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电源纹波测试方法范例(12篇)

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电源纹波测试方法范文篇1

【关键词】桥梁工程;预应力;施工技术

【abstract】onlydevelopmentforthebridgeengineeringconstructionlevelinChinaatthepresentstageofthepresentsituationofthemeasuresforqualityassuranceandconstructiontechnologymeasurescaneffectivelyensuretheprestressedreinforcedconcretetechnologyandhighperformanceconcretetechnologyintheconstructionofthebridgeengineeringapplicationgetsufficientplay.Thisarticleillustratesthebridgeengineeringprestressedconstructionattentionpoints,thebridgeengineeringprestressedconstructiontechnicalanalysis.

【keywords】bridgeengineering;Prestressed;Constructiontechnology

中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:

在近年来桥梁工程施工中,预应力钢筋混凝土技术和高性能混凝土技术已经并驾齐驱成为了两项具有划时代意义的混凝土技术,其对桥梁工程的发展也起到了极为重要和积极的意义。只有开发出符合现阶段我国桥梁工程施工水平现状的质量保证措施和施工技术措施,才能有效地保证预应力钢筋混凝土技术和高性能混凝土技术在桥梁工程施工中的应用得到充分的发挥。随着桥梁工程预应力施工技术的持续发展,我国桥梁工程建设事业将会走向更加辉煌的明天。

一、桥梁工程预应力施工的注意要点

1、桥梁工程预应力施工容易出现的问题

(1)预应力构件张拉前出现裂缝问题

预应力构件张拉前出现的裂缝问题通常是构件由于温差引起收缩造成裂缝的,并且钢筋砼结构在使用过程中出现裂缝是不可避免的,因此在预制场内的构件要尽量防止裂缝的产生。

(2)波纹管堵塞

堵管主要指在混凝土浇筑后波纹管出现堵塞的现象。波纹管堵塞会使得后期预应力钢绞线穿束无法穿过或张拉预应力时,造成钢绞线实际值与工程设计值存在差距,这样既影响了工程进度又耗费了人力物力。产生波纹管堵塞的原因是施工人员在施工过程中没有严格按照规范要求安装波纹管,引起波纹管定位不准确造成弯折,接头松动,脱开漏浆;或者是在浇筑过程中,施工人员操作不当,波纹管被踩、挤、压瘪造成波纹管破裂,造成混凝土水泥浆渗入到波纹管而堵塞了波纹管。另外,波纹管本身的质量缺陷,波纹管存在孔洞,也会引起水泥浆渗漏造成的堵管。

(3)孔道堵塞问题

由于预留孔道堵塞或塌陷,造成了预应力钢筋不能顺利通过,影响张拉的效果,进而影响灌注施工过程质量。在水泥还尚未凝固之前就抽芯是造成这种情况的原因,这样就导致强度,如果抽芯太迟,还可能造成橡胶抽拔管被拔断的情况出现。

(4)后张预应力结构张拉力控制的问题

由于预应力施工不够规范,不能正确控制张拉力,将对预应力桥梁质量产生较大影响。一般情况下,张拉作业是同时控制张拉力和预应力筋伸长量,以张拉力为主,通过伸长值校核张拉力。通常情况下张拉力的计量是采用1.5级油压,计量误差过大,加上多数张拉人员未经过专业的培训,而且大部分张拉人员未经专业培训,施工时不够专注,很容易出现较大误差。尤其在多束张拉时,因为每束张拉力都不一样,往往在计算预应力筋的伸长值时不准确,弹性模量取值不规范,不能将伸长量控制到规范规定的范围内,从而影响工程的张拉力。

2、解决措施

(1)保证施工质量的措施

在施加预应力至锚固后封端期间,若没有采取有效的屏蔽措施,禁止操作人员在锚具正前方活动。在张拉过程中,测量伸长值或拆卸工具锚时,操作人员应站在千斤顶侧面,应禁止非预应力施工人员进入张拉区域。

从开始张拉到孔道压浆完毕的整个过程中,要防止敲击锚具、钢绞线和碰撞张拉设备。在张拉过程中,若发现张拉设备运转声音异常,必须立即停机进行检查维修。设定油压泵上的安全阀,调至在最大工作油压下能自动打开的状态。油压表安装必须紧密满扣,保证油泵与

千斤顶之间采用的高压油管连同油路的各部接头完整紧密,油路通畅,在最大工作油压下保持5分钟以上不能漏油。若发现问题应及时修理更换。

压浆人员必须站在锚具两侧进行施工操作,不能正对锚具,不能踩踏高压油管。压浆时要采取有效措施保护好墩柱,避免浆液喷洒在墩柱上。在使用张拉设备前,要对高压油泵、千斤顶进行空载测试,无异常情况才能正式使用。使用高压油管前进行耐压试验,通过测试后才能使用。电器设备由专人负责管理,电闸箱应符合技术要求,电源线在使用前应进行测试,不得违章作业,施工结束后必须将总电源切断,遮盖所有电器设备,并严格遵守施工现场的用电规定。操作人员需带防护眼镜防止在切割钢绞线时砂轮片破碎伤人,在施工过程中避免工具或器械从高空坠落后伤人。

(2)防止裂缝的措施

控制构件内外过大的温差是为防止裂缝产生的关键,因为裂缝是由表面温度造成的。延长薄壁构件要拆模时间,在预制构件和台座之间要涂隔离剂防止粘接,防止构件热胀冷缩时影响构件。

(3)防止堵管的措施

要解决堵管问题,首先应通过预应力筋曲线坐标确认堵管的位置,利用冲击钻,在避开主筋位置处进行缓慢开孔,清除波纹管中的水泥浆,以促使波纹管中的钢绞线能顺利通过并自由伸缩的目的。为了避免堵管问题的发生,首先在施工前认真检查波纹管质量,并确认波纹管的安装位置,认真检查套管接头以及密闭性,做好在浇筑混凝土过程中保护好波纹管的工作。

二、桥梁工程预应力施工技术分析

1、孔道成形

预埋塑料和金属波纹管等方法都能使预应力管道成形,可以开始铺设波纹管的前提是成功安装框架梁支承筋后。波纹管穿进梁端,和腹板箍筋焊接在一起,达到定位的效果。使用把两根波纹管连接在一起的大一号,长度为300—350mm的波纹管接头。套管中间就是连接口,为了避免接缝处漏浆,可以在接口处缠绕3层宽塑料胶带,达到密封的效果。要保证两根波纹管连接的地方足够紧,否则在穿筋时出现翻皮现象。波纹管处在孔道端部和预埋铸铁承压垫板喇叭管相接的地方,防止接缝漏浆的现象的出现。

2、下料

电源纹波测试方法范文篇2

本文介绍在开关模式电源中利用数字电源技术实现省电的方法。输入线路电压范围内的开关频率控制

开关模式电源的主要功率损耗源包括:开关损耗、磁芯损耗、铜损耗、栅极驱动损耗和流经电容ESR的纹波电流。开关频率会对这些损耗产生直接影响。本节说明如何优化开关频率以降低功率损耗,同时保持整体性能不变。

以全桥拓扑结构为例,输出电感的峰峰值电流纹波为

I=(Vin×D×(1-2D))/(n×Lo×fsw)(1)

式中,Vin是输入电压;D是占空比;n是匝比;Lo是输出电感;fsw是开关频率。

图1举例说明了输出电感电流纹波与输入电压的关系。可以看出,输出电感电流以非线性方式随着输入电压而变化。为了满足输出纹波要求,开关频率应足够高,以使最大输入电压时的I保持在限值以内,但在大多数输入电压情况下,效率无法达到最优水平。

如果我们通过一个算法来使开关频率发生变化,就可以在线路电压较低时降低开关频率。这样,电源既能实现高效率,又能使输出电流纹波保持在可接受的范围内。利用数字电源控制器可以轻松实现这种算法。

自适应死区控制

适当的死区设置对于提高效率十分重要。死区过长,会增大硬开关和体二极管的高导通损耗所引起的功率损耗。死区过短,会增大交叉导通所引起的功率损耗。为了实现高效率,优化死区是必要的。但在不同的工作条件下,死区优化值也不同。例如,在满负载条件与轻负载条件下,或者在高线路电压条件与低线路条件下,死区优化值是不同的。

为了解决这一问题,需要引入自适应死区控制功能。一种简单的解决办法是根据不同的输出电流阈值提供多个死区设置。通过对这些设置进行编程,可以优化不同负载条件下的死区。图2举例说明了如何根据负载电流设置死区。

轻负载模式和深度轻负载模式

为在整个负载范围内实现省电,可以将开关电源设置为不同的工作模式,包括正常模式、轻负载模式和深度轻负载模式。在不同的工作模式下,同步整流器采用不同的工作方案。

当电源在中高负载下工作时,使能正常模式。同步整流器与全桥PwM(脉宽调制)通道互补。当负载降为满负载的20%~30%时,使能轻负载模式。这种模式下,同步整流器仍然有效,但它与全桥PWM通道同相。当负载非常小时,可以使能深度轻负载模式。在这种模式下,同步整流器禁用。

利用负载电流信息,可以为数字电源控制器设置不同的轻负载和深度轻负载阈值。图3显示了正常模式、轻负载模式和深度轻负载模式的工作情况。

切相控制

交错技术可改善电路效率,减小输出电流纹波,提高有效纹波频率,降低输出滤波器电容要求。交错方法还能显著降低输入滤波器电感和电容要求。两相并行工作可降低满负载下的导通损耗,但会提高轻负载下的开关损耗。一相关闭时,导通损耗会提高,但开关损耗会降低,从而在轻负载下获得更高的效率。通过监控输出电流,可以实现对相数的实时优化。用户可以更改切相(phaseshedding)的负载电流阂值。

