词：传感器阵列二氧化氮氨气交叉敏感性神经网络算法

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TMR传感器阵列抗干扰测量电流新方法

传感器与微系统 2024年第6期43卷 113-116页

作者：武新章樊珂李深旺孟志杰郭平辉张冬冬广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 广西大学电气工程学院广西南宁530004

隧道磁阻(TMR)传感器测量电流时易被其他磁场干扰,导致测量失准。为了解决这个问题,本文提出了一种三传感器阵列设计。通过对磁场表达式进行空间离散傅里叶变换,建立超越方程组求解测量电流。对该方法进行了数学建模、数值模拟实验、有... 详细信息

隧道磁阻(TMR)传感器测量电流时易被其他磁场干扰,导致测量失准。为了解决这个问题,本文提出了一种三传感器阵列设计。通过对磁场表达式进行空间离散傅里叶变换,建立超越方程组求解测量电流。对该方法进行了数学建模、数值模拟实验、有限元分析和实验分析。实验结果表明:当测量电流为100 A、干扰电流为700 A时,数值模拟的最大误差为2.98×10^(-15);有限元分析阵列各种角度下的最大误差小于1%;在80 A的量程范围内,实验分析的最大误差为2.02%。这验证了该方法的有效性。

关键词：电流测量隧道磁阻效应传感器阵列

基于多传感器阵列的水果分类及新鲜度检测方法研究

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基于多传感器阵列的水果分类及新鲜度检测方法研究

作者：李书贤天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

多传感器阵列技术作为一种新型水果品质检测手段,具有便携和无损的优点。因此,本文基于多传感器阵列展开水果分类及新鲜度检测研究,主要工作内容为:1.根据测试样本的目标气体选择相应的气体传感器,按照子系统化、微型化的思路构建了水... 详细信息

多传感器阵列技术作为一种新型水果品质检测手段,具有便携和无损的优点。因此,本文基于多传感器阵列展开水果分类及新鲜度检测研究,主要工作内容为:1.根据测试样本的目标气体选择相应的气体传感器,按照子系统化、微型化的思路构建了水果分类及新鲜度检测系统的电路、气路、检测和控制模块。根据水果的特征挥发性气体选择传感器并设计了检测阵列,在传统电路的基础上增加差分电路改善响应精确度,通过子系统化设计完成了水果分类和新鲜度检测系统的气路设计。系统的硬件主要包括电路、气路和检测模块。传感器阵列系统能够有效采集,检测和发送带有水果气味信息的电压信号。2.使用目标气体标定传感器,利用传感器阵列采集了样本气味信息,从集体响应和单个特征传感器响应的角度分析了输出曲线,建立了人体感官评价模型。根据水果的特征气体对传感器进行标定,设计检测系统对2种水果进行了实际测试,将测试所得的气味信息传至上位机进行对比分析。传感器阵列表明不同品种水果的响应曲线存在差异,不同新鲜度水果的响应曲线也大不相同。实验验证了人体感官评价的标准,表明了本文搭建的系统可以与人体感官评价建立联系。3.利用集成学习算法模型开发了一套基于水果品种的识别模型,利用实际数据对品种识别模型进行了识别效果验证。将不同品种的水果响应数据提取特征值,使用优化后的数据对多个单一机器学习模型进行训练。利用集成学习框架融合多种单一算法,通过Pearson系数计算模型相关性,选择相关性低的机器学习作为集成模型的元学习器,结果表明集成学习模型对水果分类的准确率为99%,基于集成学习的识别模型能对水果品种做出有效判断,具有较大的应用潜力。4.针对水果的新鲜度变化情况设计相应的新鲜度检测实验,利用深度学习和优化的机器学习对实验数据进行分析。根据感官评价专家的评价标准将水果分为6个新鲜度等级。利用实际测试数据建立深度学习和机器学习模型。结果表明深度学习算法对水果新鲜度识别的正确率可达97%。对于原始机器学习模型,通过仿生优化算法对其核心参数进行寻优并自动设置最优参数,优化后的机器学习对水果新鲜度识别的正确率为99%,具有很好的应用前景。

关键词：传感器阵列水果分类水果新鲜度检测气味模式识别

利用高阶累积量相关性的地震波传感器阵列目标检测方法

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宜宾学院学报 2024年第6期24卷 38-45页

作者：徐朋豪占群峰熊抒豪刘小梅中国人民解放军91007部队上海200136

针对传统决策级判决检测方法虚警率高、信息浪费的问题,提出一种远场环境下可有效消除噪声影响的基于高阶累积量矩阵相关性目标检测方法:通过在传感器节点端设定一个发送数据的触发门限,预先对参与融合检测的传感器节点个数进行约束,融... 详细信息

针对传统决策级判决检测方法虚警率高、信息浪费的问题,提出一种远场环境下可有效消除噪声影响的基于高阶累积量矩阵相关性目标检测方法:通过在传感器节点端设定一个发送数据的触发门限,预先对参与融合检测的传感器节点个数进行约束,融合中心在收到节点发送的数据后,计算信号的四阶累积量构建累积量矩阵,并构建相关性统计量作为融合检测的判决统计量;利用临近节点信号累积量矩阵列向量之间的相关性,结合判决统计量得到在恒虚警概率下的检测门限,判断目标是否存在,实现对目标的融合检测.仿真发现其在不同噪声环境下能有效检测出目标,且检测性能优于现有检测方法.

