地下位移測量方法及理論研究

地下位移監(jiān)測是地質(zhì)災害預測、巖土工程項目質(zhì)量安全評價的重要手段及研究熱點。它可以深入巖土體內(nèi)部進行地下不同深度水平位移、沉降、傾斜方向等地質(zhì)參數(shù)的動態(tài)監(jiān)測,因此能準確檢測地下位移形變信息,確定滑移面和變形范圍,進而研究變形機制、成災現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及防災預報。然而，對于低溫超導SQUID而言，需要昂貴的低溫制冷設(shè)備(液氦、低溫制冷機等)。

監(jiān)測上的不可見和復雜性導致地下位移監(jiān)測技術(shù)發(fā)展緩慢,存在精度差、成本高、非自動化或難于準確計算地下位移量等問題。本文提出了一種基于新型電磁式地下位移傳感器組和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的地下位移自動測量及遠程監(jiān)控方法,設(shè)計了水平型(Ⅰ型)和水平-垂直復合型(Ⅱ型)兩款電磁式地下位移傳感器。針對這兩款傳感器進行了地下位移測量方法及相關(guān)理論的深入研究工作。當物體接近傳感器檢測面時，回路的電容量發(fā)生變化，使高頻振蕩器振蕩。綜合考慮影響Ⅰ、Ⅱ型傳感器傳感特性的各種因素及相關(guān)參數(shù),提出了三個具有較高計算精度且適合硬件實現(xiàn)的測量理論模型。

多傳感器

1.關(guān)于檢測概率引起的傳感器更新順序問題。在迭代形式的多傳感器PHD(Iterated corrector PHD,IC-PHD)濾波中,跟蹤結(jié)果的好壞主要取決于后一個更新傳感器的檢測概率。當該傳感器的檢測概率較低時,極易造成整個多傳感器系統(tǒng)發(fā)生漏檢。為此,基于高斯混合實現(xiàn)的IC-PHD濾波,本文提出一種改進的濾波算法。各種壓力傳感器的原理壓阻式壓力傳感器這種傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上,制成硅壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內(nèi)，引出電極引線。該算法與原始濾波算法的結(jié)構(gòu)類似,不同的是改進算法中每個高斯分量對應的檢測概率或漏檢概率是由多個傳感器的檢測概率和漏檢概率融合而成的。結(jié)果表明,改進算法不僅降低檢測概率的影響,同時也弱化了傳感器順序的影響。

2.關(guān)于漏檢引起的目標問題。在乘積多傳感器PHD(Product multi-sensor PHD,PM-PHD)濾波中,修正系數(shù)需要計算每一項均大于零的無窮項的和,計算不可行。為此,提出一種有限項近似方法。該方法在分析無窮項收斂性的基礎(chǔ)上,利用具有代表性的有限項的求和來近似。同時這類傳感器又具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟、便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢，使其在未來發(fā)展?jié)摿薮?。此?一旦發(fā)生目標漏檢,PM-PHD濾波則有可能估計出目標。為此,基于高斯混合實現(xiàn)的PM-PHD濾波,本文提出一種高斯分量權(quán)重的重分配方法。結(jié)果表明,該方法能同時避免目標和漏檢的發(fā)生,有效提高了濾波算法的性能。

3.關(guān)于量測信息利用不完全引起的目標權(quán)重估計錯誤問題。在計算由量測劃分產(chǎn)生的量測子集的權(quán)重時,由于IC-PHD濾波不能充分利用多個傳感器的量測信息,有時會出現(xiàn)權(quán)重過大或過小的現(xiàn)象。為此,本文提出一種雙向權(quán)重計算方法。該方法將量測子集的權(quán)重分為兩部分。電容式接近傳感器的工作原理：電容式接近傳感器由高頻振蕩器和放大器等組成，由傳感器的檢測面與大地間構(gòu)成一個電容器，參與振蕩回路工作，起始處于振蕩狀態(tài)。一部分主要用于解決因漏檢造成的權(quán)重過低問題,另一部分主要用于解決因虛警造成的權(quán)重過高問題。結(jié)果表明,改進方法能有效提高濾波算法的跟蹤精度和魯棒性。

一種新型的高靈敏度磁探測器

磁電阻/超導復合式磁傳感器作為一種新型的高靈敏度磁探測器， 其探測精度目前已接近SQUID器件并已達到fT 量級。同時這類傳感器又具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟、便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢，使其在未來發(fā)展?jié)摿薮?。在雙電流模型中，假設(shè)自旋向上和向下的電子沿層面流動對應兩個互相獨立的導電通道，其中自旋向上的電子，其平均自由程遠大于自旋向下的電子。就該復合式磁傳感器而言，進一步提升器件的探測精度是其未來研究發(fā)展的主要方向。

一方面，繼續(xù)減小超導磁場放大器的狹窄區(qū)域?qū)挾戎? μm以下，同時增大磁場放大器的有效面積都可以將磁場放大倍數(shù)繼續(xù)提升至幾千甚至上萬倍，但是同時會對傳感器的工作區(qū)間以及小型化造成影響。另一方面，使用靈敏度更高的磁電阻傳感器件(TMR、巨磁阻抗器件(GMI)等[35])，將有望使得該復合式傳感器的磁場探測精度達到1fT，甚至0.1 fT 的量級。通過跨設(shè)備、跨工藝、跨系統(tǒng)、跨技術(shù)的互聯(lián)互通，實現(xiàn)水處理的資源優(yōu)化、協(xié)同合作和服務(wù)延伸，瑞泰威公司充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，將打造成為水處理行業(yè)先進分析與預測軟件公司，垂直領(lǐng)域的人工智能技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)平臺。

關(guān)于傳感器

傳感器的作用是什么，傳感器實際上是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號轉(zhuǎn)換成電信號。傳感器所檢測的信號近來顯著地增加，因而其品種也極其繁多。

　　為了對各種各樣的信號進行檢測、控制，就必須獲得盡量簡單易于處理的信號，這樣的要求只有電信號能夠滿足。電信號能較容易地進行放大、反饋、濾波、微分、存貯、遠距離操作等。首先,本文對國內(nèi)外現(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器進行了分析,并對能夠同時提供復合信號的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角傳感器進行了重點討論。因此作為一種功能塊的傳感器可狹義的定義為：“將外界的輸入信號變換為電信號的一類元件?！?

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