在两相系统中,控制器应能利用交错相位工作,还能平衡电流并增加相位或进行切相。利用数字控制技术,可以在控制器中轻松实现这些功能。图4显示了在轻负载条件下利用切相控制提高效率的实验测试结果。

冷冗余

在空闲模式和其他低功耗条件下,为了提高系统能效并实现省电,需要引入冷冗余模式。在这种模式下,控制电路仅仅激活省电所需的电源模块,其他电源模块关闭,处于待机状态。一旦负载变大,或者在用电源发生故障,就可以激活冗余电源。

为实现冷冗余,开关电源控制器应能在不同情况下监控系统并控制电源。例如,数字控制器能够检测负载和故障条件,然后采用不同的软启动时序激活待机电源。与模拟解决方案相比,数字电源技术更灵活,能够对冷冗余进行智能控制。

电源纹波测试方法范文

关键词:HGT-1型表面裂纹检测仪;电路原理框图;磁感应线

中图分类号:TH117文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)22-0028-03

0引言

随着铁路的高速重载,钢轨伤损呈现多样化和快速发展。提速以来钢轨表面伤损及近表面缺陷明显增加,由此引发的横向裂纹断轨事故更是引起了各级领导及有关人员高度重视,以前不被人们注意的小问题成了危及安全生产的大隐患。经过论证,对表面伤损及近表面缺陷较敏感的漏磁检测方式应该是首选。根据研制断轨速查仪的经验很快确定了方案,展开了表面裂纹检测仪的研制。

1技术方案

2006年初,确定了“HGT-1型表面裂纹检测仪”项目科研成果研究小组,并得到上级专业技术部门的支持。经多方查寻资料,设计方案,确定了技术方案。

1.1设计要求

根据漏磁探伤要求,该仪器应具备以下七种功能特点:

非接触检测方式;不存在检测头磨损,横向裂纹检测灵敏

度高;可实现缺陷的初步量化(LED数码显示伤损大小);有峰值检测和记忆功能(确保显示最大伤损)。具有声光两种同时显示报警功能;重量轻、便携带;配有手动检测头,方便伤损校对。

1.2工作原理

漏磁检测的原理是通过永磁体、导磁体及钢轨行成磁回路,局部钢轨受到磁场的激励时,因其导磁率高磁阻小,磁力线几乎都集中在钢轨内部,若钢轨内部材料分布均匀,则磁力线也均匀(如图1所示)。假若被磁化的局部钢轨中存在缺陷,如小孔、裂纹等,在缺陷处磁力线会发生弯曲,使局部磁场发生畸变(如图2所示),当霍尔探头处于畸变磁场中时,便会采集到与裂纹成对应关系的霍尔电压,数据经计算机处理,进行识别、比较、判断裂纹的性质和大小。

1.3构造

HGT-1型表面裂纹检测仪由车体(主放大器、识别、控制、复位及声光报警电路)、走行轮、信号检测盒(特形恒磁体、信号检测头、前置放大电路)、手柄等几部分组成。

1.4主要技术参数

检测灵敏度深度不小于1.5mm表面裂纹

电源电压9V

工作电流检测电流:20mA;报警电流:400mA

报警阀植五档可调

检测速度1m/s

连续工作时间大于8小时

使用环境温度为-30℃~-50℃

外形尺寸350mm(长)×110mm(宽)×150mm(高)

重量3kg

数显范围0~19(mm)

2制作和试验

2.1整体方案确定

(1)首先由恒磁体对钢轨进行局部磁化,形成主磁场。在遇到伤损时,根据漏磁原理会产生一个漏磁场。检测头拾取微弱的漏磁信号经前置放大后送检波、主放大器、杂波抑制及控制电路处理,最后驱动报警电路发出声光报警指示缺陷存在。

(2)电路原理框图(如图3所示):

(3)根据缺陷检测要求制定了该装置的整体设计方案,其组成主要包括信号检出系统(磁化、提取畸变磁场信号)、识别显示系统(电源、前置放大、主放大、信号比较、变换、显示等电路(、报警复位系统。围绕三个系统我们开始了漏磁探伤仪的研制活动。

2.2信号检出系统的研制

首先,我们要确定磁化方式和强度,通过查阅相关资料,分别对交流磁化、直流磁化、复合磁化和综合磁化多次比较实验,最终选用了检测深度大,缺陷信号幅度与深度有较好比例关系,系统功耗相对较小的永磁磁化方式。在此基础上制作检测头(如图4所示),提取断缝漏磁信号。经过反复实验终于取得了满意的结果,完成了信号的检出。

2.3放大滤波电路的研制

本电路要将检测头得到微弱信号进行放大,为滤波识别电路提供足够的信号幅度,必须有很高的电压增益、良好的线性和信噪比。为了能满足要求,我们通过查阅资料、设计电路,经过大量的实验和筛选,制定了初步方案:(1)由场效应管进行第一级放大完成阻抗变换;(2)前置放大采用美国BB公司的高性能仪器放大器,低通滤波和增益控制则采用被众多探伤仪厂家首选的优质集成电路AD603,并增加与之匹配的供电电路。这样一来,虽然电路制作难度和设计成本相应增加,但通过大家的努力,获得了令人满意的电气性能,给后续工作奠定了坚实的基础。对该仪器的顺利研制,起到至关重要的作用。

2.4电源的选配与变换电路

根据设计要求最后我们选用了性能优良、免维护锂电池组作为电源。为了满足各部分电路对电源的不同需求,使用了高效的DC-DC和负电源变换电路,并进行稳压和恒流,实现了对不同电路的供电。

2.5识别显示电路

单片机根据走行速度和缺陷大小,对放大器的增益进行跟踪和控制,保证仪器对大小缺陷都有较高的检出和区分能力。为了显示功能更加完善我们增设了峰值检测和记忆电路,使该仪器拥有了LED即时显示(指示缺陷位置),延时显示(指示缺陷大小)。为了更加直观的显示伤损深度,我们又将检测结果再次存储,模数转换后由驱动数码管伤损深度。

2.6报警复位电路

仪器发现伤损能发出声光提示。并有多档报警阀值设置和手动复位功能。

2.7车体组装

根据本仪器使用需要,在车体制作过程中,为避免震动引起的部件松动影响工作,我们采用了高强度铝合金全铆固结构,使整车达到不加油、免维护,抗震动。

走行轮为尼龙压铸而成,经久耐用。为了方便操作便于携带配备了美观实用的不锈钢折叠手柄。并增设了短轨地段方便实用的手柄复位功能。整体组装测试和一个多月使用,此仪器工作可靠,性能稳定,能够满足设计的整体要求。

2.8图形

3应用

HGT-1型漏磁探伤仪样机于2009年9月至10月在侯马北探伤车间,运城、沁水探伤工区进行了试用,认为该仪器有以下优点:(1)构思新颖,运用了电子线路的成熟技术,有独创性,据了解局内无同类检测装置;(2)对钢轨表面伤损及近表面缺陷探测灵敏度高,为防止漏检、误判,起到了积极的推动作用;(3)声光报警和伤损数显功能,非常直观;(4)在现场使用中,性能稳定,显示准确。受到一线工作人员好评。

4效果

该仪器自2009经同年9月至10月在运城、沁水探伤工区的试用,取得了明显良好的安全效果,表现为:(1)试用中,探伤作业人员的标准化意识提高,违规操作次数减少,据统计2009年8月份1个月使用,发现焊补层下裂纹4处,配合超声波仪器对鱼鳞伤校对判废钢轨15处;(2)试用中,工作性能可靠,对探伤判伤的确起到了积极作用;(3)运用成熟的电子线路技术,结构新,有独创性,制作费用低,经济实用,能解决探伤工作中的具体问题,具备较高的推广应用价值。

5鉴定

2010年6月9日,由太原铁路局科委组织有关专家,对侯马北工务段研制的“HGT-1型钢轨表面裂纹深度检测仪”进行了技术鉴定。鉴定委员会在观摩了设备演示、听取了课题组的有关报告后,经过认真讨论,形成以下鉴定意见:

(1)该仪器采用漏磁原理,应用数字集成电路及单片机技术,实现对钢轨表面裂纹深度的非接触式检测,是一种新型的钢轨表面裂纹深度检测仪器。

(2)该仪器具有峰值显示及声光报警功能,操作简便。

(3)该仪器结构简单,体积小,重量轻,检测速度快,便于现场使用。

课题组提供的技术资料基本齐全,同意通过技术鉴定。该成果达到国内先进水平。

6不足之处

建议加强现场操作使用,增加检测结果的存储输出功能。

参考文献

[1]北京铁路局北京科学技术研究所.铁路专用金属磁记忆检测仪的研制及初步应用[J].中国铁道科学,2005,26(1).

[2]北方交通大学.钢轨连续非接触硬度检测的研究[J].试验技术与试验机,2002,42(3).

[3]60公斤/米钢轨闪光接触焊焊缝超声波、电磁探伤技术及工艺,[项目年度编号]890303,中国科技成果数据库.

