多源传感器融合作业1报告

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多源信息融合

课程作业报告

名称:传感器系统偏差估计问题

姓名:徐妍

班级:自动化46

学号:2140504131

摘要

此次作业围绕多源信息融合课程第二章参数估计中的最小二乘估计展开。在量测方程的计算、非线性方程线性化、线性批处理最小二乘估计、线性递推最小二乘估计、迭代非线性最小二乘估计、非线性递推最小二乘估计等方法进行了实践。本作业使用MATLAB软件编程,完成了既定的题目要求。

一、问题重述及分析

(一)计算出每时刻目标的位置,2部雷达各自观测到的目标位置,并画到一张图上

根据量测方程(1),x 、y 的真实位置以及其他量已知的情况下,两部雷达对应r 及θ的观测值可通过分别计算得出。

00()()()()arctan ()()θθθ?=?????-=+?+? ?-????

r r i w i y i y i w i x i x (1) 在作图时则需注意将极坐标系下的量测值通过坐标变化,转换到直角坐标系下对应的值。在MATLAB 中,使用plot 语句作图即可。

(二)分别用以下4种方法估计2部雷达的角度系统偏差

两部雷达的位置分别使用),(11y x 和),(22y x 表示,则对于每一个时刻k ,均存在如下等式

???+?-+=?-++?-+=?-+22,2,221,1,1112,2,221,1,11)sin()sin()cos()cos(ωθθθθωθθθθk k k k

k k k k r y r y r x r x 其中1ω和2ω为两个与其他量相关的误差量,在此题目中忽略,算入总误差中。最终,代入),(11y x 、),(22y x 的值化简上式得到

??????-=?-?-+=?-)

sin()sin()cos(10)cos(2,2,21,1,12,2,241,1,1θθθθθθθθk k k k k k k k r r r r (2) 1、将非线性方程提前线性化后,用批处理最小二乘法求解

公式(2)为一组非线性方程,在使用线性批处理最小二乘法求解时,需要利用其在()00处的泰勒展开式将其线性化。为简化公式的泰勒展开过程,对公式(2)进行调整得到公式(3)

???

?????+≈?-=+-?+≈?-=--k k k k k k k k k k k k r r r r r r ,11,11,1,182,22,1,22,22,2,282,22,1sin cos )cos(2000010sin cos )cos(2000010θθθθθθθθθθ (3) 由此将其化为矩阵形式

??

????????????=??????????????-+----21,1,2,1,182,22,1,2,282,22,10sin sin 0

cos 2000010cos 2000010θθθθθk k k k k k k k k k r r r r r r 由此可推得??????????????-+----=k k k k k k k k r r r r r r k z ,1,182,22,1,2,282,22,1cos 2000010cos 2000010)(θθ,??

????=0sin sin 0)(,1,2k k k H θ,按照线性批处理最小二乘方法对应的公式分别将H 和z 累积并计算即可。

2、将非线性方程提前线性化后,用递推最小二乘法求解

此题的分析方法与上题大致相同,只是在递推开始的前两个时刻需要使用线性批处理最小二乘方法进行估计得到递推初值,然后套用下述公式循环至截止时刻前一时刻截至即可。

???

????+++-=++-+++=+++=+++++=+-'1'')1()1()1()()1()](?)1()1()[1()(?)1(?)1()1()()1()1()1()()1()1(k W k S k W k P k P k x k H k z k W k x k x

k S k H k P k W k R k H k P k H k S 3、非线性迭代批处理最小二乘法

非线性最小二乘方法的求解过程中的线性化方法与前两题类似,区别在于在每次估计中都会在上一时刻得到的估计值处重新进行泰勒展开,由此导致量测和方程的雅可比矩阵值不断变化。

在迭代非线性批处理最小二乘法中,将公式(2)作适当的变形处理并泰勒展开得到下式

???

?????-??-+?+≈+-?-??-+?+≈--)?)(?sin()?cos(2000010)?)(?sin()?cos(2000010111,11,1,182,22,1222,22,2,282,22,1i i k i k k k k i i k i k k k k r r r r r r θθθθθθθθθθθθ 改写成矩阵形式如下

?????????-??-??????????-?-=??????

?????????+-+-?+--i i i k i k i k k k k i k k k k r r r r r r 22111,12,21,1,182,22,12,2,282,22,1??0)?sin()?sin(0)?cos(2000010)?cos(-2000010θθθθθθθθθθθθ

其中,??????

?????????+-+-?+--=)?cos(2000010)?cos(-20000101,1,182,22,12,2,282,22,1i k k k k i k k k k r r r r r r Z θθθθ,?????????-?-=0)?sin()?sin(01,12,2i k i k i J θθθθ。利用下式不断迭代直至前后两次估计值差值低于既定阈值停止即可。

))(()(1'11'1i i i i i i X h Z R J J R J X X -+=---+

4、非线性递推最小二乘法

非线性递推最小二乘法与线性递推方法相似,区别在于其要求每次递推均在新的估计值处重新进行泰勒展开,公式如下:

???

????+++-=+-+++=++=++++=+-'1'')1()1()1()()1())](?()1()[1()(?)1(?)1()()1()1()1()()1(k W k S k W k P k P k x h k z k W k x k x

k S J k P k W k R k H k P J k S k k 二、结果讨论

(一)每时刻目标的位置及两部雷达各自观测到的目标位置

(二)估计2部雷达的角度系统偏差

源代码

clear;clc;close all ;

%% generate data

sigma_theta = 0.05/180*pi;

delta1 = 0.5/180*pi;

delta2 = -0.8/180*pi;

x1 = [0 0]';

x2 = [10000 0]';

x0 = 0; y0 = 10000;

x0_v = 100;

x = zeros(2,100);

x(1,:) = 0:x0_v:99*x0_v;

x(2,:) = repmat(y0,[1,100]);

%% Q1 location of the goal by 2 radars

% for radar a

r1 =

sqrt((x(1,:)-repmat(x1(1),[1,100])).^2+(x(2,:)-repmat(x1(2),[1,100])).^2)+sigma_r*randn(1,100); theta1 = zeros(1,100);

x_a = zeros(1,100);

y_a = zeros(1,100);

for j = 1:100

theta1(1,j) = atan2((x(2,j)-x1(2)),(x(1,j)-x1(1)))+delta1+sigma_theta*randn;

x_a(1,j) = r1(1,j)*cos(theta1(1,j))+x1(1);

y_a(1,j) = r1(1,j)*sin(theta1(1,j))+x1(2);

end

% for radar b

r2 =

sqrt((x(1,:)-repmat(x2(1),[1,100])).^2+(x(2,:)-repmat(x2(2),[1,100])).^2)+sigma_r*randn(1,100); theta2 = zeros(1,100);

x_b = zeros(1,100);

y_b = zeros(1,100);

for j = 1:100

theta2(1,j) = atan2((x(2,j)-x2(2)),(x(1,j)-x2(1)))+delta2+sigma_theta*randn;

x_b(1,j) = r2(1,j)*cos(theta2(1,j))+x2(1);

y_b(1,j) = r2(1,j)*sin(theta2(1,j))+x2(2);

end

% plot

figure(1),

plot(x_a,y_a,'r',x_b,y_b,'b',x(1,:),x(2,:),'k');

legend('radar a','radar b','real track');

