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电子测量与仪器学报 2017年第07期杂志 文档列表

电子测量与仪器学报杂志专家论坛

基于视听交互刺激的认知机理与脑机接口范式研究进展983-993

摘要：与人类视听觉感知密切相关的图像、语音和文本（语言）信息在社会经济发展与国家安全保障等领域中扮演着重要角色,脑机接口（BCI）是无需神经肌肉便可操控外部设备、使“思想”直接变成“行动”的创新技术,基于视、听觉刺激的BCI系统具有极其广阔应用前景。目前认知心理学研究普遍认为视听交互刺激模式可产生比视或听单模态刺激更强的事件相关电位信号,因而可使识别大脑思维模式的正确率更高和响应速度更快,然而BCI研究至今尚难有充分验证其优势的成果。分别从认知心理机制和BCI实验范式两方面综述了视听交互刺激的信息整合机制、视听刺激之间的协同与竞争关系、匹配度对刺激效果的影响及相关BCI实验范式的研究现状;深入分析了视听交互刺激范式未在现有BCI系统中体现其优越性的原因;最后从BCI实验范式选择、系统硬件性能改进、脑电信号处理等方面提出了改进思路并展望了基于视听交互刺激BCI范式研究未来动向。

电子测量与仪器学报杂志学术论文

圆柱腔复介电常数高温测试系统994-1001

摘要：围绕微波介质材料复介电常数高温测试关键技术进行系统设计,利用圆柱腔精确场解法实现材料介电性能变温特性测试。设计了TM_（010）模圆柱谐振腔,采用快速移动平台和感应加热技术,搭建了变温测试系统,实现了915 MHz,最高1 400℃的复介电常数快速自动化测试。针对测试系统受热后对测试结果的影响,提出了实时变温校准技术,减小了夹具介电波动引入的误差。以熔融石英为例进行重复性测试并与已有文献作对比,结果表明介电常数和损耗角正切高温下测试偏差分别在2%和6%以内。

光纤布拉格光栅水下钢筋腐蚀传感器1002-1008

摘要：基于光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating,FBG）的预应力释放和应变测量原理,提出了一种用于水下钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀监测的FBG钢筋腐蚀传感器。传感器以两根FBG为核心元件,将FBG-1预拉后紧密缠绕、固定于精细加工过的钢筋件表面,用于监测腐蚀产物流失导致的预应力松弛;将FBG-2安装于钢筋件的轴向通孔中,作为温度补偿器用于消除FBG-1的温度交叉敏感效应。为了提高传感器的成活率,将传感器封装在砂浆中,并且推导了被测钢筋件的质量腐蚀率计算公式。通过电化学加速腐蚀实验研究了传感器的工作性能,通过监测FBG的波长变化来测量钢筋的腐蚀程度。实验结果表明,FBG钢筋腐蚀传感器可以监测水下钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀,并且具有较大的测量范围、较高的灵敏度和稳定性,适用于港口码头、桥墩、水坝、蓄水池等钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀监测。

是德科技SystemVue仿真平台有助应科院降低NB-IoT收发信机的成本和功耗要求1008-1008

摘要：System Vue仿真平台提供分析结果,以助应科院就修订NB-IoT标准提出正式申请,令业界研发更低成本/功耗的收发信机是德科技（NYSE：KEYS）宣布其系统设计和验证仿真平台推出最新版本System Vue 2017。System Vue仿真平台可以帮助用户将基带、射频和信道模型整合到一起,用于评测整个系统性能。System Vue 2017能够助力优化NB．IoT标准，加速低功耗NB．10T终端芯片的实施，经过优化的NB-loT标准将编入3GPP标准第13版（修订版本）和第14版中。

开槽无芯片RFID湿度传感器设计研究1009-1016

摘要：提出了一种基于RFID技术的无芯片湿度传感器标签。通过开槽蚀刻技术在覆铜FR4材料上制作缝隙散射体结构。标签结构分为两个单元：编码单元借助不同长度的缝隙组合存储ID信息;通过在缝隙表面覆盖硅纳米线沉淀层构成传感单元,用来感知湿度的变化。该方案结构简单、成本低,无任何后处理工艺。测试系统利用交叉极化的两台喇叭天线作为发射和接收天线,依据雷达电磁反向散射原理测量传输系数曲线进而获取标签的ID信息和外界湿度信息。实验测试表明在25℃温度及30%~90%的相对湿度范围内,该无芯片湿度传感器标签在215 MHz的频带范围内中心谐振频率与相对湿度呈现稳定的近似线性关系,其灵敏度超过2.9 MHz/%RH。