电源纹波测试方法范文篇4

(1.广西壮族自治区药用植物园,南宁530023;2.广西中医药大学,南宁530001)

摘要:为分析广西褐翅鸦鹃(Centropussinensis)的液相指纹特征,建立了样品液相指纹的分析方法。结果表明,通过梯度洗脱,获得了褐翅鸦鹃的12个液相特征指纹峰,方法学分析结果表明,样品的峰面积和保留时间稳定,该液相方法适用于褐翅鸦鹃的HPLC指纹图谱分析。本方法的建立,将为控制褐翅鸦鹃药材质量提供有效的技术参考。

关键词:褐翅鸦鹃(Centropussinensis);高效液相色谱;指纹图谱

中图分类号:O657.7+2文献标识码:A文章编号:0439-8114(2015)04-0960-03

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.04.049

收稿日期:2014-11-29

基金项目:广西卫生厅项目(重2012118,GZKZ1132);广西科技厅项目(桂科重12118005-2-5);广西药用植物园青年基金项目(200811);南宁市科技攻关项目(20123238)

作者简介:徐永莉(1976-),女,山西太原人,助理研究员,从事药用动物繁育与选育方面的研究,(电话)13457068907(电子信箱)xylyzg7898@126.com;

通信作者,李力,研究员,从事药用动物资源利用与保护研究,(电话)0771-2443025(电子信箱)liboshi1963@vip.163.com。

褐翅鸦鹃(Centropussinensis)别名绿结鸡、毛鸡、落谷等,属鸟纲、鹃形目、鸦鹃科、鸦鹃属,为国家二级保护动物[1],是著名观赏及药用鸟类,分布于印度、中国、东南亚、菲律宾等国家和地区,中国主要分布于长江流域以南的浙江、福建、广东等地区。褐翅鸦鹃味甘,性温,《广西中药志》记载内用妇科调经、补血,外用跌打、风湿。由于该资源匮乏,在药用市场充斥大量伪品,而相关鉴定研究严重滞后,为了实现药用资源的可持续发展,利用先进的分析技术建立科学的鉴别方法显得尤为重要。中药指纹图谱是近些年迅速发展起来的一种中药质量控制方法,具有系统性、整体性和稳定性等特点[2]。采用高效液相色谱法进行褐翅鸦鹃的指纹图谱研究,将为褐翅鸦鹃药材质量控制提供科学依据。

1材料与方法

1.1材料

褐翅鸦鹃药材于广西各地收集,产地和采收时间见表1。所采样品经广西壮族自治区药用动物研究室研究员李力鉴定均为褐翅鸦鹃。

1.2仪器与试剂

240高效液相色谱仪,配高压四元梯度泵、标准自动进样器、二极管阵列检测器(美国Varian公司);D827MH2X色谱工作站(美国Varian公司);LG16-W高速微量离心机(美国医用离心机厂);KQ2200E型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);Milli-QAcademic超纯水器(美国密理博公司);CP2245电子分析天平(德国赛多利斯)。

甲醇、乙腈(色谱纯)购于天津市四友精细化学品有限公司,乙醇(分析纯)购于天津市福晨化学试剂厂。

1.3方法

1.3.1色谱条件色谱柱PhenoxmenexSyergicHydro-C18(4.6mm×250mm,4μm),流动相洗脱程序见表2,柱温25℃,检测波长230nm,进样量10μL,流速1mL/min。

1.3.2供试品溶液制备褐翅鸦鹃去头、爪、毛、内脏,置烘箱内60℃烘干,粉碎,称取粉末约1g,过60目筛,称取一定样品,准确加入95%乙醇(V/V,下同)15mL,超声40min,过滤,滤渣加入95%乙醇15mL,超声30min,过滤,合并提取液,将提取液减压浓缩,用甲醇定容至10mL,摇匀,0.45μm滤膜过滤,置于4℃冰箱中备用。

1.3.3方法学试验取褐翅鸦鹃的供试品,按“1.3.2”前处理,采用“1.3.1”色谱条件,分别在0、4、8、12、16、24h检测指纹图谱,测定峰面积,计算其稳定性。取褐翅鸦鹃的供试品,连续进样6次,测定峰面积,检测仪器精密度。称取褐翅鸦鹃粉末(批号:201102)5份,记录指纹图谱,测定峰面积,计算其重复性。

2结果与分析

2.1方法评价

稳定性试验结果表明,不同时间下各色谱峰的相对保留时间(RSD为0.29%~2.07%)和占总峰面5%以上各峰相对峰面积(RSD为1.15%~2.79%)数值基本一致,可见样品溶液在24h内稳定性良好。精密度试验结果表明,各色谱峰的相对保留时间(RSD为0.25%~1.48%)和各峰相对峰面积(RSD为1.05%~2.69%)数值基本一致,可见仪器的精密度良好。重现性试验结果表明,5份样品的HPLC指纹图谱中各色谱峰相对保留时间(RSD为0.39%~2.33%)和各峰相对峰面积(RSD为1.62%~2.94%)数值基本一致,可见试验方法的重复性良好。

2.2样品测定

褐翅鸦鹃的HPLC色谱图如图1所示,10批褐翅鸦鹃供试品HPLC叠加色谱图如图2所示。由色谱中各指纹峰的面积,即可构建样品的HPLC指纹谱。

《中药注射剂指纹图谱研究的技术要求(暂行)》规定[3-5],必须根据10批或10批以上供试品的检验结果,采用相对保留时间标定共有指纹峰。采用国家药典委员会颁布的《中药色谱指纹图谱相似度评价系统A版》计算机软件对指纹图谱数据分析[6-8],10批次图谱都匹配的色谱峰标定为共有指纹图谱。本试验共标定有12个共有指纹峰,结果见图2。相似度软件设置,以中位数法作为生成对照指纹图谱的方法,设定时间窗宽度为1.0min,软件自动匹配图谱,系统依据褐翅鸦鹃的共有模式,生成对照指纹图谱,结果见图3。

峰面积占总峰面积5%以上的共有峰有:1号峰、2号峰、5号峰、6号峰,本试验选定以指纹图谱中保留时间相对适中的6号峰作为参照峰,以参照峰的保留时间和峰面积作为1,分别计算共有指纹峰的相对保留时间和相对峰面积,结果10批样品共有峰相对保留时间RSD小于3%,相对峰面积RSD为35%左右。

3讨论

预试验中比较了冷浸提取、超声提取和回流提取3种制备方法,结果发现超声提取效果较好,色谱峰较多,重复性较好;分别采用了甲醇-醋酸、乙腈-醋酸、乙腈-水等不同比例的流动相进行梯度洗脱,结果发现乙腈-水系统按方法中所述的梯度是最佳方案,可使样品中的吸收峰得到较好的分离,满足测试的需要。

褐翅鸦鹃的乙醇提取液中所含物质种类繁多,在某一特定色谱条件下,不可能使所有的吸收峰都得到良好分离。尽管在样品洗脱初始阶段吸收峰的分离状况不甚理想,峰的重叠较为严重,但洗脱过程中所获得的色谱数据的稳定性良好,可以满足作为指纹图谱的需要。指纹图谱的评价指标是指供试品指纹图谱与该品种对照用指纹图谱(共有模式)及供试品之间指纹图谱的相似性。相似性可以用“相似度”表达,相似度可以借助国家药典委员会推荐的“中药指纹图谱计算机辅助相似度评价软件”来计算,除个别品种视具体情况而定外,一般指纹图谱相似度计算结果应在0.9~1.0之间。本试验采用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统A版》进行褐翅鸦鹃HPLC指纹图谱相似度计算,10批次不同产地褐翅鸦鹃样品的HPLC指纹图谱与对照指纹图谱的相似度计算结果均大于0.9,表明各批次褐翅鸦鹃与对照指纹图谱有较好的一致性。

参考文献:

[1]郑作新,冼耀华,关贯勋,等.中国动物志[M].北京:科学出版社,1991.

[2]柴逸峰,罗国安,黄晟,等.知母药材高效液相指纹图谱研究[J].分析试验室,2005,24(7):1-7.

[3]国家药品监督管理局.中药注射剂指纹图谱研究的技术要求(暂行)[J].中成药,2000,22(10):671-675.

[4]周玉新,袁永生,高霞,等.三七药材及其制剂指纹图谱研究[J].中国中药杂志,2001,26(2):122-123.

[5]李强,李超.中药指纹图谱研究综述[J].齐鲁药事,2010,29(3):158-161.

[6]高景莘,夏厚林,吴远波.香附药材HPLC指纹图谱研究及相似度评价[J].中国中医药咨询,2010,2(14):240-243.

[7]李艳荣,杜义龙,潘海峰.金莲花药材高效液相色谱指纹图谱及两种黄酮类成分含量测定[J].医药导报,2012,31(11):1500-1506.

电源纹波测试方法范文篇5

关键词:无损检测;方法;天然气;长输管道;裂纹检测;应用

对于整个世界范围内,石油以及天然气输送过程中,长输管道输送属于最为关键形式。然而,从已建成管道方面来看,对于整个全球,输气管道占据比例较大,达到60%左右。然而,在所有输气管道中,趋于老化比例非常高,接近大约50%。由于管道出现裂纹,容易进一步导致安全事故,管道容易出现漏气诸多不良现象,同时可能引起污染,最终容易引起经济方面重大损失。

1无损检测方法在天然气长输管道裂纹检测中的实际意义

对于天然气管道,常见裂缝涉及范围较广,比如说,过度疲劳引起的裂纹,或者说氢致裂纹,应力腐蚀裂纹诸多方面。而对于上述这些裂纹,从分布形式来看,纵向分布为主。对于输送管道内部,天然气容易受到较大压力,快速进行扩散。基于此,管道开裂问题就会容易出现。而对于诸多天然气管道,需要注重引进先进检测技术,裂缝问题才能实现良好控制[1]。但是基于检测技术方面来说,普遍相对较为复杂,尤其是对于不同种类裂纹,检测方法同样存在不同。同时对于不同检测方法,难以保障足够适用范围。因而对于当前,始终未出现相应方法或策略,对于实际管道裂纹检测,普遍得到适用。现阶段,管道检测技术尽管得到不断完善,但无损检测技术仍然难以充分落实。对于广大发达国家,普遍进行竞相研制。漫长研究之后,对于天然气管道,技术得以不断进步之中,同时得到逐步完善。但是,长输管道运行过程中,普遍难以充分贯彻落实裂纹检测。一直以来,对于无损检测,属于技术方面难点以及重点。目前对于我国,裂纹检测器方面,仍未得到开发研制。普遍欠缺技术以及方法。基于此,通过着力加强裂缝检测方面研究,意义重大。