%% Q2 estimate systematic error of the angle

% clear delta1;

% for R = I, R can be omitted

%%%%%%%%%%%%%%%% linear-batch

LS %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% H_batch_k = [];

z1_batch = (r1.^2-r2.^2-10^8)./20000./r2-cos(theta2);

z2_batch = (r1.^2-r2.^2+10^8)./20000./r1-cos(theta1);

z_batch_k = [];

x_batch = [];

for i = 1:100

H = [0 sin(theta2(i));sin(theta1(i)) 0];

H_batch_k = [H_batch_k;H];

z_batch_k=[z_batch_k;

z1_batch(i);z2_batch(i)];

x_batch(:,i)=inv(H_batch_k'*H_batch_k)*H_batch_k'*z_batch_k;

end

% result of linear batch least squares estimate

x_batch_result = x_batch(:,100)/pi*180;

disp('result of linear batch least squares estimate');

disp(x_batch_result);

%%%%%%%%%%%%%% linear recursive

LS %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

H_recursive = [0 sin(theta2(1));sin(theta1(1)) 0;

0 sin(theta2(2));sin(theta1(2)) 0];

z_recursive = [z1_batch(1);z2_batch(1);

z1_batch(2);z2_batch(2)];

x_recursive(:,2) = inv(H_recursive'*H_recursive)*H_recursive'*z_recursive;

P_recursive(:,:,2)=inv(H_recursive'*H_recursive);

R = eye(2);

for i=2:99

H=[0 sin(theta2(i+1));sin(theta1(i+1)) 0];

S=H*P_recursive(:,:,i)*H'+R;

W=P_recursive(:,:,i)*H'*inv(S);

z = [z1_batch(i+1);z2_batch(i+1)];

x_recursive(:,i+1)=x_recursive(:,i)+W*(z-H*x_recursive(:,i));

P_recursive(:,:,i+1)=P_recursive(:,:,i)-W*S*W';

end

% result of linear recursive least squares estimate

x_recursive_result = x_recursive(:,100)/pi*180;

disp('result of linear recursive least squares estimate');

disp(x_recursive_result);

%%%%%%%%%%%%%% nonlinear iterative batch

LS %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

x_ILS(:,1) = [0;0];

Dif = 100;

j = 1;

% R is omitted, for R = I

z_batch_iter = [];

z1_batch_iter = (r1.^2-r2.^2-10^8)./20000./r2;

z2_batch_iter = (r1.^2-r2.^2+10^8)./20000./r1;

for i = 2:100

z_batch_iter = [z_batch_iter;

z1_batch_iter(i);z2_batch_iter(i)];

end

while Dif>10^(-20)

% while j<100

J = [];hx = [];

for i = 2:100

JJ = [0 sin(theta2(i)-x_ILS(2,j));

sin(theta1(i)-x_ILS(1,j)) 0];

J = [J

JJ];

hx = [hx

cos(theta2(i)-x_ILS(2,j));

cos(theta1(i)-x_ILS(1,j))];

end

x_ILS(:,j+1) = x_ILS(:,j)+inv(J'*J)*J'*(z_batch_iter-hx);

Dif = sum((x_ILS(:,j+1)-x_ILS(:,j)).^2);

j = j+1;

end

% result of nonlinear iterative batch least squares estimate

x_iterative_result = x_ILS(:,j-1)/pi*180;

disp('result of nonlinear iterative batch least squares estimate');

disp(x_iterative_result);

%%%%%%%%%%%%%% nonlinear recursive

LS %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear hx;

R_RLS = eye(2);

x_RLS(:,1) = [0;0];

P(:,:,1) = diag([10^4 10^4]);

for i = 2:100

H = [0 sin(theta2(i)-x_RLS(2,i-1));

sin(theta1(i)-x_RLS(1,i-1)) 0];

S=H*P(:,:,i-1)*H'+R_RLS;

W=P(:,:,i-1)*H'*inv(S);

Z_RLS(:,i)=[z1_batch_iter(i);z2_batch_iter(i)];

hx = [cos(theta2(i)-x_RLS(2,i-1));

cos(theta1(i)-x_RLS(1,i-1))];

x_RLS(:,i)=x_RLS(:,i-1)+W*(Z_RLS(:,i)-hx);

P(:,:,i)=P(:,:,i-1)-W*S*W';

end

% result of nonlinear recursive least squares estimate

x_nonlinear_recursive_result = x_RLS(:,i)/pi*180;

disp('result of nonlinear recursive least squares estimate');

disp(x_nonlinear_recursive_result);

% plot the result of case 3/4

figure;

t = 1:100;

plot(t,repmat(0.5,1,100),'k',t,x_recursive(1,:)./pi.*180,'g',t,x_RLS(1,:)./pi.*180,'r');

axis([1,100,0,0.7]);

legend('真值','线性递推估计值','非线性递推估计值');

title('雷达1系统偏差delta1');

figure;

plot(t,repmat(-0.8,1,100),'k',t,x_recursive(2,:)./pi.*180,'g',t,x_RLS(2,:)./pi.*180,'r');

axis([1,100,-1,0]);

legend('真值','线性递推估计值','非线性递推估计值');

title('雷达2系统偏差delta2');

figure;

t = 1:size(x_ILS,2);

plot(t,repmat(0.5,1,length(t)),'k',t,repmat(-0.8,1,length(t)),'b',t,x_ILS(1,:)./pi.*180,'g',t,x_ILS(2,:)./ pi.*180,'r');

axis([1,length(t),-1,1]);

legend('delta1真值','delta2真值','非线性迭代批处理delta1估计值','非线性迭代批处理delta2估计值');

title('非线性迭代批处理方法系统偏差');