带有测温系统的液固两相流旋转冲蚀试验装置1017-1024

摘要：液固两相流冲蚀磨损过程中,固体颗粒的动能部分转化为热能,使过流部件和料浆液温度升高,冲刷磨损与摩擦热使过流部件材料的磨损速度与腐蚀速度都加快,共同加剧过流部件的损坏,在高速冲蚀磨损条件下,摩擦热效应的影响应引起高度重视。针对目前液固两相流冲蚀磨损试验装置缺乏试样温度实时测试的问题,自行设计研制了一种带有测温系统的旋转式冲蚀磨损试验装置。在被冲蚀试样表面附近、中心和背面附近位置开孔,插入热电偶,通过导线与温度传感器和计算机联接,在线测试并绘制冲蚀磨损过程中试样不同部位的温度变化曲线,具有结构简单、操作便利、数据稳定可靠、直观性好的特点。本装置可以模拟湿法冶金、化工、采矿、水电等冲蚀磨损工况条件,特别是分析测试冲蚀磨损过程中摩擦热量在试样中的产生、传递及其对试样冲蚀磨损特性的影响。

基于变分模态分解和排列熵的输电线路故障诊断1025-1030

摘要：针对现有电力系统输电线路故障信号分析方法中,故障信号特征遗失并难以反映故障信号本质特征等问题,提出基于变分模态分解与排列熵（VMD-PE）的输电线路故障诊断方法。以输电线路单相接地短路故障为例,选取IEEE 14节点标准测试系统,以单相接地短路故障时的电流作为故障信号,首先对各相故障信号进行VMD分解,然后对分解后的故障信号作二次PE分析,基于各相故障信号的最终总PE值识别输电线路故障,并与小波变换-PE算法进行对比。实验结果表明,所提VMD-PE方法更能有效地诊断出输电线路的故障所在相,可准确可靠的用于输电线路的故障诊断。

无线充电设备能量受限的WRSNs周期性充电规划1031-1039

摘要：研究无线充电设备（wireless charging equipment,WCE）的充电能量和行驶能量均有限的情况下使用WCE为传感器节点周期性充电问题。对于每一个充电周期,旨在最大化充电周期时间的同时最小化WCE充电和行驶能量的总消耗值,以最小的WCE能量消耗功率保证无线可充电传感器网络（wireless recharging sensors networks,WRSNs）永久性工作下去。通过分析传感器节点能量约束和WCE行驶及充电约束,建立以最小化WCE能量消耗功率为优化目标的优化模型。充电问题为NP-Complete问题,使用混沌粒子群算法（chaos particle swarm optimization,CPSO）求解优化问题得到WCE充电路径和节点充电时间,并设计了由2种数据路由和3种节点分布类型组合成的6种WRSNs仿真场景,与基本遗传算法（genetic algorithm,GA）对比,其收敛速度至少提升了1倍。

基于相对变换的ICA故障检测方法1040-1046

摘要：针对传统独立主元分析方法（independent component analysis,ICA）在标准化处理后导致特征值大小近似相等,难以提取有代表性变量等问题,提出了一种基于相对变换的独立主元分析（relative transformation ICA,RTICA）故障检测方法。该方法引入欧氏距离相对变换理论,将原始空间数据变换得到相对空间,然后在相对空间进行独立主元分析,降低相对空间的数据维数,使提取的独立主元特征具有更大的适应性,建立故障检测模型,最终实现在线故障检测。该方法通过田纳西-伊斯曼过程仿真加以验证,并应用到电主轴裂纹故障的状态监测中,实验结果表明该方法能有效减少独立主元个数,简化故障检测模型的复杂度,增强状态检测性能。