2现有管道裂纹检测方法

2.1超声波检测法

通过超声波技术,裂纹问题能够得到充分检测,尤其对于目前,该方法被广泛看好。然而,对于天然气管道来说,同石油管道相比,本身明显存在传输介质不同方面问题。液体耦合条件方面,普遍较为缺乏。石油管道检测实施阶段,尽管普遍效果较好。但是对于超声波检测,天然气管道方面,难以充分实现良好裂纹检测。在这其中,超声波难以实现良好耦合。为充分有效解决这一难题,基于设计思路方面考虑,轮胎式换能器这一理念,被英国提出。专用轮胎内部,充满一定量耦合剂。然后,通过一定超声波探讨,逐步实现轮胎以及管壁之间,内表面得以充分接触。通过上述措施,对于实际输气管道检测,耦合剂方面考虑,不再迫切需要[2]。现场试验实施阶段,轮胎尺寸出现较大的问题,安装数量方面,受到一定程度限制。装设检测探头方面,普遍出现数量较少的问题。检测器方面,明显出现清晰度不高的问题,与此同时,出现十分严重漏检现象。但是近几年,信号处理算法逐渐得到推广,无论裂纹检出率方面,还是量化准确度方面,普遍得到一定改善。

2.2电磁超声检测

对于电磁超声法来说,主要从涡流以及磁场方面考虑,通过彼此之间交互作用,超声导波方面,无论产生还是接收,都能通过电磁超声探头实现。检测技术性质方面来说,属于非接触式。高频电流作用下,对于管道表面来说,容易产生一定感应作用,涡流就会产生。感应作用下,频率始终保持相同。对于被测管道表面来说,一旦继续施加磁场,对于该磁场来说,能够同涡流之间互相影响。对于管道表面,洛伦兹力出现。通过洛伦兹力,对于被测管道来说,晶格震动就会出现。与此同时,对于管壁内部,激发出一定量超声波现象。而所谓电磁超声波,主要通过一定电磁感应,直接就会产生,在实际进行检测过程,耦合介质方面考虑,没有必要进行使用。基于此,缺陷检测实施过程中,非常适合予以应用。现阶段,对于英国来说,裂缝检测装置逐渐得到研制。而对于该项装置,壁厚达到16mm左右,特别是对于应力腐蚀裂纹方面,或者轴向裂纹方面,检测能力普遍不错。无损检测为充分贯彻落实,需要严抓该项技术基础,实现良好电磁场求解。为此,需要首先实现模型有效建立,技术才能真正实现更好发展。

2.3涡流检测法

通过实行常规涡流法,金属构件表面来说,能够充分实现良好灵敏度。然而,趋肤效应下,对于涡流来说,普遍存在渗透能力不足的问题,管壁一旦相对较厚,难以充分满足要求。无论对于内外表面,还是对于管壁内部,裂纹难以真正实现有效检测。特别是近几年,逐渐提出远离涡场概念。而所谓远离涡场,通常属于低频率涡流范畴,能够有效穿透管道内壁。对于涡流检测探头,组成结构方面来说,通常涉及螺线管线圈,与管道同轴。而在这其中,一个起到激励线圈作用。对于另外一个,能够充分起到检测线圈作用。通过进行RFEC方面科学有效检测,但是对于检测线圈来说,并非紧靠线圈,而是普遍位于远场区域。激励源频率方面来说,普遍相对较低[3]。基于此,对于RFEC来说,基于理论方面考虑,趋肤效应方面,普遍不存在。与此同时,检测灵敏度方面,内外表面一致。常规涡流法实施阶段,局限性等不良方面,普遍能够得到有效克服。REFC探头方面考虑,普遍属于内穿过式,基于此,表面裂纹方面检测工作,比较适合进行。

2.4漏磁检测法

对于漏磁检测而言,应用相对较早,同时属于较为常用方法。现阶段,漏磁检测器规模方面来说,已有较多。然而,管道表面裂纹本身方面来说,明显存在形成机理复杂特点,同时形态各异。基于此,裂纹检测实施阶段,裂纹量化实际开展过程中,普遍存在较大难度。从漏磁检测原理方面考虑,漏磁场为实现有效激励,外加磁场方向角度考虑,需要力求同缺陷正交。基于此,轴向裂纹方面来说,轴向磁化方式较为适合,能够充分实现较为良好检测。

3先进天然气管道裂纹检测技术

3.1通过激光超声检测

对于激光超声检测而言,属于检测新技术重要形式,近几年才得到一定发展。对于激光超声检测,能够一定脉冲激光束,在其照射作用下,对于被测表面来说,就会产生相应超声波。然后能够实现实验参数方面有效改变。而对于激光超声源,无论各种导波,都能得到充分激发。超声信号方面来说,产生的过程中,不但能够通过激光激励,而且能够通过光学方法,进行科学有效检测。基于此,快速扫描成像顺利进行,非接触检测得以落实。除此之外,无论出于高温还是强震,无论何种恶劣条件,无损检测普遍能够得到充分贯彻落实。除此之外,锁模激光器下,对于超声脉冲来说,十分容易获得。而对于其频带,同常规超声之间对比,远远要更宽。与此同时,敏感度普遍较高,同时能够充分保障较为良好检测精度。

3.2通过磁致伸缩检测

对于磁致伸缩来说,主要针对铁磁性材料,对其固有特性进行充分利用,在磁致伸缩效应下,对于超声导波来说,能够分别进行激发以及接收。传感器作用下,通过科学有效检测试验,结果有效表面,尽管较大气隙存在,传感器方面来说,同样可以发射导波,同样可以检测出相应导波。与此同时,基于磁致伸缩效应方面来说,普遍仍然较为强烈。由此可见,传播特性优良,检测灵敏度能够保障。因此,应用研究方面,普遍开始受到关注。

4结语

本文从如何加强管道裂缝检测方面着手,分析相关无损检测方法,希望检测技术得以不断成熟完善。现阶段,天然气工业得到迅猛发展,而对于天然气管道,明显存在铺设范围广,同时出现输送压力高方面特点。无损检测技术方面来说,属于高新技术范畴。尤其对于我国,技术研究仍然需要不断加强。只有这样,石油以及天然气,管道输送过程中,才能充分避免管道漏气等不良现象。

参考文献:

[1]徐盼,邱青原.天然气长输管道裂纹的无损检测方法[J].中国石油和化工标准与质量,2014,(10):14-14.

[2]王振东,孙志刚.天然气长输管道裂纹的无损检测方法[J].城市建设理论研究(电子版),2014,(32):646-646.

电源纹波测试方法范文1篇6

径。

关键词:超声波无损检测TOFD成像数字电路设计

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1672-1578(2016)11-0064-01

在各种无损检测方法中,能够探测罘炷诓咳毕莸姆椒ㄖ饕有射线检测和超声检测。射线检测对体积型缺陷比较敏感,而对面积型缺陷的检出率受多种因素影响,只有射线的入射方向与裂纹的平面相一致时才有可能检出裂纹。

超声检测既可以检测材料或构件的表面缺陷,又可以检测内部缺陷,尤其对裂纹、叠层和分层等平面状缺陷有很强的检出能力。与射线检测相比,超声检测具有面积型缺陷检出率高、检测速度快、成本低、使用安全、适用于厚壁辉缝检测和易于与计算机技术相结合等优点。另外,对于在役设备的检测,射线检测的入射和出射分别在被检工件的两侧,有些情况下根本无法使用,而超声检测只需要在辉缝的单侧进行,具有较强的操作方便性。因此,超声无损检测在捍接质量检测应用中表现出明显的技术优势。

经过多年的发展,针对不同的应用背景,超声检测技术已衍生出多种方法,其中超声衍射时差技术对缺陷的定量不依赖于缺陷波的幅值,而与超声波达时间有关,显示出检测速度快、对裂纹缺陷敏感、缺陷定量精确和易于与信息技术相结合等优点,在罘旒觳庵械玫皆嚼丛焦惴旱挠τ谩

1超声衍射时差技术,即TOFD成像中的相关技术指标的改善

1.1提高TOFD成像中目标信号的信噪比

在对不锈钢和销合金等粗晶材料检测的过程中,超声信号中不仅包含来源于仪器或外界的白噪声,而且含有晶粒散射引起的结构噪声。超声技术使用的是微弱的衍射信号,目标信号容易被杂波潘没,增大了波达时间的测量误差,进而影响缺陷定量检测精度。因此,有必要对超声检测信号进行预处理,提高目标信号的信噪比。

结构噪声是由材料中的晶粒散射引起的,具有时间上的独立性,不能通过简单的平均来消除。传统的滤波方法如带通滤波等不能将目标信号和结构噪声区分开来。由于结构噪声具有很强的频率敏感性,当频率不同时其幅值、相位会发生明显的变化,而裂谱分析算法是一种利用结构噪声和目标信号对频率变化敏感性上的差异而建立起来的滤波方法。当观察的频带变化时,结构噪声的幅度将会发生较大的变化,而缺陷信号的幅度变化将相对较小。为此,应用裂谱分析算法对超声检测信号进行预处理。

1.2减小TOFD成像过程中检测的盲区

超声技术不能适应近表面(或底面)缺陷的检测,因为衍射波可能与直通波(或底面反射波)发生重叠,难以测量目标信号的波达时间。同样地,当缺陷的尺寸较小时,上下端的衍射波会发生重叠,无法测量缺陷的尺寸。因此,如何测量重叠信号的波达时间成为超声技术发展中急需解决的问题。为了减小超声技术的检测盲区,常用的方法有减小探头中心距、增大探头中心频率和增大折射角等,目前采用的探头和较小的中心距,可以检测到工件表面以下深度的缺陷。在探头、楔块和中心距不变的条件下,分离重叠信号以减小检测盲区,正交匹配追踪算法能够精确测量未重叠信号的波达时间,但是对于重叠信号该方法的测量误差较大。为此,必须对正交匹配追踪算法进行改进,利用波形的相似性有效分离重叠信号,提高超声检测的时间分辨率。