基于图像处理的多传感器融合的物体识别方法与相关技术

本技术公开了一种基于图像处理的多传感器融合的物体识别方法,包括以下步骤:S1:获取三通道RGB彩色图像及一通道多线激光测距图像;S2:将RGB彩色图像的摄像机光学坐标投射成激光点云坐标,激光点云坐标投射成360°环形全景坐标;S3:利用深度学习的图像识别技术,针对事先训练过的目标进行目标检测框选定,得到目标检测边界框分布图像及物体类别分布图像。本技术方法简单,实时性高,基于多传感器实现六通道图像的映射融合,在传统的RGBD四通道图像的基础上,增加了二通道来源于目标检测的物体类别分布图像、目标检测边界框分布图像,为实现快速准确的目标物体定位提供了精准的图像处理基础。 技术要求 1.一种基于图像处理的多传感器融合的物体识别方法,包括以下步骤: S1:获取三通道RGB彩色图像及一通道多线激光测距图像; S2:将RGB彩色图像的摄像机光学坐标投射成激光点云坐标,激光点云坐标投射成360° 环形全景坐标; S3:利用深度学习的图像识别技术,针对事先训练过的目标进行目标检测框选定,得到 目标检测边界框分布图像及物体类别分布图像。 2.根据权利要求1所述的基于图像处理的多传感器融合的物体识别方法,其特征在于,在步骤S1中,所述三通道RGB彩色图像通过摄像机原始图像获取,所述一通道多线激光测 距图像通过获取激光点云信息后生成独立图层得到。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理的多传感器融合的物体识别方法,其特征在于,在步骤S2中,将摄像机坐标投射成激光点云坐标的具体步骤包括: S201:创建3D临时贴图,贴图坐标为激光坐标,贴图大小为单个摄像头贴图转换为激光点云坐标后的宽度和高度; S202:计算贴图下个像素的激光坐标; S203:判断下个像素是否为贴图的结尾像素,若不是则重复步骤S202,若是则进行下一步骤; S204:将八个摄像机贴图合并,拼接生成激光坐标下的360度全景图。 4.根据权利要求3所述的基于图像处理的多传感器融合的物体识别方法,其特征在于,步骤S202的具体计算过程包括: 首先将激光坐标转换成摄像机镜头坐标,再将镜头坐标转换成摄像机像素坐标,最后将对应摄像机像素读取到贴图。 5.根据权利要求1所述的基于图像处理的多传感器融合的物体识别方法,其特征在于,在步骤S2中,将激光点云坐标投射成环形全景坐标的具体步骤包括: S211:创建一个激光点阵图层,大小为1920*1080,左右边缘角度为0—360°,上下角度为-15°—15°,左右边缘角度、上下角度均匀铺展拉伸; S212:读取一列激光点阵存储区数据; S213:计算打印图像的像素角度; S214:计算像素位置,将对应数据赋值到打印的图层; S215:判断当前读取的激光点阵存储区数据是否为数据的结尾,若不是则重复步骤S212—S214,若是则生成图像结束。 6.根据权利要求1所述的基于图像处理的多传感器融合的物体识别方法,其特征在于,在步骤S3中,事先训练过的目标包括目标人员、工作服、安全帽。

传感器作业习题

习题1 1-1衡量传感器静态特性的主要指标有哪些?说说它们的含义。 答: 1、线性度:表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合(或 偏离)程度的指标。 2、灵敏度:传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 3、分辨力:传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 4、回差:反应传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程过程中。。。输 出-输入曲线的不重合程度指标。 5、重复性:衡量传感器在同一工作条件下,输入量按同一方向作全程连续多次 变动时,所得特性曲线间一致程度的指标。 6、阈值:是能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值,即零位附 近的分辨力。 7、稳定性:传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移:指在一定时间间隔内,传感器输出量存在着与被测输人量无关的、不 需要的变化。 9、静态误差(精度):指传感器在满量程内任一点输出值相对其理论值的可能偏 离(逼近)程度。它表示采用该传感器进行静态测量时所得数值的不确定度。 1-2 计算传感器线性度的方法有哪几种?差别何在? 1、理论直线法:以传感器的理论特性线作为拟合直线,与实际测试值无关。优点是简单、方便,但输出平均值与拟合直线间的最大偏差很大。 2、端点直线法:以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 y=b+kx b截距k为斜率与理论直线发一样简便偏差很大 3、“最佳直线”法:以“最佳直线”作为拟合直线,该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高,但是只能用图解法和计算机结算来获得。(断电平行法) 4、最小二乘法:按最小二乘原理求取拟合直线,该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。最小二乘法的拟合程度很高,但是校准曲线相对拟合直线

《传感器与测试技术》作业(1)和(2)答案讲解

《传感器与测试技术》作业(1)和(2)答案 按照《传感器与测试技术》课程教学设计方案的要求,本课程的平时作业共布置4次记分作业,每次作业满分2.5分,共10分。 在完成记分作业的前提下,辅导教师还可根据学生学习的实际情况,再布置一些有针对性的作业,作为对记分作业的补充,供学生更好地掌握学习内容。 前2次的记分作业如下: 第1次记分作业:第5周前完成 .画出测试系统的组成框图,并说明各组成部分的作用。 答: 传感器做为测试系统的第一环节,将被测系统或测试过程中需要

观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。通常,传感器将被测物理量转换成以电量为主要形式的电信号。 信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工,对信号进行放大等。 显示与记录部分将所测信号变为一种能为人们所理解的形式,以供人们观测和分析。 .为满足测试需要,对传感器的一般要求有哪些? 答:(1)灵敏度高,线性度好; (2)输出信号信噪比高,这要求其内噪声低,同时不应引入外噪声;(3)滞后、漂移小; (4)特性的复现性好,具有互换性; (5)动态性好; (6)对测量对象的影响小,即“负载效应”较低。 .传感器的动态特性的评价指标有哪些? 答:(1)时间常数τ (2)上升时间 t r (3)稳定时间(或响应时间) t W (4)超调量δ .提高传感器性能的方法有哪些? 答:(1)非线性校正 (2)温度补偿 (3)零位法、微差法

(4 )闭环技术 (5 )平均技术 (6 )差动技术 (7)采用屏蔽、隔离与抑制干扰措施 .简述应变式电阻传感器的工作原理。 答:电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化, 这一现象就是电阻丝的应变效应。 设有一段长为 ,截面为 ,电阻率为 的金属丝,则它的电阻为 当它受到轴向力F 而被拉伸(或压缩)时,其 、 、 均发生变化,因应变而导致金属电阻值的变化,即是应变式电阻传感器的工作原理。 .《传感器与测试技术》教材P80 第5题。 答: (1) 0/R k R ε?= 021*******R k R εμ?∴=?=?= 200012020000.24R R μμ?==?=Ω (2) 00120005522 R U U mV R ?==??= .简述压阻式传感器电桥采用恒压源供电和恒流源供电各自的特点。 答:(1)恒压源式供电:电桥输出与电压U 成正比,电桥的输出