基于社会活性和副本限制的DTN路由算法1047-1052

摘要：容忍延迟网络（DTN）为提高消息传输成功率,往往采用多副本策略,导致网络消息泛洪现象,需要对消息副本进行限制。提出了一种基于社会活性和副本限制的DTN路由算法（social activity and copy-limited based DTN routing algorithm,SACRA）,该算法基于节点运动历史轨迹和相邻节点特性定义社会活性,根据社会活性和可用缓冲区大小合理分配相遇节点携带消息的份额和交换消息类型,使消息加速扩散,能尽快到达目标节点。仿真结果表明,与典型的多副本DTN路由算法相比,SACRA能够有效降低了消息转发数和负载比率,当时间在1 000 s后成功率在50%以上,从而降低了网络开销,并获得较高的消息递交成功率。

基于P-ReliefF特征选择方法的带钢表面缺陷识别1053-1060

摘要：带钢表面缺陷纹理的复杂性和多样性、背景纹理中存在的伪缺陷等给现有的带钢表面缺陷特征提取和识别带来了极大的困难。为此,提出了一种新的带钢表面缺陷选择与识别方法。首先,通过各向异性扩散算法对带钢表面的伪缺陷干扰进行抑制;其次,利用提出的P-Relief F方法对表面缺陷特征进行选择,相比传统的Relief F方法,该方法考虑了不同维度特征之间的关联性;最后,利用筛选的特征集和支持向量机（SVM）核分类器对带钢表面缺陷进行分类与识别。实验结果表明,提出的方法能够提取出具有高区分性和鲁棒性的带钢表面缺陷特征,并且对于划痕、褶皱、凸起和污渍等不同类型的带钢表面缺陷,本方法相比传统的方法可以获得更高的识别率。

迭代学习控制在GTAW焊接过程中的应用研究1061-1066

摘要：针对相同工件的批量焊接,并且焊接轨迹相同的情况下,焊接过程具有极高的重复性。提出了基于迭代学习控制（ILC）的脉冲气体钨极氩弧焊（GTAW）焊接过程跟踪控制方法。根据GTAW焊接的动态过程模型,设计了GTAW焊接过程控制的ILC算法,并对算法的收敛性进行了证明。研究结果表明,ILC可以有效地利用焊接过程中的重复信息,经过60次迭代学习后,焊接系统输出可以较好的达到期望轨迹,并获得较高的控制精度,验证了方法的有效性。与PID控制相比ILC控制器不但可以获得较好的跟踪效果,而且还能有效抑制外部扰动的作用,具有较强的鲁棒性。

基于FPGA的快速图像纹理特征提取方法的研究1067-1073

摘要：图像特征的一个重要分支就是纹理特征,它体现了不同图像和物体的形态、大小、分布、方向等重要参数,对图像特征识别起到决定性因素。但是纹理特征提取的过程十分复杂且计算量巨大,为了解决这个难题,提出了一种在现场可编程逻辑门阵列（FPGA）平台下实现纹理特征提取新方法。首先对基本图像特征算法做了并行化的优化,从算法的数值范围和表示精度两个角度,做了相应的分析和误差控制,从而适应FPGA的运行。然后对FPGA的数据流传输提出了一个高效率的解决办法,该方法对其中的主要模块采用了流水线优化,并采用寄存器配置模式,从而在线地修改参数,适应不同的图像大小和卷积核等环境变量。结果表明,在同等功耗条件下,可以达到10倍于CPU的性能,达到了快速提取特征的目的。

小麦不完善粒的高光谱图像检测方法研究1074-1080

摘要：为了实现高光谱图像处理技术对小麦不完善粒的快速准确鉴别,研究了一种基于小麦不完善粒高光谱图像的光谱和图像特征,结合多分类支持向量机的不完善粒的识别方法。实验采集小麦不完善粒的高光谱图像,对图像进行图像增强、阈值分割等处理后,提取7个纹理特征和5个形态特征作为分类器的输入,应用多分类支持向量机分别建立并比较基于光谱特征、基于图像特征以及基于光谱和图像特征组合的不完善粒识别模型的分类精度。基于光谱特征建立的4分类模型总识别率达94.73%,黑胚粒与正常粒的识别率分别为100%、98.63%,效果较好,但虫蚀粒与破损粒的识别精度均低于90%;基于图像特征的不完善粒识别率相对较低;融合光谱与图像特征建立的4分类支持向量机模型总识别率达97.89%,其中虫蚀粒识别率从89.79%提高到95.91%,破损粒识别率从84%提高到94%,识别效果最佳。实验结果表明,高光谱成像技术可以快速、无损鉴别单籽粒小麦不完善粒,该技术在小麦种子质量快速、高通量、无损检测领域具有的应用潜力。

