同步检测及同步技术
并网变换器必须与所连接的电网同步运行。要实现并网变换器与电网的同步运行，首先必须检测电网电压的频率和相位，并以此来控制变换器，使其与电网电压保持同步。对系统的正常运行来说，电网电压的相位与幅值是同样重要的。甚至20-50毫秒的偏角度可能导致严重的生产过程的中断。
目前，应用于分布式电源同步技术最为广泛是锁相环技术，因此，锁相同步技术是并网变换器的一个共性问题，也是并网变换器控制系统的一个最基本的问题，锁相同步电路的性能优劣将直接关系到并网变换器的技术性能和运行稳定性。因而是必须优先解决的基础性关键技术。
通用并网变换器用的锁相同步电路的接口信号如图1．1所示。输入Ua、Ub、Uc为电网三相电压信号，作为并网变换器的同步参考信号，若采用单相同步，则只有一路电压信号输入；Fout为与Ua频率相同、零相位时刻相同的方波输出信号，用来反映电网频率和零相位时刻；NFout为Fout的N倍频方波输出信号，用来反映当前时刻的数字相位，相位分辨率为2棚，或者反映电网电压一个周期的N个等间隔的特定相位时刻。譬如，对于三相测量系统而言，NFout的每个上升沿(或下降沿)代表一个工频周期中的N个等间隔采样点；对于SPWM或SVPWM控制的电压源逆变器而言，NFout的每个上升沿(或下降沿)代表一个调制波信号的周期内每个载波信号的起始点。
同步相位检测要解决的关键问题为：(1)如何正确地检测出电网电压信号的零相位时刻，而不受电网电压扰动的影响；(2)如何产生Ⅳ倍于电网频率的等间隔离散相位信号。针对这些问题，形成了多种具有不同原理和实现方法的解决方案。从同步方式来讲，分为单相同步和三相同步；从原理上讲，有单纯的矢量变换法、基于波形过零比较的锁相环和基于矢量变换的锁相环之分；从实现方法上讲，有硬件实现与软件实现之分，还有模拟电路与数字电路之分。但是，在实现等间隔离散相位信号输出时均采用锁相环原理。
电网基波信息检测
电力系统中的基波频率是电力系统运行稳定程度的重要参数，理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定频率以及规定电压幅
值的。但近年来，各种电力电子装置的迅速普及使得公用电网的谐波污染日趋严重，所以实际上，电力网的波形是含有许多谐波成分的，电力系统的基波频率不再是单一频率而是不平稳时变的。目前已经存在许多检测基波信息的方法，为了方便归纳这些方法，下面先介绍相关的基础知识，目前对于电网基波信息的检测，可以归结为以下三类方法：基于正弦信号模型的检测方法、基于周期信号模型的检测方法
和基于复杂模型的检测方法。
1．基于正弦信号模型的检测方法
对于最简单的正弦信号模型，显然我们很容易就能得出信号的频率与相位信息，针对这种信号，常用的检测方法有：
(1)过零检测法(周期法)
相继测出信号前后过零点的时间，就是信号的半个周期。
(2)最大值算法
相继测出信号的相邻最大值(最小值)为信号的一个周期，或相继测出相邻的最大值或最小值为信号的半个周期。
方法评价：此模型简单，是人们向往的最理想的模型。但实际上此种方法忽略了所有谐波与噪声，故其精度是很低的，在正弦信号模型上人们研究了很多改进算法，这些算法能在一定程序减少由于模型过于简单而易受谐波与噪声影响。另外人们研究各种复杂滤波器对电网信号进行处理的目的就是要把实际的复杂电网信号回归到这种模型中，然后就能用较简单的方法找出基波信息。
2．基于周期信号模型的检测方法
这种模型考虑了电网上的谐波存在的影响，最主要也是最典型的做法是离
散傅里叶变换(DFT)法，通过计算分离出基波和频率为基波频率整数倍的各次谐波的幅值和相位，从而得到基波信息。事实上，这种方法不但可以获取基波频率与相位，而且可以获取各整数次谐波频率与相位信息。
方法评价：这种算法能有效的排除谐波信号对频率测量的影响，但也有其固有的缺陷，其一是易受噪声影响，其二是受采样不同步的影响，从而造成频率泄漏与栅栏现象。针对这种缺陷，人们又研究了大量改进算法，包括有准同步采样算法、非周期采样算法、加窗插值算法等。
3．基于复杂模型的检测方法
(1)基于小波变换的方法