传感器技术 作业

传感器技术作业 1、传感器的组成包括哪几个部分?各自的主要作用是什么? 通常由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源等组成 敏感元件:是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。如:应变式压力传感器的敏感元件是弹性膜片,其作用是将压力转换成膜片的变形。 转换元件:将敏感元件的输出转换成电路参量。如:应变式压力传感器的转换元件是应变片,其作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。 测量电路:将其进一步变换成可直接利用的电信号。 辅助电源:为传感器的元件和电路提供工作电源 2、何为传感器的静态特性?传感器的静态特性技术指标包括哪几个部分?各自的含义是 什么? 当输入量为常量,或变化极慢时,这一关系称为静态特性;传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。 在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下,其静态特性可用下列多项式代数方程表示:y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn 式中:y—输出量;x—输入量;a0—零点输出; a1—理论灵敏度;a2、a3、…、an—非线性项系数。 各项系数不同,决定了特性曲线的具体形式。 理想情况下,y=a0+a1x 静态特性曲线可实际测试获得。为了标定和数据处理的方便,希望得到线性关系。这时可采用各种方法,其中也包括硬件或软件补偿,进行线性化处理。 测量范围(measuring range) 传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。 量程(span) 传感器测量范围的上限值与下限值的代数差,称为量程。 线性度:指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。 迟滞:传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号,传感器的正反行程输出信号大小不相等,这个差值称为迟滞差值。 重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度。 分辨力与阈值:当传感器的输入从非零值缓慢增加时,在超过某一增量后输出发生可观测的变化,这个输入增量称传感器的分辨力,即最小输入增量。 分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。分辨力用绝对值表示,用与满量程的百分数表示时称为分辨率。在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。 稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化,有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。 静态误差是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论值的偏离程度。 精确度:精密度:说明测量传感器输出值的分散性,即对某一稳定的被测量,由同一个测量者,用同一个传感器,在相当短的时间内连续重复测量多次,其测量结果的分散程度。精密度是随机误差大小的标志,精密度高,意味着随机误差小。注意:精密度高不

多传感器融合实验报告

非线性卡尔曼滤波与多传感器融合 电信少41 刘星辰 2120406102 (1) 根据题目中给出的量测方程,进行坐标变换,得 ) )(sin(arctan ))()((sin )())(cos(arctan ))()((cos )(,,22,,,,22,,k i k i k k r i k i k i k i k k i k i k k r i k i k i k i k x x y y y y x x r k y x x y y y y x x r k x θθννθννθ+--?+-+-=?=+--?+-+-=?= 以此坐标画图,结果如下: (2) 将非线性问题线性化,新的量测方程为 k r k i k i k v X H Z ,,,+= 其中, ????? ??? ? ??? -+---+----+---+--=0)()() (0 )()()(0)()()(0)()()(2 22 22 22 2,i k i k i k i k i k i k i k i k i k i k i k i k i k y y x x x x y y x x y y y y x x y y y y x x x x H []T k k k k k y y x x X = 扩展卡尔曼滤波算法一个循环如下:

[]1 1 )1()1()1()|1()1|1() 1()'1()|1()1()'1()|1()1()1()1()()'()|()()|1()|1(?)1()1()|1(?)1|1(?--+++-+=+++++=++++++=++=++-++++=++k W k S k W k k P k k P k S k H k k P k W k H k k P k H k R k S k Q k F k k P k F k k P k k z k z k W k k x k k x 将量测方程代入,由于题目中未给出滤波器初值,因此参考作业二中的初值,得到的两个雷达估计的目标状态如下图: 距离均方根误差为 [] ∑=-+-= M i k k k k position y y x x M k RMSE 1 22)?()?( 1 )( 将估计位置、量测位置分别代入上式,得到两个雷达量测和估计的距离均方差,如下图:

生物传感器作业第一次

1.什么是生物传感器?主要由哪几部分组成,分别有什么功能. 答: 生物传感器:用生物质作为敏感元件的一种传感器。 主要部件:生物敏感膜(或称作分子识别原件)和换能器 生物敏感膜是生物传感器的关键元件,直接决定传感器的功能和质量 换能器的作用是将各种生物的、化学的和物理的信息转化成电信号 2.什么是酶联免疫测定法?描述其两种检测方法,可画图说明.并举一两个例子。答: 所谓酶联免疫测定法是指用酶促反应的放大作用来显示初级免疫学反应。主要有: 一、夹心法,多用于检测大分子物质,其操作步骤如下: (1)将特异性抗体与固相载体连接,形成固相抗体:洗涤除去未结合的抗体及杂质。 (2)加受检标本:使之与固相抗体接触反应一段时间,让标本中的抗原与同相载体上的抗体结合,形成固相抗原复合物。洗涤除去其他未结合的物质。(3)加酶标抗体:使同相免疫复合物上的抗原与酶标抗体结合。彻底洗涤未结合的酶标抗体。此时固相载体上带有的酶量与标本中受检物质的量正相关。(4)加底物:酶催化底物成为有色产物。根据颜色反应的程度进行该抗原的定性或定量。 举例:(1)应用双抗体夹心法可检测人体中的免疫球蛋白D的含量;(2)应用双抗体夹心法检测患者血清中的抗环瓜氨酸肽抗体的含量。 二、竞争法,多用于小分子或半抗原的检测,操作步骤如下: (1)将特异抗体与固相载体连接,形成固相抗体,洗涤。

(2)待测管中加受检标本和一定量酶标抗原的混合溶液,使之与固相抗体反应。如受检标本中无抗原,则酶标抗原能顺利地与固相抗体结合。如受检标本中含有抗原,则与酶标抗原以同样的机会与固相抗体结合,竞争性地占去了酶标抗原与固相载体结合的机会,使酶标抗原与固相载体的结合量减少。参考管中只加酶标抗原,保温后,酶标抗原与同相抗体的结合可达最充分的量。洗涤。 (3)加底物显色:参考管中由于结合的酶标抗原最多,故颜色最深,参考管颜色深度与待测管颜色深度之差,代表受检标本抗原的量。待测管颜色越淡,表于标本中抗原含量越多。 图示如下: 举例:(1)利用竞争法检测乙型肝炎病毒核心抗体的影响因素;(2)利用竞争法检测蓝舌病抗体的含量。 3. DNA的三级结构? 答: 一级结构:脱氧核苷酸在长链上的排列顺序 二级结构:双螺旋链(碱基配对原则) 三级结构:超螺旋结构 4.生物敏感元件的固定化方法有哪几种?分别有什么特点.酶和DNA分别常用哪几种固定方法. 答: (1)生物敏感元件常用固定方法有:夹心法、包埋法、吸附法、共价结合法、交联法、微胶囊法 (2)各方法的特点: 夹心法:操作简单,不需要化学处理,固定生物量大,响应速度快,重现性好,