改进型正交匹配追踪算法,利用波形的相似性分离重叠信号。在探头、楔块及中心距不变的条件下,能够定量深度左右的缺陷,减小了检测的盲区。

1.3提高TOFD成像的分辨率

根据超声TOFD探头布置和扫描路後的几何关系,在推导D扫描和B扫描成像中波达时间延时计算理论公式的基础上,将SAFT成像技术应用到超声TOFD成像中,改善超声TOFD成像横向分辨率。同时,针对传统SAFT成像纵向分辨率较低的缺点,结合超声检测信号稀疏技术改善纵向分辨率,从而提高超声TOFD成像的空间分辨率。

2超声波无损检测系统部分还存在数字电路设计

2.1JTAG接口电路设计

JTAG是符合国际标准的一项测试协议,它的主要的作用是芯片内部的测试。现在大多数DSP器件和DSP器件都使用JTAG协议。通常情况下JTAG的接口都是四线的:TDI表示数据输入、TMS表示模式选择、TDO表示数据输出线和TCK表示时钟。

JTAG的原理是在器件的里面定义了TAP(TestAccessPort;测试访问口)经过专门的JTAG测试工具来进行节点测试,最早的作用是进行芯片测试的。目前,JTAG的接口也用在设计ISP(In-SystemProgrammable;在线编程),也用于Flash。JTAG使用在线编程的方法,简化的过程是先要把器件固定在电路的板上,之后用JTAG进行编程,这样就会加快工程的进度,同时PSD芯片也可以用JTAG编程。

2.2EPCS接口电路设计

电源纹波测试方法范文1篇7

1.引言?

直流电动机与交流异步电动机相比,因其结构复杂、制造成本高、运行维护困难等缺点,在很多机械设备上逐步被交流变频调速电机取代。但由于直流电机以其优良的调速性能、相对较低的初期投入,加上z4系列直流电动机采用八角形全叠片结构能适应静止整流电源供电,并能承受较高的负载变化率。因此仍被广泛地应用在机床、造纸、印染、印刷、橡塑机械等行业。随着用户对环保、设备精度、电机可靠性等要求的提高,直流电机除了运行的力能指标、火花状态外,电磁振动和噪音逐步被用户重视。本文着重对z4直流电机电磁振动和噪音生产的主要原因进行分析。?

2.z4直流电机电磁振动产生的原因分析?

电磁振动与噪音是z4直流电动机生产制造过程中的一个重要控制项。原先因采用直流发电机组试验,电磁振动与噪音不合格的电机很多情况下被漏检出厂。为确认电磁振动与噪音是在出厂时就已存在,还是在用户使用后发生的。为此,在生产线上改变试验方法,按照用户实际运行电源条件,用整流电源代替机组电源进行z4电机的出厂试验项目,发现部分z4电机存在电磁振动和噪音不合格的问题。尽管出现比列不高,但严重影响了电机合同订单的交付。因此,查找电磁振动与噪音产生的原因,成为一项十分迫切的任务。

按照常规分析,z4直流电机电磁振动产生的主要原因有:铁芯叠压不紧、磁场不均衡和线圈松散。

为查找z4直流电动机电磁振动和噪音产生的主要原因,采用更换零部件的逐一排除法,将不合格的零部件换下进行解剖分析。经过近三个月的不断测试分析、总结,终于找到了本公司z4直流电机产生电磁振动的主要原因和次要原因。?

2.1主要原因:磁场不均衡,励磁线圈匝间。?

(1)直流电机励磁回路和电枢回路通的是直流电,当励磁回路和电枢回路稳定运行时,理论上主极铁芯中的磁场是恒定的。因此当励磁绕组存在匝间短路时,短路线匝中因不存在变化的磁场而不会产生短路电流,也就不会像电枢绕组因匝间短路而快速烧毁,因此常被忽视。但是由于励磁绕组匝间短路,使磁路产生不对称,电枢受到了不对称的磁拉力,电枢挠度增加。?

(2)同时,z4直流电机运行时,定子、电枢绕组中通的是由工频交流电经过整流而获得的直流电。本公司中小型直流电机试验台配备的三套电源中,有一套的整流电源与用户实际使用电源条件相同:励磁绕组电源采用单相交流50hz220v、经整流变压器升压至单相交流50hz380v,再用单相半可控桥式整流器整流输出320v直流电。当需要不同的励磁电压(电流)时,通过调节整流模块中的可控整流元件的导通角来实现。?

(3)众所周知,整流电源的整流原理决定其输出的直流电中含有一定成份的交流成份,即交流纹波。输出的直流电压与全导通的直流电压比例越小,可控整流元件的导通角越小,交流成份的纹波含量越高。当励磁绕组通以上述整流电源时,电机磁路中的磁场将是变化的,变化的幅度与电源中的交流纹波成份成非线性的正比关系。当励磁线圈存在匝间时,短路匝线圈中就会产生短路电流,短路匝中感生电流的大小与短路匝占整个线圈匝数比和电源交流纹波含量成正比例。短路匝线圈感生电流产生的磁场相位与正常线圈的磁场相反。因此,励磁绕组匝间后,电源中的交流纹波加剧了磁路不对称,且磁场存在交变成份,使电枢受到含有较大变化幅度的交变的磁拉力作用,电枢在变化的磁拉力的作用下产生电磁振动和噪音。?

(4)实际试验现象验证上述分析:当将一台存在励磁线圈匝间的z4电机,用直流发电机组电源给励磁回路通电时,电机振动和噪音非常正常;当用三相桥式整流电源(交流纹波含量很小)给励磁回路通电时,电机有轻微的电流声,振动和噪音合格;当用单相整流电源给励磁回路通电时,电机产生强烈的电磁振动和嗡嗡”的电磁声,用测振仪测量接线盒(薄壁件)和鼓风机蜗壳上的振动值,振速最大值可达到8mm/s,严重影响电机的可靠运行和环保要求。通过对实际有电磁振动的电机统计分析,19台中有16台是由于匝间短路造成的电磁振动和电磁噪音异常,比例达到84.2%。?

2.2次要原因:线圈松散。?

(1)z4直流电机励磁绕组为口”字型集中式绕组。对于中小型直流电机,励磁绕组常采用漆包圆铜线绕制。为保证线圈绕制后线圈外形整齐,直线部分不因鼓涨而影响磁极装配,线圈采用刷漆绕工艺,即线圈绕制时,每绕一层后用毛刷在线圈表面刷绝缘漆,绕完后带着绕线模放到烘箱中加热、固化,线圈出烘箱后拆除绕线模转入下道工序,进行绝缘包扎、铁芯装配、浸漆、烘干等工序。?

(2)由于线圈制造、装配的工序较长,工序质量控制不到位,部分线圈存在线匝松动、松散的现象。当励磁线圈有部分线匝松散时,励磁绕组中通过含有交流纹波的励磁电流时,相邻的松散线匝间因电磁力的相互作用而产生线匝振动。对于励磁电压较低的电机,励磁线圈的线规较粗,松散线匝间的振动通过铁芯扩散,并释放电磁噪音。

实际试验验证结果:将一个线圈线匝松散的磁极放到非导磁的桌案上,线圈施加实际运行时单个线圈上的励磁电压,松散的线匝产生强烈的振动。?

2.3铁心叠压。

如果铁芯叠压时,因毛刺超差、叠压力不符合工艺要求时,磁极铁芯就会松动。当松动的铁芯套上线圈,线圈中通有交流纹波的电流时,铁芯中产生的含有交流成份的磁场就会在叠片铁芯钢板中产生涡流,钢板在变化的电磁力作用下,产生电磁振动。

在实际解剖线圈和铁芯过程中,发现铁心叠压过程质量控制较好,未发现有松动铁芯的问题而产生电磁振动的实例。?

3.电磁振动的过程控制?

针对电磁振动产生的原因,对励磁线圈的制造过程进行跟踪调查和分析,找出了有匝间问题和松散的线圈漏检、下转的失效原因。

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3.1有匝间问题线圈漏检、下转。?

(1)按照z4直流电机半成品电气检试验规范规定:励磁线圈必须全检线圈匝数,线圈匝数误差不超过±0.2%;线圈直流电阻全检,相对设计值误差不大于±10%。

按职责分工和检验流程:绕线工绕线时,匝数的计量通过绕线机上的机械式或电子数显式计数器计数。刷漆绕完、烘干后不再自检匝数。线圈包绝缘前由专职检验员测量匝数和直流电阻。线圈匝数用yg—108r匝数仪测量,该匝数仪可以测量匝数、直流电阻,没有专门的匝间短路警示信号,但可以通过异常的匝数显示差异来定性判别线圈是否有匝间短路现象。?

图1

(2)由于线圈制造工序工位多,当班检验员只有一个,需要兼顾交直流绕线、包线等众多工序,无法全检。加上检验员错误地认为:只要用电桥测量线圈直流电阻合格,匝数可以不测量。这就造成:当线圈有不超过10%的线匝短路时,因直流电阻实测值与设计值的偏差小于10%而被当做合格线圈漏检、下转。?

3.2线匝松散的漏检、下转。?

(1)绕线工序:z4电机磁极线圈刷漆绕制中,由于操作者怕漆四处乱甩,刷漆量不足、刷漆不均匀,尤其直边部分非塔型侧表层线圈匝间间隙大、匝间粘接力小,造成定型烘干、脱模过程中,线圈表面局部线匝松散。线圈下转包线工序前,未对松散线匝进行局部刷漆、二次固化的工作,见下图1。?

(2)包线工序:线圈对地绝缘纸尺寸过宽,包扎后线圈表面绝缘纸为u”型,图样要求为l”型,造成线圈装铁心浸漆时绝缘下面形成气泡聚集区,使表层松散线匝无法通过浸漆而得到固化,见下图2。?