小波变换具有时域和频域局部特性，可在含有高次谐波、随机噪声或某些确定性噪声的信号中捕捉基波信号，小波变换法与基于DFT 的方法相比，克服了DFT只能在单一域观察信号的缺点，能同时在时、频域分析信号。小波变换相对于加窗DFT而言，克服了DFT窗口固定大小的缺点，能自适应地调整时频窗，即在分析低频时，频率分辨率高，而分析高频时，时间分辨率高。
(2)频率——函数逼近的方法
这种方法以最小化误差的某种范数为目标，关键在于将测量求解化为相应的标准格式，如最小二乘、法【331、最小绝对值近似法【341、牛顿类算法、卡尔曼滤波算法等。
(3)基于现代谱分析的方法
对于考虑了随机噪声的电网信号，其傅里叶变换并不存在，因此转向研究它的功率谱，现代谱估计方法也是从频域分析信号的方法，它隐含了对观察所得信号自相关函数的外推，由此弥补了传统DFT算法的不足，提高了谱的分辨率和谱的真实程度。
(4)基于神经网络的方法
神经网络作为一种映像网络，可以确定其输入和输出之间复杂的映射关系，而电网电压波形与其基波信息存在映像关系，因此神经网络也可以用于获取电网基波信息。
方法评价：这类方法的特点是把各种噪声、各种谐波、直流分量统一加以考虑，这些基于数字信号处理的算法能很好抑制噪声干扰信号，但这些方法一般对信号的处理较复杂，主要是为获取基波的频率信息，相位信息往往会在处理过程中被污染(如滤波对相位的影响)，实际应用中经常有运算量较大的问题，导致实时性不够好，难以用于逆变器的基波同步信号检测中。
4.一种频率自适应的同步相位与对称分量检测方法（对称分量法）
电网不对称故障时，快速、准确地检测同步相位和对称分量是电力电子装王实现控制与保护的关键问题之一．分析了负序分量对传统三相镇榴环检测性能的影响，设计了一种频率自适应的同步相位与瞬时对祢分量检测新方法．谈方法利用瞬时对称分量理论在两相静止坐标系下实现对称分量的实时检刺，利用广叉二阶积分器实现90。相移，用测得的基波正序电压g轴分量作为镁相环的输入，用镇相环的输出角轰率作为相移电路的谐振角频率，逸到谐波抑制与频率自适应跟踪，是一个闭环的类时捡测系统。分析了该方法的实现杌理。给出了捡嘲电路的实现框图，进行了实验验证．结果表明．该方法既能在被测电压不对称对准确捡测同步相位和对称分量，又能消徐电压频率
变化对检测同步相位和对称分量的影响．
-陈海荣,刘子坚,屠卿瑞等.一种频率自适应的同步相位与对称分量检测方法[J].浙江大学学报（理学版）,2012,39(3):297-302.DOI:10.3785/j.issn.1008-9497.2012.03.013.
可用于基波同步信号检测的数字信号处理方法
1．离散傅里叶变换方法
DFT主要是用于基波与谐波分析。对电网信号进行了DFT 分解后，可得到基波幅值与相位信息，由于DFT方法在进行分析时，会假定基波频率已知，而事实上是电网基波频率难以维持在固定值上，所以存在原理上的误差，包括存在频谱泄漏与栅栏效应问题，一般有实用价值的是基于DFT的改进算法。2．小波变换方法
与DFT一样，小波同样能检测电网信号所含有的所有频率成分。当选择适当的分解频段，即可把基波检测出来。例如用二进小波，经过某个级数的分解后，可把基波从谐波与噪声中分离出来，进而可运用各种方法求得基波频率。例如某种基波检测方法中：在分离基波后，用极大点法计算出基波频率。
小波变换原理用于基波检测实质上是设计小波滤波器，把谐波与噪声滤掉分离出基波，经过滤波器后往往会造成相移，故这种方法难以获得基波相位。并且小波变换的方法计算量很大，难以用于实时性要求高的场合。
3.现代谱分析与非平稳AR模型小波神经网络解法
现代谱估计隐含了对观察所得信号自相关函数的外推，由此弥补了传统DFT算法的不足，提高了谱的分辨率和谱的真实
程度，但求解过程运算量很大。
4.神经网络方法
Dash提出了ADALINE神经网络作为逼近电力系统信号的模型。这是众多神经网络中的一种，这种方法的学习策略建立在
LMS算法之上，也是一种自适应方法。它的主要优点是收敛速
度较快，对噪声的去除也比较好。
5．局域波分解方法
局域波分解法是一种新兴起的时频分析方法，它是1998年由美国学者Norden E．Huang等人提出的基于经验模式分解(EMD)法发展起