传感器技术期末试题1答案

辽宁地质工程职业学院2008~2009学年度 第一学期期末《检测技术》试卷A 使用班级:07电气1、2、3班 出题人:杜慧 审题人:王春 考试时间:90分钟 一、填空题(每空1分,共20分) 1、1、 误差产生的原因和类型很多,其表现形式一般分为三种,分别是(粗大误差 )、(系统误差) 、(随机误差 )。 2、2、传感器灵敏度是指( K=x y ??)。 3、MQN 气敏电阻可测量的(还原性气体)浓度。 3、4、电涡流传感器的最大特点是(非接触式)测量。 5、用万用表交流电压档(频率上限为5KHZ ),10V 左右的高频电压,发现示值还不到2V ,误差属于( 系统 )误差 6、自感式传感器常见的类型有(变隙式)(变面积式)(螺线管式)这三种形式 7、热电阻测量转换电桥电路通常采用(三线制)制连接法。 8、实际差动变压器的线性范围仅约为线性骨架长度的( 1/10 )左右。 9、气敏电阻工作时必须加热的目的有两方面,分别是(加速被测气体的化学吸附过程)、(烧去气敏电阻表面的污物)。 10、电流变送器电流输出为(4-20 )mA 。 11、调频法电路的并联谐振频率f=(C O L π21 )。 12、接近开关采用三线制接线方式,棕色为电源正极,黑色是(输出端)。可直接 带继电器。 13、电容传感器的测量转换电路有三种,分别是(调频电路)、(电桥电路)、(运算放大电路)。 二、选择题(每题2分,共30分) 1、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在 0.4%~0.6% ,该压力表的精度等级应定为(B ) A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D. 1.5 2、在选购线性仪表时,必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的左右为宜。(C ) A.3 倍 B.10 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 3、湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了( B )。 A. 提高灵敏度 B. 防止产生极化、电解作用 C. 减小交流电桥平衡难度 4、已知待测拉力约为 70N 左右。现有两只测力仪表,1为 0.5 级,测量范围为 0 ~ 500N ;2为 1.0 级,测量范围为 0 ~ 100N 。问选用哪一只测力仪表较好(B ) A.1 B.2 C.3 D.4 5、希望远距离传送信号,应选用具有( D )输出的标准变送器。 A. 0~2V B.1~5V C.0~10mA D.4~20mA 6、螺线管式自感传感器采用差动结构是为了( B )。 A. 加长线圈的长度从而增加线性范围 B. 提高灵敏度,减小温漂 C. 降低成本 D. 增加线圈对衔铁的吸引力 7、电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出( C )的靠近程度。 A. 人体 B. 水 C. 黑色金属零件 D. 塑料零件 8、欲测量镀层厚度,电涡流线圈的激励源频率约为( D )。 A. 50~100Hz B. 1~10kHz C.10~50kHz D. 100kHz~2MHz 9、在电容传感器中,若采用调频法测量转换电路,则电路中 ( B ) A. 电容和电感均为变量 B. 电容是变量,电感保持不变 C. 电容保持常数,电感为变量 D. 电容和电感均保持不变 10、在使用测谎器时,被测试人由于说谎、紧张而手心出汗,可用(D )传感器来检测。 A. 应变片 B. 气敏电阻 C. 热敏电阻 D. 湿敏电阻 11、使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量( C ) A. 人的体重 B. 车刀的压紧力 C. 车刀在切削时感受到的切削力的变化量 D. 自来水管中的水的压力 12、超声波在有机玻璃中的声速比 在水中的生速(A ),比在钢中的声速( B ) 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 得 分 批卷人: 审 核: 得分 得分 装 订 线 注意:考生在填写个人 信息时,必须字迹工整、数据准确、不得漏填。答题时 ,装订 线内禁 考场号:____ 级:____________ 姓名:____ 学号:

传感器作业(5-7)

5.1 何谓电感式传感器?电感式传感器分为哪几类?各有何特点? 答:电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置,传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化。 电感式传感器种类:自感式、差动式、互感式、涡流式。 自感式结构简单、测量范围小、非线性误差大;互感式结构复杂、测量范围较大、有零点残余电压;涡流式可以进行非接触测量、但对象必须是金属材料。 5.4 说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因及减小此电压的有效措施。 答:差动变压器式传感器的铁芯处于中间位置时,在零点附近总有一个最小的输出电压0U ,将铁芯处于中间位置时,最小不为零的电压称为零点残余电压。产生零点残余电压的主要原因是由于两个次级线圈绕组电气系数(互感 M 、电感L 、内阻R )不完全相同,几何尺寸也不完全相同,工艺上很难保证完全一致。 为减小零点残余电压的影响,除工业上采取措施外,一般要用电路进行补偿:①串联电阻;②并联电阻、电容,消除基波分量的相位差异,减小谐波分量;③加反馈支路,初、次级间加入反馈,减小谐波分量;④相敏检波电路对零点残余误差有很好的抑制作用。 5.10 什么叫电涡流效应?说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。电涡流式传感器的 基本特性有哪些?它是基于何种模型得到的? 答:1)块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时,导体内部会产生一圈圈闭和的电流,这种电流叫电涡流,这种现象叫做电涡流效应。 2)形成涡流必须具备两个条件:第一存在交变磁场;第二导电体处于交变磁场中。电涡流式传感器通电后线圈周围产生交变磁场,金属导体置于线圈附近。当金属导体靠近交变磁场中时,导体内部就会产生涡流,这个涡流同样产生交变磁场。由于磁场的反作用使线圈的等效电感和等效阻抗发生变化,使流过线圈的电流大小、相位都发生变化。通过检测与阻抗有关的参数进行非电量检测。 3)因为金属存在趋肤效应,电涡流只存在于金属导体的表面薄层内,实际上涡流的分布是不均匀的。涡流区内各处的涡流密度不同,存在径向分布和轴向分布。所以电涡流传感器的检测范围与传感器的尺寸(线圈直径)有关。 4)回路方程的建立是把金属上涡流所在范围近似看成一个单匝短路线圈作为等效模型。

多传感器数据融合作业

汽车防盗系统中的多传感器数据融合 一、引言 汽车日益成为人们生活中不可缺少的部分,然而,令汽车用户担忧的是车辆被盗现象呈逐年上升趋势。现在市场上汽车的防盗系统很多,它们都是多传感器的数据融合技术的应用。 二、汽车防盗系统的组成 汽车防盗系统主要由信号采集系统、报警系统、控制系统、通讯系统等组成。本系统的工作原理主要:传感器负责采集信号,一般每一种信号都有两个或两个以上不同种类的传感器负责采集,以保证当一个传感器损坏后不会影响系统的工作。当其中任何一个传感器检测到信号不正常时,传感器就会把信息告知中央处理系统,当中央处理器判定为有用的告警信号后就会立刻启动报警系统。 当中央处理器发出启动报警系统的命令后,视频系统负责记录偷车人的声音和相貌以给公安机关破案提供线索和证据,声光告警系统则会发出刺耳的鸣叫和亮光以惊吓偷车人使其放弃偷车。在防盗系统中通讯系统起着重要的作用,视频系统采集到的声音图像等信息传送给监控中心和车主,以使监控中心能及时的采取措施,如切断汽车油路等。现在的汽车防盗系统一般采用模块化设计,其系统的逻辑框图如图1-1所示。 图1-1