图2

3.3过程控制改进。

针对上述过程控制失效模式,制定了相应的控制措施,保证不合格线圈不下转。?

3.3.1绕线工序。

线圈固化定型、脱模后,松散线匝补刷绝缘漆、二次烘干、定型。同时配置手持式电动刮漆器,绕完线后必须线圈刮头,为检验员测量匝数和直流电阻创造条件。?

3.3.2包线工序。

绝缘纸按规定尺寸裁切,包扎时绝缘纸不得卷曲成u”形。保证线圈装配铁芯后浸漆时能完全浸透。?

3.3.3线圈检验。

对匝数仪进行计量,直流电阻和匝数均采用yg—108r匝数仪,不再用电桥测量直流电阻,保证检验员能全检匝数和电阻。?

电源纹波测试方法范文

【关键词】锅炉压力容器;事故类型;检测方法

在实际情况中,锅炉或多或少都会出现在整体设计上的失误、安装中的误差和原材料自身的缺陷。而作为检测技师的作用就是发现和及时解决这些缺陷,如果没有及时地被排除,它们就会最终造成对锅炉的破坏。

1.检测中易出现的事故类型

1.1设备、设施设置上的缺陷

如强度、刚度不足,稳定性差,如支撑件锈蚀开裂等;设备设施之间及本身密封不良,如管道、阀门泄露蒸汽、热水、化学介质等;无检验平台,未搭设脚手架防护设施;脚手架搭设支撑不当、防护距离不足、防护用材不对等防护设施缺陷。该类型的危险因素主要造成的事故类型有坠落、烫伤、中毒、窒息等。

1.2电、电磁辐射危险

如带电设备漏电、静电,电火花、雷电、用非安全电压,如照明检验设备等;α、γ射线现场辐射、放射源丢失扩散辐射等。这些危险因素造成的主要事故类型有触电、爆炸、人体损伤等。

1.3高低温物质、粉尘、易燃易爆物质、有毒物质及腐蚀性物质等危害

如高温蒸汽、热水运行设备及输送管道、高温炉膛、高温炉渣等;煤粉、煤灰、煤渣、烟灰、烟尘、烟垢等;锅炉尾部烟道或炉膛燃油燃气等。这些危险因素造成的主要事故类型有灼伤、烫伤、冻伤、人员视力、呼吸道、皮肤伤害、爆炸、爆燃等。

1.4环境因素危险

如内部空间狭小,作业环境不良;通风不良,通风方式不对。这些危险因素造成的主要事故类型有身体损伤,缺氧窒息等。

1.5人为因素危害

如检验人员体力、听力、视力不足;高血压、心脏病、晕高病等健康疾病;冒险心理、情绪异常等心理异常;指挥错误,违法指挥;探伤操作、水压试验等误操作。这些危险因素造成的主要事故类型有人体伤害、坠落、爆炸等。

2.锅炉的检验方法大致有如下几类

用人的感官结合使用一些简单工具进行测量检查;用仪器或仪器设备进行检查(无损探伤);取样化学分析、金相分析以及物理试验等检查。现将锅炉检验的基本方法列举如下。

2.1通过看、听、摸及使用简单工具的检验

(1)外观目测法。这种方法只需要简单工具,基本上是依靠检验人员的感官来发现问题,它可以发现钢板表面上产生的缺陷。

(2)锤击检查法。用小锤头敲击各部位是检查锅炉的基本方法之一。根据小垂弹力,发出声音及振动情况,可对锅炉金属缺陷,裂纹,松动及严重腐蚀程度、焊缝质量做出正确判断。

(3)白粉煤油检查法。当用锤击法发现金属有裂纹象征时,为了进一步检查裂纹去向、长度,一般采用此法。检查时先用砂布或砂纸将裂纹处金属表面擦干净并打光,然后用10%~14%硫酸或硝酸溶液浸蚀。待其自然干燥后,涂以煤油,停留20~30min,将煤油擦去,用白粉涂在裂纹上及其附近。然后,用小锤在金属裂纹附近或其背面轻轻敲击,当裂纹中煤油透过白粉时,即可明显地看出裂纹形状、长度及去向。

(4)灯光检查法。用此法可检查锅筒、集箱、管子等不均匀腐蚀、变形(弯曲或鼓包)和粗裂纹等缺陷:检查时,灯光沿着金属表面照射,被腐蚀金属表面,在灯光下呈黑色斑点:如果发生鼓包,则鼓出部分被照得发亮,而凹下部位则发暗;如果金属表面有粗裂纹,在灯光下显示出一条黑线。

(5)拉线检查法。它可以检查锅筒、集箱,管子的弯曲度。

(6)直尺检查法。它可以检查直管子、锅筒内壁板上的腐蚀深度和平板上的鼓包高度。

(7)钻孔检查法。锅炉检验时,如果对锅炉钢板的局部腐蚀处需要测量钢板的残余厚度,或怀疑钢板有夹层以及检查裂纹深度和发展方向,在缺乏无损探伤仪器时,可以采用钻孔法。

①检查腐蚀钢板残余厚度时,钻孔孔径为6~10mm,孔的边缘应钻在最深的地方,而且应钻透,然后用回形针检查腐蚀残余厚度。

②为了确定夹层的发展方向或裂纹的深度,可在损坏的地方钻一个深2~3mm,直径为13mm的孔,把孔的边缘打磨干净后酸洗,用放大镜观察,如果裂纹与金属表面所成度不大,并且穿越试验孔之处,可顺着裂纹,在距离第一个钻孔50~100mm处,再钻一个孔,孔的深度应与裂纹延伸角度相适应。孔的边缘应磨光酸洗,并用放大镜观察。如果裂纹是与钢板表面成90°方向扩展到钢板深处,钻孔的深度应钻到裂纹尽头,必要时把钢板钻透。如果钢板很厚,裂纹深入板内,为了检查方便,应将检查孔适当加大。钻孔完毕后,如果残余厚度大,可补洞恢复生产。也可采用方头螺栓补洞,螺栓应上大下小,略带锥度,这样便于拧紧。在钢板上钻孔用丝锥攻螺纹,然后用扳手将方头螺栓拧紧,必要时捻缝止漏,螺栓拧紧后割去方头。

2.2用仪器或仪器设备进行检验

(1)超声波测厚仪检查法。用超声波测厚仪检查钢板厚度,其原理是利用声波振荡的原理来测量,测量厚度的有效范围是1.5~99.9mm。用超声波测厚仪测厚时,要把被测表面清理干净,用砂布或锉刀打磨光,再用探头紧贴在事先磨光擦净的金属被检查部位表面,并在两者之间抹油(甘油或水玻璃等液体)防止空气进入,然后拧动开关,当探头与金属表面贴紧并稍加移动时,即可在刻度表上读出金属厚度。这种仪表,体积小,便于携带。型号以DM-2,DM-3,UTM-1,LA-10,HCC-16为常用。

(2)超声波探伤。超声波是一种高于20000Hz的振动波,具有能穿透、反射和折射的能力。故可利用这些特性通过超声波探伤仪在荧光屏上显示出的波高和波形的特征和变化,来检查材料内部和表面的缺陷。一般常用的为携带式A型脉冲波探伤仪。超声波探伤对于估判缺陷的性质和对缺陷的长度、大小、进行定量定性,需要一定专业知识和经验,因此,应由专业人员进行。

(3)射线探伤。射线探伤有γ射线探伤和X射线探伤两种。由于γ射线和X射线能使感光胶片感光,故利用这个特性进行透视摄片。这样可以从胶片上显示出锅炉钢材和焊缝内部缺陷,以便分析其性质、大小、形状和部位,从而能够判断和评定钢材和焊缝的质量。

(4)磁粉探伤。磁粉探伤属于表面探伤方法之一,其灵敏度较高。适用于钢铁等导磁材料。在锅炉检验中,它只能查出材料表面或接近表面的缺陷,诸如裂纹、折叠、夹层、夹渣和冷隔等。对于离开表面稍远的内部缺陷,则不适用。在锅炉检验中,磁粉探伤过去多用于对铆钉处钢板上微细裂纹的探测,现在对管孔周围管板上的裂纹检查,仍可应用。这种方法可以检查管子胀口处的小裂纹。探伤时,不必把管头拆掉,可以把需要检查的管头的金属表面和管孔板的表面均先用砂纸打磨光洁。将锥形木塞的外面包扎三层细铜丝网,再紧塞在管孔内。然后在木塞尾端上的夹子上通以电流。

照上述方法喷洒磁铁粉:如有裂纹,在裂处则呈现出密集磁粉的黑线痕迹。这样,不但可检查出裂纹,而且还能看出裂纹的分布情况。上述这四种方法和第1类中的白粉煤油检查法,无需破损锅炉的钢材而能检查出肉眼不能发现的缺陷,称为无损探伤检验法。

电源纹波测试方法范文篇9

关键词:EDA仿真;负载能力;扩流设计;仿真对比验证

中图分类号:TN702文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)19-199-02

ResearchandApplicationofICTestInstrumentPowerCircuitSimulationDesign

SUNChengting,ZHUChunjiang

(LianyungangTechnicalCollege,Lianyungang,222006,China)

Abstract:AccordingtotheproblemsofcertainlabICtestinstrumentnotbeingperfectonpowercircuitdesignandthesystemhaltedorrestorationnotbeingunusualonlowerloadcapacity,thepowercircuitdesignandcurrent-amplificationcircuitarebeingimprovedbasedontheoriginalcircuit,thecontrastiveverificafionisusedforimprovingcircuitwithEDAsimulationtechnique,andtheprobleminpracticalapplicationisalsosolved.