来的。这种方法是把复杂的原信号分解成有限个简单的分量，称这为内蕴模式函数分量或基本模式分量，它具有很好的希尔伯特变换特性，使得瞬时频率可以计算。由于这种分解法是基于信号局部特征的，特别适用非平稳与非线性信号处理。这种分解方法使得瞬时频率具有实际物理意义，并可消除传统信号分析方法(如傅氏分析法)对非线性信号是由伪谐波产生的错误解释。
锁相环同步控制原理
这里分析并比较了四种同步技术的工作原理及实现方法，即单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL)、增强型锁相环(EPLL)、双同步坐
标系解耦软件锁相环(DDSRF-SPLL)以及基于二阶广义积分器的锁频
环(DS06I—FLL)。
1． SSRF ．SPLL 工作原理
单同步坐标系软件锁相环方法是基于跟踪电网电压的
正序分量而提出的检测算法。其工作原理如下：将abc 坐
标系下的三相电压矢量经静止坐标下3s ／2s 变换到αβ坐
标系，变换矩阵为式(1)，再经静止坐标系到同步坐标系
2s ／2r 变换到dq 坐标系，变换矩阵为式(2)，各坐标系下
的电压矢量图如图1所示，图中s U 以表示实际电压矢量，
spll U 表示锁相环的输出电压矢量，θ 表示实际电压矢量的
矢量角度，'θ 表示锁相环输出的电压矢量角度，当锁相环
处于精确锁定时，s U 和spll U 应该是完全重合，即'θθ=
。
SSRF ．SPLL 基本原理图如图2所示。图中'ω 为spll U 的角频率，ω*
为检测电压的额定角频率。
当'
θθ
=时，在dq坐标系下，Ud=U，uq=O，其中U为相电压幅值；而当电网电压相位突变，即'
θθ
≠时，Ud和Uq均为交流分量。因此锁相环的功能就是通过闭环控制使得Uq为零，此时'
θθ
=。
2．EPLL工作原理
增强型锁相环是一种基于对称分量法提出的检测算法。主要思想是通过三个单相EPLL分别获得三相电网电压及其正交信号，然后利用对称分量法提取电压正序分量，最后利用一个单相EPLL跟踪正序分量中A相电压的相位和频率。图3给出了单相EPLL的结构，参数胜要控制幅值的收敛速度，'u和'
qu分别是输入电压u的基波分量和滞后90°电压信号。
将任意一组三相电压分解成正序、负序和零序三组对称分量，其中正序分量为：
式中，2/3
j
=。整理可得：
a eπ
根据式(4)和图3所示单相EPLL的结构，可以得到三相EPLL，其结构如图4所示。利用EPLLl～EPLL3输出三相电网电压的基波分量及其相应移相90。的电压信号，由式(4)提取三相电压的正序分量，最后利用EPLL4跟踪正序分量中A相的相位。
3 DDSFR-SPLL工作原理
双同步坐标系解耦软件锁相环方法(DDSRF．SPLL)是考虑电网电压负序分量对传统软件锁相环的影响而提出的。原理不予详细给出。
4 DSOGI-FLL工作原理
由于锁相环采用相位作为反馈信号，因而它的动态输出响应对相角变化非常敏感，这是锁相环的突出缺点，因为在电网故障时往往都会伴随着相位突变。为了克服这一缺点，提出了锁频环同步方案，其
主要思想是利用广义积分器构造两相虚拟正交信号，再通过频率闭环控制实现对电网电压基频信号的实时跟踪。
结论：
SSRF．SPLL方案仅对三相对称电网电压情况有效，而当三相电压不平衡时，如单相或两相电压故障情形，由于受到负序分量的影响，SSRF．SPLL不能锁相。其他三种方案在各种电网电压情况(理想情况和故障情况)均能实现对电压相位和频率的有效跟踪。比较而言，EPLL 方案动态性能较差，DSSRF．SPLL较前者好，但是控制算法最为复杂，DSOGI．FLL不仅结构较为简单，而且动态性能明显优于前面两种方案。综上可知，DSOGI．FLL方案在各种电网电压条件下锁频、锁相性能较佳，可以作为DG并网变流器的通用电网同步技术。