三、汽车防盗系统的传感器说明 3.1微波多普勒传感器 利用多普勒效应制成的传感器可以用来探测人体或物体的移动.该传感器在人或物体靠近时接收器接收的频率发生变化,当频率变化至设定值时,可以判断为有人或物体进入防盗系统的预警范围。 3.2振动传感器 该传感器的功能是将车辆所受外界作用的机械能转换为电信号。其作用是感受车身或车窗是否受到外界机械碰撞;汽车是否被非法升起,监测轮胎与轮毂之间的压力状态;监测驾驶座是否受压,能够对车体特殊频段的振动进行监测。如图是YD69正反转测量霍尔双通道传感器。 3.3倾角传感器 倾角传感器监测车体相对于初始位置是否出现倾角变化,如果这种角度的变是以特定频率出现或达到设定的阈值就可以判断为汽车整体被搬运.如图是一个电压型单轴倾角传感器。

传感器作业及答案

霍尔传感器 1.填空题 (1)霍尔传感器是利用霍尔效应来进行测量的。通过该效应可测量电流的变化、磁感应强度的变化和电流、磁感应强度的变化。 (2)霍尔传感器由半导体材料制成,金属和绝缘体不能用作霍尔传感器。 (3)当一块半导体薄片置于磁场中有电流流过时,电子将受到洛伦兹力的作用而发生偏转,在半导体薄片的另外两端将产生霍尔电动势。 2.选择题 (1)常用( b )制作霍尔传感器的敏感材料。 a.金属b.半导体c.塑料 (2)下列物理量中可以用霍尔传感器来测量的是( a )。 a.位移量b.湿度c.烟雾浓度 (3)霍尔传感器基于( a )。 a.霍尔效应b.热电效应c.压电效应d.电磁感应 (4)霍尔电动势与(a,d )。 a.激励电流成正比b.激励电流成反比 c.磁感应强度成反比d.磁感应强度成正比 3.问答题 (1)什么是霍尔效应?霍尔电动势与哪些因素有关? 答:在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场,那么,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。 霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。如果流过的电流越大,则电荷量就越多,霍尔电动势越高;如果磁感应强度越强,电子受到的洛仑兹力也越大,电子参与偏转的数量就越多,霍尔电动势也越高。此外,薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。 (2)如图7-15所示,简述液位控制系统的工作原理。 图7-15液位控制系统的工作原理 答:根据图7-15可以看出,储存罐的液体由液体源通过电磁阀向罐内提供,储存罐的液位增加,与之相通的偏管液位也升高,磁铁也随之升高,液位越高,磁铁越靠近霍尔传感器,磁铁作用于霍尔传感器的磁感应强度就越强,霍尔集成电路输出的电压就越大,当储液罐的额液位达到最高液位时,电压将达到设定值,电磁阀关闭,使液体无法流入储液罐。 如果液位没有达到最高位,开关型霍尔集成电路输出的电压无法达到系统所设定的电压值,电磁阀不关闭,液体源继续输送液体,直到达到最高液位为止。

1-4传感器作业

第一章 传感器概论 思考题与习题 1-1 简述检测系统和自动控制系统的组成及其各部分的功能。 答:(1)一个完整的检测系统由激励装置、测量装置、数据处理装置和显示、记录装置四大部分。 图1-1 检测系统组成框图 激励装置是激励被测量对象产生表征其特征信号的一种装置。激励装置的核心部分是信号发生器,由它产生各种信号激励被测对象。测量装置是把被测对象产生的信号转换成易于处理和记录的信号的一种装置。数据处理装置对从测量装置输出的信号进行处理、运算、分析,以提取有用的信息,使人们对客观事物的动态过程有更深入的认识。显示、记录装置是把测量的信号变为人们感觉所能理解的形式,以提供人们观察和分析的装置。 (2)典型的自动控制系统组成框图如图1-2所示。 图1-2 自动控制系统组成框图 系统通过检测装置获取变化的被控参数信息,并经过反馈环节把它引回到系统的输入端,与给定值比较后成为误差信号,控制器按误差信号的大小产生一相应的控制信号,自动调整系统的输出,使其误差趋向于零。 1-2 简述传感器的组成及其各部分的功能。 答:传感器一般由敏感元件和转换元件两部分组成,有时也将转换电路及辅助电源作为传感器的组成部分,其组成框图如图1-3所示。

图1-3 传感器组成框图 敏感元件直接感受被测量(一般为非电量),并输出与被测量成确定关系的其他量(其中也包括电量)的元件。转换元件也称传感元件,通常它不直接感受被测量,而是将敏感元件的输出量转换为电参量再输出。转换电路将转换元件输出的电参量转换成电压、电流或频率量。若转换元件输出的已经是上述电量,则就不需要基本转换电路了。 1-3 对某传感器进行特性测定所得到的一组输入—输出数据如下: 输入xi: 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 输出yi: 2.2 4.8 7.6 9.9 12.6 15.2 17.8 20.1 22.1 试计算该传感器的非线性度和灵敏度。 答: 1.端点法方程y=24.555x 非线性误差(线性度)%8.21.22605.0%100==??= FS m f Y y E 灵敏度K=24.56 x y y fit Δ=y-25.2x+0.1222 Δ=y-24.55x 0.1 2.2 2.3978 -0.1978 -0.255 0.2 4.8 4.9178 -0.1178 -0.11 0.3 7.6 7.4378 0.1622 0.235 0.4 9.9 9.9578 -0.0578 0.08 0.5 12.6 12.4778 0.1222 0.325 0.6 15.2 14.9978 0.2022 0.47 0.7 17.8 17.5178 0.2822 0.615 0.8 20.1 20.0378 0.0622 0.46 0.9 22.1 22.5578 -0.4578 0.005

2013年4月考试传感器与测试技术第一次作业

2013年4月考试传感器与测试技术第一次作业 一、单项选择题(本大题共60分,共 15 小题,每小题 4 分) 1. 测试工作的任务是从复杂的信号中提取( )。 A. 正弦信号 B. 频域信号 C. 有用信息 D. 干扰噪声信号 2. 无源RC低通滤波器从( )两端引出输出电压。 A. R B. L C. RC 3. 在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是( )传感器。 A. 压电式 B. 电阻式 C. 电涡流式 D. 电容式 4. 电桥的分类方法有多种,按( )可分为平衡电桥和不平衡电桥。 A. 被测电阻的接入方式 B. 工作方式 C. 不同的电桥电源 D. 不同种类的桥臂阻抗 5. 设信号的自相关函数为脉冲函数,则自功率谱密度函数必为( )。 A. 脉冲函数 B. 有延时的脉冲函数 C. 零 D. 常数 6. 输出电动势是每个热电动势之和的热电偶是() A. 普通热电偶 B. 并联热电偶 C. 串联热电偶 D. 薄膜热电偶 7. 压电传感器是高内阻传感器,因此,要求前置放大器的输入阻抗()。 A. 很低 B. 很高 C. 较低 D. 较高 8. 将电网的零线与各种电气设备的外壳连接在一起,并直接与大地连接,保证机壳与大地等电位,从而确保人身及设备的安全,这种地称为() A. 安全地 B. 信号源地 C. 数字信号地 D. 模拟信号地 9. 用电桥进行测量时,可采用零测法和偏差测量法,其中零测法具有( )的特