Keywords:EDAsimulation;loadcapacity;current-amplificationdesign;simulationcontrastverification

0引言

集成电路测试仪可用来测量集成电路的好坏,在电子实验室中应用广泛。在实际使用中,发现部分厂家生产的测试仪存在一些问题,如电网电压波动或负载加重后容易出现死机或复位不正常现象,这对实验进程和实验室管理有很大影响,也是困扰实验指导老师的常见问题,必须予以解决。本文通过某一种测试仪电源电路的改进的试验,会给实验室管理者以借鉴。

在电路设计中用到EDA(ElectronicsDesignAutomation,电子设计自动化)技术。在进行电路改进前,从电路参数设计,电路功能仿真验证等都在计算机上先用EDA软件完成,不但缩短了电路设计时间,而且大大地节约了成本。

EDA技术是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。它经历了计算机辅助设计(ComputerAssistDesign,CAD)、计算机辅助工程设计(ComputerAssistEngineeringDesign,CAE)和电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation,EDA)三个发展阶段[1]。利用EDA技术进行电子系统的设计,具有以下几个特点[2]:用软件的方式设计硬件;用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的;对设计电路功能是否正确可进行仿真分析。

目前流行的EDA软件有Protel99SE,EWB,Multisim,PSpice等几种[3]。本文运用Protell99SE中的AdvancedSIM99仿真功能对所改进的电路进行仿真和应用。

1EDA仿真在测试仪电源电路设计中的应用

学校电工电子实验室有多台LM-800C数字集成电路测试仪,在使用中有时会出现死机,复位不正常现象。通过研究,发现电源电路存在问题:电源扩展能力差,带负载能力弱。笔者根据其PCB(PrintedCircuitBoard,印制电路板)绘制出其电源电路原理图,如图1所示。

图1LM-800C数字集成电路测试仪电源电路图

图1中,78M05为5V三端稳压器[4],RL为测试仪负载,实际上是待测集成电路。

限于篇幅,只绘制主要部分,电源线路滤波器在图中未画出。通过研究,发现电源电路存在问题:电源扩展能力差,带负载能力不强,有时会出现死机、无法复位现象。通过对其电源电路的改进,增加了扩流电路,从而解决了实际使用中存在的问题。

1.1测试仪电源电路的扩流设计

为了节约成本,不能对原来电路进行全新设计,只能在原来电源电路基础上,通过增加部分电路来增强其带负载能力。

改进中需要考虑的问题[5]:

(1)选择合适的滤波电容。电源输出直流电压要稳定,纹波小。

(2)增加了扩流电路,当电源电压不稳定或测试系统负载增大时,电源带负载能力强,输出电压稳定。

图2为经过改进的带扩流功能的电路,带负载能力较强,能扩大电路的输出电流。Q1为外接扩流功率三极管,R1为Q1的偏置电阻。该电路带负载能力与Q1的参数有关。C1,C4为滤波电容,C2为0.33μF,可抵消输入接线的电感效应,C3可防止高频自激,消除高频噪声,改善负载的瞬态响应[6,7]。

图2带扩流功能的电路

电源电路扩展输出电流的工作原理:

二极管D1用于消除三极管Q1的发射结Ube对输出电压的影响(相当于发射结的导通电压0.7V),并提供电容C4的放电回路。设三端稳压器78M05的最大输出电流为Imax,则晶体管的最大基极电流Ib=Imax-IRL,因而负载RL上电流的最大值I可表示为:

I=(1+β)(Imax-IRL)

一般三极管的基极电流Ib很小,与Imax相比可忽略不计,I比Imax大许多,可见输出电流提高了,从而可提高电源的带负载能力。

1.2两种电路带负载能力的仿真对比验证

可用Protell99AdvancedSIM99[6,7]对原电路(图1)和改进后的电路(图2)进行仿真分析,以验证二者的带负载能力。

(1)仿真参数设置

首先进行仿真参数设置,进行瞬态分析与傅里叶分析[8,9],仿真参数设置对话框如图3所示。

图3仿真参数设置对话框

为了突出显示,显示器上只显示两个波形,其中in为输入端,out为输出端。

(2)仿真波形对比分析

用Protell99AdvancedSIM99对图1所示电路进行仿真,发现当负载变重,超过78M05最大输出电流(0.7A)时[10],将使输出电压的纹波增大,输出电压(out)下降且不稳定,out波形有明显的波动,5V下降为4V左右,且输出(out)波形不平滑,纹波大。负载变重后的仿真波形如图4所示。

图4负载变重后的波形

为了增大电源的带负载能力,在原电路的基础上加扩展电流三极管Q1后,带同样的负载,输出电压很稳定(5V),仿真波形如图5所示。

图5加扩流三极管后仿真波形

从输出波形(out)可以看出,电压很稳定,没有纹波。

1.3设计电路的应用效果

经改进后的电源电路,在实验室的实际使用中,再未发现死机或不能正常复位现象,证明通过EDA仿真所设计的电路在使用中获得成功。

2结语

用EDA仿真技术能方便电路设计,并可验证电路

设计的正确性。通过对两种电路的仿真对比,说明改进后电源电路带负载能力强,这在实际使用中得到验证。

参考文献

[1]王涛.数字集成电路的故障诊断和故障仿真技术的研究[D].成都:电子科技大学,2005.

[2]NationalInstruments.TheMeasurementandAutomationCatalog2004[Z].2004.

[3]伏家才.EDA原理与应用[M].北京:化学工业出版社,2006.

[4]周绍庆.模拟电子技术基础[M].北京:北京交通大学出版社,2007.

[5]罗敏.专用集成电路逻辑测试仪系统总体实现[D].西安:西北工业大学,2006.

[6]ChengKT,JouJY.FunctionalTestGenerationforFiniteStateMachines[A].Proc.ITC[C].2006:160-168.

[7]陈松.电子设计自动化[M].南京:东南大学出版社,2005.

[8]朱勇.ProtelDXP范例入门与提高[M].北京:清华大学出版社,2004.

电源纹波测试方法范文篇10

[关键词]影像云纹法;路面;探究

中图分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:1009-914X(2014)17-0073-01现在国内采用的路面平整度检测设备主要有直接接触式机械装置和道路智能检测车两类。直接接触式机械装置在使用过程中有检测精度不高、检测效率低、仪器笨重等缺点。上个世纪70、80年代,国内路面平整度测量设备主要有水平仪、3m直尺等,测试精度低、速度慢、效率低,并依靠人工操作。到90年代初,检测手段有了一定的提高,如连续式平整度仪,但仍存在可重复性差、测试速度慢的缺点。而当前阶段的道路检测车虽然能达到相关国家标准规定的检测精度,检测效率也大大提高了,但大都需要使用多个激光传感器来获取路面信息,使得设备价格昂贵,装置的结构复杂,在实际运用中难以推广。而运用影像云纹法来检测路面平整度,能实现路面等高面获取的自动化和全场数字化。并且仅采用一套光学系统及相关软硬件便能实现现有平整度检测设备需要激光测距仪和加速度传感器才能实现的平整度检测功能,大大降低了路面平整度检测设备的成本。

一、影像云纹法的基本原理

影像云纹法起源于1948年,但是直到1970年才得以应用和改进。它是测量物体离面位移场的一种实验分析方法,其原理如图1所示,平行光照射到置于被测物体上的基准光栅,其影像投在物体上,由于物体表面的光栅和基准栅进行了叠加,所以会产生几何干涉条纹图,可以用摄像机实时记录这些干涉条纹图。通过对所得图像进行处理,获取物体的表面状态信息。光源和摄像机处于同一水平面,他们之间的距离为d。光栅平面与观测面平行且相距为H,黑色栅线之间的间距为p。等高面h1及h2是由光源的投射线及摄像机的接受光线的交叉点相连产生。等高间距h大致可以通过h=pH/d计算。影像云纹法在我国的运用研究主要集中在人类工程学、航空技术、工程地质等领域,用于对平面位移、空间隆起和凹陷的监测。相关研究表明:由于影像云纹法需要的光学设备原理简单、价格低廉、操作方法简单易于实现,很适合表面测量,因而在公路路面自动检测领域有广阔的应用前景。

二、基于影像云纹法的路面高程获取系统

影像云纹法设备的设计与构建需要有一定的灵活性,以确定相关参数的合适范围,如光栅大小、光栅栅线间距、光栅平面的高度、光源及摄像机的光线的分离、光强及理想等高间距等。根据上述要求,本系统设计了车体、行走轮、设于车内底板上的基准栅、位于所述基准栅左上方的光源、滤波器、聚焦透镜以及位于右上方的8位黑白CCD摄像机(如图2),光源可以是激光光源或者卤钨灯,基准栅的栅板可以是玻璃或者精密透明板栅,并且其栅线密度可以根据测量精度的要求进行更换,本系统的电脑内可以安装用Labview编写的控制软件以及美国国家仪器(NI)有限公司生产的影像采集卡,用于控制各部件的运行以及处理路面云纹图像,以实现路面图像的实时存储和处理。本系统还包括打印输出设备。其测量过程如下。

车体由牵引车拉着向前行驶,激光光源发出的光条经过空间滤波器形成面积较大的光场,再经聚焦透镜后转化成平行光,透过基准光栅形成影像投射到路面上,影像和基准栅本身发生相互干涉形成干涉云纹图像。CCD摄像机把这种云纹干涉图像拍摄并保存下来传入电脑,与此同时,可参照电脑屏幕上的图像聚集效果进行实时动态调节。其次,云纹图像经过电脑内的Labview编写的图像处理软件进行滤波处理,消除干扰信息,从而获得精确的路面纵向轮廓曲线云纹图像。再次,在经过处理之后的路面纵向轮廓曲线云纹图像上,取离散高程点,最后根据高程值把路面以三维立体图的形式表现出来。最后,数据存储、分析和结果打印。

三、路面云纹图像分析

这一阶段工作主要包括路面云纹图像增强,云纹级数和光栅节距的标注和离面位移的计算。最后将获得的等高线云纹图按实际所需要的方向切取若干起伏特征剖面,可以为路面平整度的分析提供重要的基础资料。二元对比和中线提取是图像分析能否成功实现的重要因素。二元对比增强是从图像背景中提取感兴趣特征的过程。最常用的特征提取方法是分析图像的直方图。一般而言,大多数云纹干涉图的直方图拥有双峰。