科学与技术复习试题一、选择题（每题2分，共10分） 1．自然界中一切物体的相互作用，都可能归结为四种基本的相互作用，即引力、弹力、电磁力和( C )相互作用。A．地磁力 B．分子力C强力 D．结合力 2．基因是含特定遗传信息的核苷酸序列，是( D )的最小功能单位。 A．细胞 B．蛋白质 C．氨基酸 D．遗传物质 3. 1996年，世界上第一只克隆羊——多利面世，这是世界上首次利用( A )技术而培养出的克隆动物。 A.细胞核移植 B．细胞融合 C．细胞培养 D．细胞膜嫁接 4．由无数恒星和星际物质构成的巨大集合体称为( A )。 A．星系 B．星空 C．星云 D．星际 5．光纤通信利用光纤来传送( C )，它是20世纪70年代发展起来的一种新的通信方式。 A．电 B．声 C．光 D．机械 二、填空题（每空2分，共10分） 6．科学是技术发展的__理论__基础，技术是科学发展的手段，他们相互依存、相互渗透、相互转化。 7．我国863计划中，被评选列入该纲要的8个技术群是生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术、新材料技术和海洋技术。 8．新技术革命的兴起是以__信息技术为先导的。 9．板块构造说的理论是在__大陆漂移学说、海底扩张学说的基础上发展起的。 10. 1987年，世界环境与发展委员会发布了一份题为《我们共同的未来》的报告，首次提出了“可持续发展”的概念。 三、名词解释（每题5分，共20分） 11．核能是在原子核变化过程中，从变化前后原子核质量亏损的质量差转化来的能量。 12.纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级（lo-g 米），再用这种超细微粒子制造的材料。 13.地球外部圈层结构指地球外部离地表平均800千米以内的圈层，包括大气圈、水圈和生物圈。 14．物质生产力一（劳动者十劳动资料十劳动对象十管理+……）高科技。四、简答题（每题15分．共30分） 15．简述科学认识发展的动因。 (1)科学认识发展的外部动因（8分） 恩格斯曾经指出：“经济上的需要曾经是，而且越来越是对自然界的认识进展的主要动力”。 一般地说，在19世纪中叶以前，科学是落后于生产和技术的，它的发展是在生产需要的推动下进行的。而从19世纪下半叶以后，科学理论研究不仅走在技术和生产的前面，还为技术和生产的发展开辟了各种可能的途径。进入二十世纪以后，现代科学产生了空前的先行作用，科学变成了超越一般技术进步的因素。 (2)科学认识发展的内部动因（7分） 科学作为系统化的理论知识体系，有其自身的矛盾运动和继承积累关系。科学发展的内部矛盾运动是它的内部动力。它表现为： 1)新事实和1日理论的矛盾。 2)各种不同观点、假说和理论的矛盾。 16．简述新材料发展的方向。 随着社会的进步，人类总是不断地对材料提出新的要求。当今新材料的发展有以下几点： (1)结构与功能相结合。即新材料应是结构和功能上较为完美的结合。（3分） (2)智能型材料的开发。所谓智能型是要求材料本身具有一定的 模仿生命体系的作用，既具有敏感又有驱动的双重的功能。（3分） (3)少污染或不污染环境。新材料在开发和使用过程中，甚至废弃后，应尽可能少地对环境产生污染。（3分） (4)能再生。为了保护和充分利用地球上的自然资源，开发可再生材料是首选。（2分） (5)节约能源。对制作过程能耗较少的，或者新材料本身能帮 助节能的，或者有利于能源的开发和利用的新材料优先开发。 （2分） (6)长寿命。新材料应有较长的寿命，在使用的过程中少维修或尽可能不维修。（2分）、 五、论述题（共30分） 17．为什么说科学技术是第一生产力？ (1)19世纪的下半叶，马克思在考察了近代欧洲科学技术发展和产业革命的历史以后，提出了生产力包括科学技术的著名论断。邓小平同志坚持马克思主义，进一步提出了：科学技术是第一生产力的论断。邓小平同志的论断强调了在现阶段科学技术不仅是生产力，而且是“第一”生产力。当今，高科技及其产业不仅可以促进劳动生产率的大幅度提高，而且高科技领域的每一个突破都会带动一大批新产业的建立，深刻地改变着传统产业的技术面貌。因此，两者的关系应该是指数规律，即：物质生产力一(劳动者十劳动资料十劳动对象十管理+……)高科技。显然，这是对科学技术是第一生产力的最直观描述。（15分） (2)科学技术进步改变社会生产和生活方式。18世纪中叶产生的蒸汽技术革命，导致了人类社会的第一次工业革命。19世纪70年代，以电能的开发和应用为主要标志的电力技术革命，在世界范围展开了新的工业革命的浪潮。20世纪下半叶，以微电子信息技术、生物工程和新材料为核心的第三次科技革命已经拉开帷幕，科技进步对世界经济、社会发展的影响比过去显得更加强烈。