点。 A. 测量精度较高 B. 测量速度较快 C. 测量速度较慢 D. 适于测量动态值 10. ()的电阻值将随环境相对湿度的改变而变化,从而实现对湿度的电测量。 A. 氯化锂湿敏元件 B. 半导体陶瓷湿敏元件 C. 热敏电阻湿敏元件 D. 高分子膜湿敏元件 11. 当使用高灵敏度直流检测仪器时,静止电荷又在仪器上感应出异性静电荷而可能使指针发生偏转,影响测量精度,甚至使测量无法进行。消除这种静电场干扰的主要方法是采用() A. 静电屏蔽 B. 低频磁感应屏蔽 C. 高频磁感应屏蔽 12. 测量小空间动态温度,最好采用( )温度传感器。 A. 热电偶 B. 热敏电阻 C. 金属热电阻 D. 磁热敏传感器 13. 位移阻抗又称为( )。 A. 动刚度 B. 动柔度 C. 导纳 D. 视在质量 14. 主要用于变化比较缓慢的参数的滤波方法是() A. 限定最大偏差法 B. 算术平均值法 C. 加权平均滤波法 15. 以下可用于测量平均温度的热电偶是() A. 普通热电偶 B. 并联热电偶 C. 串联热电偶 D. 薄膜热电偶 二、多项选择题(本大题共40分,共 10 小题,每小题 4 分) 1. 传感器的静态标定设备(标准值发生器)有() A. 力标定设备 B. 压力标定设备 C. 温度标定设备 D. 激振台 E. 力锤 2. 传感器的基本参数有()

传感器作业(含答案)

一、选择题 1、回程误差表明的是在()期间输出——输入特性曲线不重合的程度。( D ) A、多次测量 B、同次测量 C、不同测量 D、正反行程 2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是()( C ) A、线性度、灵敏度、阻尼系数 B、幅频特性、相频特性、稳态误差 C、迟滞、重复性、漂移 D、精度、时间常数、重复性 3、()是采用真空蒸发或真空沉积等方法,将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。这种应变片灵敏系数高,易实现工业化生产,是一种很有前途的新型应变片。( D ) A、箔式应变片 B、半导体应变片 C、沉积膜应变片 D、薄膜应变片 4、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小()。( C ) A、两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B、两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C、两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片 5、金属丝的电阻随着它所受的机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化的现象称为金属的()。( B ) A、电阻形变效应 B、电阻应变效应 C、压电效应 D、压阻效应 6、下列说法正确的是()。( D ) A、差动整流电路可以消除零点残余电压,但不能判断衔铁的位置。 B、差动整流电路可以判断衔铁的位置,但不能判断运动的方向。 C、相敏检波电路可以判断位移的大小,但不能判断位移的方向。 D、相敏检波电路可以判断位移的大小,也可以判断位移的方向。 7、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高,传感器也朝向智能化方面发展,其中,典型的传感器智能化结构模式是()。( B ) A、传感器+通信技术 B、传感器+微处理器 C、传感器+多媒体技术 D、传感器+计算机

多信息融合作业

制造系统多信息融合及应用 A:简答题 1、简述多信息融合的目的是什么?信息融合的典型问题与方法有哪些? 答:多信息融合是指用多信息源对事物的不同侧面、不同阶段、不同深度进行融合决策,以获得完整全面的预测,避免单一信息源的片面偏差。它的主要目的是有效组织与利用能够获得的多种信息资源,提供比只采用其中部分信息资源获得更准确、更可靠、更协调、更经济与更稳定的决策结果。 典型问题有:(1)问题:传感感知的多数据源和多信息源具有不同的感知机理和不同数据类型(即异类);多源数据和信息之间常常不能保持同步;感知的时空范围中目标、时间或者更复杂的态势可能存在变化等,方法:传感感知事件的时空协同、动态协同,面向目标、事件或者复杂态势的合适的控制等。(2)输入的数据类型可能存在差异,方法:引入来自外部参数系统的定位信息等,研究有针对性的解决方法等。(3)不同事件(特征)集中的“目标”数目不一致;输入数据含糊、不一致、冲突或不可靠;输入数据相关的噪声/误差,方法:产生一组可能表示现实世界的模型假设。利用方法选择与获取数据最接近的假设等。(4)决策对象可能比较复杂,具有多目标或者多时间、多层次和多侧面处理需求,复杂的动态(如态势和威胁)的表达和处理模式,方法:利用多层次的概念,包括对象的多层次、处理的多层次、元模型的多层次、多侧面处理等;针对不同层次研究具体的适用理论方法和处理结构;多远信息的协同分析;建立专门的融合评价平台等。 2、如何理解信息融合的层次?对于特定系统对象,试比较数据层融合与特征层融合在有效性方面的区别? 答:信息融合的层次有两个层次的含义:一层含义是直接针对融合单元的输入输出关系的表述,这些关系中最常见的有数据-数据对、特征-特征对和决策-决策对,于是形成了数据层融合、特征层融合和决策层融合;另一层含义是针对和整个融合决策任务来说的,依据融合任务的主体情况,任务主导的输入-输出需求,确定数据、特征、决策三层的划分。 区别:进行数据层融合的数据集可以来自不同的传感器和(或者)不同的信息源,数据层融合结果一般是数据,可以通过算法提供相应的特征;特征层融合的输入特征可能来自不同数据层融合的结果、也可能来自其他直接提供特征的信息源或者渠道,特征层输出可以直接形成相应的决策。 3、数据关联有哪些类型,如何将异源、异构数据进行关联? 答:数据关联分为静态数据关联和动态数据关联,静态数据关联存在三种典型情况:具有同样维数的多传感器的数据关联、具有不同维数的多传感器的数据关联和具有多个站点的多传感器的数据关联。 对象代理模型可以作为数据集成的一种通用的数据模型,它也是能够很好地解决各个异