NI宣布推出第二代矢量信号收发仪的基带版本,以应对最苛刻的收发仪测试应用1080-1080

摘要：全新的基带矢量信号收发仪具有12倍的带宽和更大型的用户可编程FPGA,而且体积缩小了一半NI（美国国家仪器公司,National Instruments,简称NI）作为致力于为工程师和科学家提供解决方案来帮助他们应对全球最严峻的工程挑战的供应商,今日宣布推出第二代矢量信号分析仪（VST）的基带版本。PXIe-5820模块是业界首款具有1 GHz复杂I/Q带宽的基带VST,旨在解决最具挑战性的RF前端模块和收发器测试应用需求，如包络跟踪、数字预失真和5G测试。

基于电子舌和模式识别的中成药品辨识方法研究1081-1089

摘要：为了实现不同中成药品的快速区分辨识,采用基于虚拟仪器技术的伏安电子舌系统对治疗感冒病症的4种不同中成药品进行了检测分析。分别采用特征点提取（FPE）法和离散小波变换（DWT）法对电子舌输出信号进行预处理,以样本点的聚集性和分类效果为依据,确定较佳的特征提取方法为以db4为母小波进行的8层离散小波变换。在此基础上,分别采用主成分分析法（PCA）、聚类分析法（CA）和BP神经网络（BPNN）对不同中成药品进行区分辨识。结果表明,PCA结果中PC1和PC2累计贡献率为95.6%,除羚羊感冒片和银翘解毒片有重叠趋势外,其余各类得到有效区分;CA能够有效地观察出4种中成药品之间的差异程度,但4种药品最终被分成两类,区分效果较差;非线性分类模型BPNN对不同中成药品区分效果较好。通过优化实验,分别确定了模型的训练算法、激活函数和隐含层节点数目等参数,测试集验证表明,BPNN模型对4种中成药品的分类正确率达到100%。本研究结果可为中成药品的非感官质量评价和快速辨识研究提供技术参考。

改进D-S证据理论在变电站人体跌倒检测的应用1090-1098

摘要：为了提高变电站人体跌倒检测准确率,提出了一种基于改进D-S证据理论的人体跌倒检测算法。利用垂直外接矩形和最小面积外接矩形对检测到的人体目标进行描述,分析目标区域的矩形宽高比、人体质心高度比和人体躯干倾斜角的人体目标特征变化。针对复杂人体姿态情况下存在的目标特征冲突问题,提出采用D-S证据理论对特征信息进行融合。通过自定义的广义三角模糊函数构造3种人体特征的基本概率指派函数,生成3种人体目标特征基本概率指派（basic probability assignment,BPA）。基于Murphy算法,提出一种双重加权平均证据源的改进算法,既可以融合各个独立证据的一致信息,也可以融合冲突信息。实验结果证明,该人体跌倒检测算法具有较高的跌倒识别准确率,可以合理的生成基本概率指派,有效地融合冲突证据,能够满足变电站人员安全监控的需要。

高压电缆局部放电小波包-峰度法在线检测与定位1099-1106

摘要：在利用双端行波法进行高压电缆局放在线检测与定位时,针对脉冲初至时刻拾取精度不高影响定位精度的问题,引入地震信号检测领域中的时变峰度法。首先利用时窗能量比检测局放事件,然后在确定的局放时窗内,通过计算时变峰度变化率并求其最大值点,初步实现脉冲初至时刻拾取。为了克服现场强噪声干扰对拾取精度的影响,利用小波包分离出局放脉冲所在的主要频带,并在此频带内求取时变峰度极大值,实现了局放脉冲初至时刻的高精度拾取。最后运用到达时间分析法实现局部放电源的在线精确定位。实验结果表明,该方法抗噪声干扰能力强,定位精度高,在-14 d B的噪声环境下定位误差小于2 m,能够满足高压电网对局放故障在线定位的精度要求,有效提高供电可靠性。