科学技术革命的迅速发展的另一方面，也改变着人的生活方式。在科学发展过程中形成的科学精神和科学方法，改变着人的知识能力，创造了现代文明。导致了整个人类的生活方式发生着深刻的改变。（15分） 科学与技术复习试题试卷号1177 一、填空题（每空2分，共10分） 1．科学认识发生和发展的动因有两个方面，一是存在于科学外部的，是社会的经济发展-需要；二是存在于科学内部的，是科学认识本身的逻辑。 2．原子核的半径约为__10 -14__m。 3．基因是含特定遗传信息的核苷酸序列，是--遗传物质-的最小功能单位。 4．分子生物学是从-分子水平-研究生命现象、本质和发展的一门新兴生物学科。 5．宇宙中最主要天体类型是恒星和星云。 二、选择题（每题2分，共10分） 1．材料是人们用来制造有用物品的各种( D )。 A．元素 B．分子 C．原子 D．物资 2．分子生物学诞生的标志是( B )。 A．染色体复制 B．DNA双螺旋结构的分子模型的确立 C．核酸组成 D．遗传因子 3．地球的内部圈层结构是地壳、地幔和( B )。 A．地貌 B．地心 C．海沟 D．内核 4．现代信息技术的基础是( B )技术。 A．超导 B．微电子 C．纳米 D．生物 5．安全炸药的发明者( D )。 A．爱因斯坦 B．达默 C牛顿 D．诺贝尔 三、名词解释（每题5分，共20分） 1．电力革命指从19世纪后半叶到20世纪初，新兴的电能开始作为主要的能源形式支配社会经济生活。 2．纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级（10_9
《现代测试技术》课程总结 学校：太原科技大学 班级：力学141802班 姓名：曹华科 学号：201418020202
《现代测试技术》课程总结 经过这学期现代测试技术的学习，让我对测试技术有了一个全新的认识和理解。让我以前对现代测试技术浅薄的认知有了很大的变化，现代测试的飞速发展也让我对之充满信心。 随着自动化技术的高速发展，仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节，同时也是生产过程自动化和经营管理现代化的基础，没有性能好、精度高、质量可靠的仪器测试到各种有关的信息，要实现高水平的自动化就是一句空话。随着自动化程度要求的不断提高，测试技的作用越来越明显。可以说，自动化的提高很大作用取决于现代测试技术的提高。科学技术的发展历史表明，许多新的发现和突破都是以测试为基础的。同时，其他领域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方法和装备，促进了测试技术的发展。 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息又是蕴涵在某些随时间或空间变化的物理量中，即信号之中的。因此，首先要检测出被测对象所呈现的有关信号，再加以分析处理，最后将结果提交给观察者或其他信息处理装置、控制装置。测试技术已成为人类社会进步和各学科高级工程技术人员必须掌握的重要的基础技术。 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。测试系统的基本特性是测试系统与其输入、输出的关系，它一般分为两类：静态特性和动态特性。在选用测试系统时，要综合考虑多种因素，其中最主要的一个因素是测试系统的基本特性是否能使其输入的被测物理量在精度要求范围内真实地反映出来。 基于计算机的测量师现代测试技术的特点。20多年来，仪器开始与计算机连接起来。如今，计算机已成为现代测试和测量系统的基础。随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，传感器技术、通信技术和计算机技术者3大技术的结合，使测试技术领域发生了巨大变化。 第一种结合是计算机技术与传感器技术的结合。其结果是产生了智能传感器，为传感器的发展开辟了全新的方向。多年来，智能传感器技术及其研究在国