传感器与测试技术作业参考答案

第一次作业答案 1√2√3×4×5×6×7×8√9√10√ 1、敏感元件、转换元件 2、电容式 3、被测构件 4、线性度 5、高 6、输出、输入 7、传感器的分辨率、分辨率 8、高精度 9、电压、电流 10、直流电桥和交流电桥 三、 1.模拟信号和数字信号,模拟信号的如电阻式传感器、电容式传感器等,数字信号的如光电式编码器 2.p41页,常用的分类方法有按选频作用进行分类(低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器)、根据构成滤波器的元器件类型进行分类(CR、LC或晶体谐振滤波器)、根据构成滤波器的电路性质进行分类(有源滤波器、无源滤波器)、根据滤波器所处理信号的性质进行分类(模拟滤波器和数字滤波器) 3.电阻应变片的工作原理是基于应变—电阻效应制作的,即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应的发生变化,这种现象称为应变电阻效应。 电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变片的测量原理为:金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外,还与金属丝的长度,横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上,当构件受力变形时,金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化,进而发生电阻变化。dR/R=Ks*ε 其中,Ks为材料的灵敏系数,其物理意义是单位应变的电阻变化率,标志着该类丝材电阻应变片效应显着与否。ε为测点处应变,为无量纲的量,但习惯上仍给以单位微应变,常用符号με表示。由此可知,金属丝在产生应变效应时,应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系,这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。 4.课本74页

5.课本71页 6.当金属线材受到单位拉力时,由于整根金属线的每段都受到同样大小的拉力,其应变也是相同的,故线材总电阻的增加值为各微段电阻增加之和。但整根金属线材弯折成栅状,制成应变片后,在应变片的灵敏轴向施以拉力,则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变,其电阻式增加的,而各圆弧段,除了有沿轴向产生的应变外,还有在与轴向垂直的方向上产生的压缩应变,使得圆弧段截面积增大,电阻值减小。虽然金属丝敏感栅的电阻总的变现为增加,但是,由于各圆弧段电阻减小的影响,使得应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力的金属丝的灵敏系数小,这种由弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的 横向效应。

传感器大作业汇总

检测与转换技术 大作业 题目电容式传感器在水箱液位装置上的设计院系信息工程学院 班级自动化133班 学生姓名张如江 日期 2015年11月18日

摘要 (2) 1 设计方案 (2) 1.1设计原理 (2) 1.2系统框图- 4 - 2传感器原理 (3) 2.1传感器简述 (3) 2.2电容式液位计 (3) 2.3传感器的组成 (4) 2.4测量原理 (5) 3电容测量电路设计 (6) 3.1测量电路 (6) 4电信号放大电路设计 (9) 4.1整流电路 (9) 4.2放大电路 (9) 5 AD转换电路及与单片机接口 (10) 6 误差分析 (11) 6.1误差来源 (11) 6.2影响液位测量的主要因素 (11) 7总结 (12) 参考文献 (12)

在工业自动化生产过程中,为了实现安全快速有效优质的生产,经常需要对液位进行精确测量,继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。 通常进行液位测量的方法有二十多种,分为直接法和间接法。其中电容式液位测量价格低廉、结构简单,是间接测量方法中最常用的方法之一。本设计采用电容式传感器的原理、电容电压转换电路、精确测量电压幅度的测量法,及利用DS1820 测量温度和用单片机进行温度补偿的方法。设计并制作了圆柱形电容器,利用二极管T型网络电路将容量变化转换成电压的变化,并利用单片机进行测量,通过软件计算液位高度,减小了电容与电压转换的线性误差,具有温度软件补偿功能。通过实验测试,该装置的测量精度优于1cm。 1.设计方案 1.1设计原理 本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度。主要利用在柱形电容器的极板之间,充以不同高度的介质时,电容量的大小也会有所不同。从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间,太小不易测量,所以要通过放大电路进行放大。从放大电路出来的是模拟量,因此送入ADC0809转换成数字量,ADC0809连接于单片机,把信号送入单片机。显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。该显示接口用一片MC14499和单片机连接以驱动数码管。 1.2系统框图

2018机器人传感器习题题库 - 附答案

1.多传感器数据融合的结构形式有串联型融合,并联型融合,混联型融合。 2. 3 4自校准层中用到的算法包括自适应加权算法、和(贝叶斯估算法,分布图与分批估计算法)。 5传感器一般由敏感元件,转换元件,测量电路,辅助电路等组成。 6机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成。 7.智能传感器是由传感器和微处理器相结合而构成。 8.根据信息融合处理方式的不同,可以将多传感器信息融合系统结构分为集中、分散、混合、反馈型等。 9.常用的多传感器信息融合方法可以分为以下四大类。 10.根据处理对象的层次不同,可以将信息融合分类为数据层融合、特征层融合、决策层融合。 12.11.序号跳了, 13.11、12并没有题目。 14.机器人的机械结构系统由机械构件和传动机构组成。 15.机器人的运动方式主要有、、、及。 16.机器人传感器分为内部传感器和外部传感器两种。 17.多传感器信息融合过程主要包括A/D、数据预处理、特征值提取、和融合计算等环节。 18.智能传感器的硬件结构模块要由以下六个部分组成一个或多个敏感器件、微处理器或为控制器、非易失性可擦写存储器、双向数据通信的接口、模拟量输入输出接口、高效的电源模块。 19.传感器的标定可分为动态标定和静态标定。 20.传感器按构成原理分类为结构型和物性型。 21.压电传感器是根据压电效应制造而成的。 22.机器人的机械结构系统中的机械构件由机身、手臂和末端执行器三大件组成。 23.机器人驱动系统的驱动方式主要有液压、气压和电气。 24.机器人内部传感器主要包括位置、速度、加速度、倾斜角、力觉传感器等五种基本种类。 25.智能传感器是由传感器和微处理器相结合而构成的。第7题重复 26.多传感器信息融合的常用方法可以分为估计、分类、推理、人工智能四大类。 26.传感器按能量关系分类为能量转换和能量控制型;按基本效应分类分为物理、化学、生物型。第19题合并 27传感器进行动态特性标定时常用的标准激励源有周期函数和瞬变函数两种。 28机器人的机械结构系统由机械构件和传动系统组成。第13题重复 29机器人外部传感器主要包括视觉传感器、触觉、接近度、激光等基本种类。 30.智能传感器的实现方式主要有非集成化的模块方式、集成化实现和混合实现三种形式。 31.多传感器信息融合的系统结构分为集中、分散、混合、反馈型四大类。第8题重复 32.机器人电器驱动系统中,马达是其执行元件。

传感器作业答案

第一章 3.r m =2/50×100%=4% , 因为 r m =Δx m /x ≤a%*x n /x=5% 所以,合格 5. =168.488mA =0.082 6. =1.56 σ=0.1046 x=x ±3σ=1.56±0.3138 1.2462

有应变时: I=E/(R+ΔR)=2/(120+0.36)=16.6mA 4应变片称重传感器,其弹性体为圆柱体,直径D=100mm,材料弹性模量E=205*10^9 N/M^2,用它称500KN的物体,若用电阻丝式应变片,应变片的灵敏系数K=2,R=120欧姆,问电阻变化多少? 7 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片,并组成差动全桥电路,试问:(1 )四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上? (2 )画出相应的电桥电路图。 答: ①如题图所示等截面悬梁臂,在外力F作用下,悬梁臂产生变形,梁的上表面受到拉应变, 而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路,则应变片如题图(b)所示粘贴。 图(a)

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