四、路面等高面的获取

本系统用Labview软件开发了路面高程差的计算程序,CCD摄像机获取云纹干涉图像之后,利用Labview内置的影像处理技术去除云纹干涉图像进行噪声干扰,然后进行二值化处理,并提取出二值化后的云纹干涉图像的中线。随后,定义某一次得到的图像为原始图,其下一幅图像为相关图。接下来给原始图中的某一干涉条纹指定一个顺序,并根据每个干涉条纹相对于原始图中其他条纹和相关图中条纹的相对位置进行分类以确定条纹级序。二值化条纹级序确定之后,路面高程值就很容易计算了。最后,根据所得高程值,用Matlab软件作出的路面等高面。为了验证本系统,再用实际测量所得数据绘制出路面等高面,结果表明:本系统所获取的路面表面图和实际测量所得数据绘制出的路面等高面具有很好的相关性。

五、结语

结合机器视觉技术和图像处理技术,本研究设计了基于影像云纹法的路面平整度检测方法。此方法可以快速获取路表图像,并可以根据图像处理结果绘制出路面表面等高面。实际测量所得数据绘制的路面表面等高面验证了本系统的准确性。系统在实际应用中能大大降低路面平整度检测设备的成本,因而具备很好的实际应用价值。

参考文献

[1]李荣强.影像云纹法的原理及其在工程地质中的应用[J].成都地质学院学报,1989,(16).

[2]杨晓丰,李云峰.路基路面检测技术[M].北京:人民交通出版社,2007.

电源纹波测试方法范文篇11

关键词:有线电视;维护;常见问题

目前,有线电视是人们获取信息的有效方式,与人们日常生活联系紧密。受多方面因素的影响,在实际应用的过程中有线电视极易出现各种问题,进而影响到正常使用。因此,为了在最大程度上保证有线电视的正常收看,相关技术人员要充分做好相关的维护检修工作,为有线电视的安全稳定使用奠定有利基础。

1有线电视维护的常见问题

有线电视的维护是保证其安全、稳定运行的重要前提条件,同时也是一项重要的工作内容。然而,受到多方面因素的影响,在有线电视维护过程中仍然会存在一些问题,会对有线电视维护工作质量造成一定影响。目前,我国有线电视实际应用的过程中,交流声干扰、电视没有信号、网纹干扰等是较为常见的几个问题,严重影响到观众的收看质量[1]。其中交流声干扰问题主要表现为:在屏幕上出现一条滚道是由电源50Hz纹波干扰,出现两条则是整流后的100Hz纹波干扰;电视没有信号这一问题的原因主要是由于在一定范围的内的线路出现问题,进而影响到有线电视观看的有效性;网纹干扰问题主要是表现为在观看电视的过程中,电视屏幕上会清晰地呈现出网状条纹或者是变形的波纹等,具有较大的不确定性,而外界干扰、系统内容互调干扰等,都是这一问题的成因。这就需要相关技术人员在今后维护的过程中针对上述问题予以有效解决,最大程度上保证有线电视收看的有效性。

2有线电视问题的有效维护措施

2.1交流声干扰问题

在有线电视出现交流声干扰的情况时,电视大屏幕上会出现上下滚动的横向条纹,而这种现象又会被称之为滚道,这一问题的出现一般是由放大器故障或是变压器损坏、部位螺丝松动情况所引起的[2]。因此,技术人员应结合具体情况,采用检测法,来排除各个部位可能存在的问题,使得问题范围可以得到进一步缩小,进而根据部件问题提出有效的解决措施。由于放大器在实际使用的过程中通常并不会直接损坏,而检测法的应用可以更为快速地寻找问题并加以解决,在整个检测环节,技术人员首先应检测电源插座的电阻,同时对其阻值进行判断,确定其是否处于标准范围之内,然后对放大器通标准电,从而实现对放大器的有效检测,并针对具体情况来完成相应的维修工作,保证有线电视的安全、稳定运行。

2.2电视没有信号

在对这一问题进行检查的过程中,技术人员首先要对电源插头进行检查,电视信号接收器连接是否存在松动、短路的情况也需要做好充分检查,以排除因接触不良而产生的信号不良的情况。若是在上述部位并没有发生问题,则应对放大器、分支器等电平进行检查,检查其在使用的过程中是否存在异常情况,若是存在异常应结合实际情况对其进行更换。在这一过程中检修维护人员可以由表及深来开展各项工作,以免将简单的问题复杂化,使得相关问题可以得到更为有效的解决[3]。

2.3网纹干扰问题

在有线电视正常使用的过程中,电视机通常是会出现非正常条纹问题,而这一问题便被称之为网纹问题,主要是来自于内部与外部两种不同干扰情况所引起的。因此,技术人员在针对这一问题进行维修与检查的过程中,首先应考虑原设备高频屏蔽接地是否按照相关标准中的具体要求来完成各项操作,然后适当降低放大器的增益,对调制器的图像伴音载波电平也应该相对降低,进而确定引起网纹干扰问题的原因,若是内部干扰问题,技术人员则是需要结合实际情况对其进行调试,保证各个部件之间不会造成相互干扰,若是针对外部干扰问题,则是可以通过采用陷波器、滤波器的方式来有效解决。

电源纹波测试方法范文篇12

关键词:光学指纹识别;Sobel边缘检测算子;Gabor滤波;图像二值化

中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:2095-1302(2013)12-0025-03

0引言

随着电子信息技术应用面日益拓展,不少场合需要对特定用户群体进行身份识别或身份记录,如门禁系统、考勤系统、安全认证系统等,在各种系统中运用的技术形式多样,如视网膜识别、面相识别、指纹识别、RFID射频识别应用等。其中,生物特征识别方式以其方便性强、安全性高等特点得到了越来越多人的认可和接受,特别是指纹识别技术方式,现已发展成为应用最广泛的生物识别技术之一。因此,研究基于嵌入式架构的指纹识别系统具有现实意义和广阔的应用前景。

1系统整体结构

系统采用光学指纹传感器(内建格科微电子有限公司的光学GC0307CMOS图像采集芯片)与ARMCortexM3内核意法半导体公司的32位高性能单片机STM32F205RE组成功能主体,采用Sobel边缘检测算子、Gabor滤波、图像二值化等图像采集与处理算法对指纹图像进行识别,构建了小体积的嵌入式指纹识别模块,具有积木式嵌入、微功耗、程序接口简单易用、便于二次开发、识别准确度高、高性价比等特点。

2系统硬件电路设计

整个系统设计构成了一体化光学指纹识别模块。模块设计采用光学暗背景成像原理,加入特有活体检测芯片,在解决干手指效应的同时解决残留指纹误识别、橡胶假指纹等问题。图1所示为格科微电子有限公司的光学GC0307CMOS图像采集芯片应用电路原理图。该款CMOS图像采集芯片是高精度、低功耗、微体积的高性能相机的内置式组件,它把实现优质VGA影像的CMOS影像传感器与高度集成的影像处理器、嵌入式电源和高质量的透镜组结合在一起,输出JPEG图像或图像视频流,支持8/10位数字传输JPEG图像和YCbCr接口,提供了完整的影像解决方案[1]。

CMOS图像采集芯功能输出串行数据引脚、时钟信号引脚、复位引脚、串行总线引脚等都接入到STM32F205RE的GPIO口,通过GPIO口模拟时序读取CMOS芯片采集到的图像信息。由于STM32F205RE的GPIO口工作频率可达120MHz[2],因而可以非常准确高效地模拟时序,实测640×480的原始图像能以10帧/s的速度采集到主处理器STM32F205RE中进行图像处理。

3系统软件功能设计

通过变换可见,畸变纠正后的图像通过变换可达500DPI分辨率,为后续获得高质量图像处理数据奠定了基础条件。然后送入算法处理。由于嵌入式系统的图像处理算法必须运算量小、占用RAM存储器空间小,才能在运算性能有限的单片机系统中运行[3],故而本系统通过小块方向替代点方向,减小RAM占用。

经过上面的步骤,即可从原始图像里面提取出有效的特征信息。特征信息描述了特征点的位置、方向等信息,最终形成一个大小不超过512字节的特征模板。指纹的比对就是在特征模板的基础上,构建两个点形成的杆对集,而杆对所包含的杆长度、端点方向与杆的夹角等信息已经是相对量,与位置无关。理想状况下,同一枚指纹,采集的两幅图像能找到的杆对的每一个量(长度、夹角)在数学上是完全相等的。以此为基本数学模型,构建整个比对算法。

4结语

经过实物测试,模块录入用户指纹图像时间为500~800ms,拒真率小于等于1%,平均4.2ms即可比对一枚指纹,支持1∶1指纹验证和1∶N指纹搜索。在硬件设计中引出了通信端子,系统支持3.3VTTL串口通信,可以通过串口对模块进行用户注册、删除特定用户、删除所有用户、复位模块、获取用户总数、获取用户权限、1∶1比对、1∶N比对、设置串口波特率、读取图像并提取特征值、获取图像等30个常规或扩展功能命令,能满足大多数的指纹应用场合,可以很好地运用于嵌入式领域。

参考文献

[1]GC0307芯片数据手册[EB/OL].[2016-06-19].http:///product/showproduct.php?lang=cn&id=27.

[2]STM32F205RE芯片数据手册[EB/OL].[2013-09-01].http:///st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00237391.pdf.

[3]祝军生.基于ARM的自动指纹识别系统的设计[J].电子设计应用,2008,10(15):81-83.

[4]贺颖,蒲晓蓉.应用Gabor滤波的指纹识别算法的研究和实现[J].计算机工程与应用,2010,46(12):172-175.