关键词：高阶累积量相关性融合检测传感器阵列

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传感器阵列预测空域多信号分类目标定位跟踪

仪器仪表学报 2012年第5期33卷 970-975页

作者：张星王雪刘长清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

目标定位跟踪技术广泛应用于军事民用领域,是当前研究的热点与难点。提出了一种空域多信号分类-自回归粒子滤波(multiple signal classification autoregressive particle filter,MUSIC-ARPF)方法,定位跟踪地面目标。该方法使用多信号分... 详细信息

目标定位跟踪技术广泛应用于军事民用领域,是当前研究的热点与难点。提出了一种空域多信号分类-自回归粒子滤波(multiple signal classification autoregressive particle filter,MUSIC-ARPF)方法,定位跟踪地面目标。该方法使用多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法估计目标波达方向(direction of arrival,DOA)并计算目标信号源位置,利用自回归(autoregressive model,AR)模型和粒子滤波(particle filter,PF)算法预测信号源下一时刻位置,进而自适应选择通带与阻带扇面进行空域滤波,同时调整MUSIC算法中谱峰搜索区域,提高DOA估计的分辨率,减少目标定位的扫描域。实验结果表明,空域MUSIC-ARPF方法能够减少目标定位时间,提高目标跟踪精度。

关键词：传感器阵列空域滤波目标定位跟踪多信号分类自回归粒子滤波

传感器阵列六自由度振动测试数值积分误差消除方法研究

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振动与冲击 2014年第16期33卷 115-119页

作者：陈海龙汪伟军械工程学院一系石家庄050003

利用多个加速度计组成的传感器阵列进行复杂振动测试,多组加速度计测试值可求解被测物质心线加速度及相对载体坐标系三轴方向转动角速度。对角速度、线加速度积分可求解被测物任意时刻相对于固定坐标系位置及姿态,达到六自由度复杂振动... 详细信息

利用多个加速度计组成的传感器阵列进行复杂振动测试,多组加速度计测试值可求解被测物质心线加速度及相对载体坐标系三轴方向转动角速度。对角速度、线加速度积分可求解被测物任意时刻相对于固定坐标系位置及姿态,达到六自由度复杂振动测试目的。针对积分过程中存在积分误差及随测试时间增加积分误差迅速增大导致速度、位移信号严重偏离实际问题,利用EMD分解获得多组经验模态分量(IMF),据IMF分量频率不同判断出积分误差成分并分离,获得实际积分结果。

关键词：传感器阵列振动测试积分误差 EMD

传感器阵列对岩体微震/声发射源定位精度的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第1期33卷 254-274页

作者：黄麟淇吴欣李夕兵王少锋中南大学资源与安全工程学院长沙410083

随着开采深度增加,岩体动力灾害日益突出。微震监测已成为岩爆、顶板坍塌等岩体动力灾害监测的重要技术手段。传感器阵列布设作为信号采集的第一步,严重影响信号源的定位精度。讨论和总结有关由传感器阵列布设引起的微震(MS)和声发射(AE... 详细信息

随着开采深度增加,岩体动力灾害日益突出。微震监测已成为岩爆、顶板坍塌等岩体动力灾害监测的重要技术手段。传感器阵列布设作为信号采集的第一步,严重影响信号源的定位精度。讨论和总结有关由传感器阵列布设引起的微震(MS)和声发射(AE)震源定位误差的重要研究,并分析传感器数量、传感器布设形态以及传感器与震源距离对MS/AE源定位精度的影响机制。随后,结合工程实践和实验室测试,给出传感器阵列的一些布设原则,并通过现场应用进行验证。另外,综合考虑影响传感器阵列布设数量、形状和距离的因素,找到最优布置方案,可大幅度改善信号采集效果,提高信号源定位精度。最后,对提高MS/AE源定位精度所面临的挑战和传感器阵列方面相应的应对策略进行展望。

关键词：微震监测声发射传感器阵列源定位精度

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传感器阵列中阈上随机共振现象的仿真研究

传感技术学报 2006年第3期19卷 854-857页

作者：刘军浙江大学生物医学工程系生物医学工程教育部重点实验室杭州310027

研究了具有阈值特性的传感器阵列中的随机共振现象。使用相关系统数被来衡量输入随机信号和输出响应之间的非线性匹配程度。这一测度反映了输出与输入之间的信息转换率,因此可被用来考察阈值系统中的随机共振现象。文中从单个阈值单元... 详细信息

研究了具有阈值特性的传感器阵列中的随机共振现象。使用相关系统数被来衡量输入随机信号和输出响应之间的非线性匹配程度。这一测度反映了输出与输入之间的信息转换率,因此可被用来考察阈值系统中的随机共振现象。文中从单个阈值单元模型出发,通过对输出信号进行估计,得出了噪声作用下输出随机变量与输入随机变量之间的相关系数。仿真结果表明在该类系统中,不但存在有阈值下的随机共振现象,而且也存在阈值上随机共振现象。

关键词：传感器阵列阈值特性相关系数阈值上随机共振