检测技术知识点总结 一、填空、选择 1、检测包括定性检查和定量测量两个方面。 2、检测系统的原理：被检测量----》传感器------》信号处理电路----》输出执行 3、测量的表现方式有数字、图像、指针标记三个方式 4、测量方法有零位法、偏差法和微差法 5、真值包括理论真值（三角形内角和180度）、约定真值（π 3.14）和相对真值（℃273K） 6、误差的表达方式有绝对误差、相对误差和引用误差 7、误差分类为系统误差（装置误差）、随机误差（偶然误差；多次测量，剔除错误数据） 和粗大误差（过失误差；改正方法：当发现粗大误差时，应予以剔除） 8、传感器是一种把非电输入信号转换成电信号输出的设备或装置。 9、传感器的组成有敏感元件、转换元件和转换电路 10、弹性敏感元件的基本特性有：刚度（k=dF/dX刚度越大越不易变形）、灵敏度（刚性的倒数）、弹性滞后、弹性后效 P25★2）电阻式传感器：（电阻应变片式传感器、电位器式传感器、测温热电阻式传感器；热敏电阻式、湿敏电阻式、气敏电阻式传感器） Def：将被测电量（如温度、湿度、位移、应变等）的变化转换成导电材料的电阻变化的装置，称为电阻式传感器 11、电阻应变片式传感器（电阻应变片、测量电路）的结构：引出线、覆盖层、基片、敏感栅和粘结剂 电阻应变片式传感器：电阻应变片是一种将被测量件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件；测量电路进一步将该电阻阻值的变化再转换成电流或电压的变化，以便显示或记录被测的非电量的大小。 12.电阻应变片的工作原理：电阻应变效应 电阻应变效应：导电材料的电阻和它的电阻率、几何尺寸（长度与截面积）有关，在外力作用下发生机械变形，引起该导电材料的电阻值发生变化 13．电位器式传感器：一种将机械位移（线位移或角位移）转换为与其成一定函数关系的电阻或电压的机电传感元器件 14.电位器由电阻（电阻元件通常有绕线电阻、薄膜电阻、导电塑料等）和电刷等元器件组成 15.电位器优点：结构简单、输出信号大、性能稳定并容易实现任意函数 缺点：要求输入能量大，电刷与电阻元件之间容易磨损 16.热电阻材料由电阻体（温度测量敏感元件——感温元件）、引出线、绝缘套管和接线盒等部件组成，电阻体是热电阻的主要部件 热敏电阻式传感器 17.热敏电阻是利用电阻值随温度变化的特点制成的一种热敏元件 18、温度系数可分为负温度系数热敏电阻为NTC（电阻的变化趋势与温度的变化趋势相反）和正温度系数热敏电阻PTC（电阻的变化趋势与温度的变化趋势相同）。 19.热敏电阻优点：尺寸小、响应速度快、灵敏度高 20.差动电感传感器的优点（1）差动式比单线圈式的电感传感器的灵敏度提高一倍；（2）差动式的线性度明显的得到改善（3）由外界的影响，差动式也基本上可以相互抵消，衔铁承
虚拟手术中实时碰撞检测技术研究 彭 磊 张裕飞 王秀娟 （泰山医学院 信息工程学院 山东 泰安 271016） 摘 要： 碰撞检测是虚拟手术的关键技术，为提高检测速度，满足系统实时性的要求，提出空间剖分和层次包围盒相结合的方法。使用八叉树表示法对虚拟场景进行空间剖分，在叶节点构建层次包围盒。进行碰撞检测时属于不同八叉树节点的几何元素不会相交，否则使用层次包围盒算法继续进行检测，对于有可能相交的几何元素再进行精确相交检测。 关键词： 虚拟手术；碰撞检测；空间剖分；层次包围盒 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120029－02 进行碰撞检测时从八叉树的根节点开始，计算两几何元素0 引言 是否属于同一节点，如果不属于同一节点则不相交，如果属于虚拟手术是集医学、生物力学、材料学、计算机图形学、同一节点，递归的到下一级节点进行检查，直到发现两几何元虚拟现实等诸多学科为一体的交叉研究领域。虚拟手术在医学素属于同一叶节点，则需要进一步使用层次包围盒进行检查。 中的应用主要包括：手术计划与过程模拟、术中导航与监护、 2 层次包围盒 手术教学与训练等。碰撞检测是虚拟手术系统中的关键技术，贯穿于虚拟手术的整个过程。 对于八叉树的每个叶节点包含的几何元素，建立层次包围虚拟手术系统中的对象根据材质可分为刚体组织和软件组盒（Bounding Volume Hierarchy ，BVH ）。相对于单纯的层次织。骨骼、手术器械等属于刚体组织，而人体的许多器官如肌包围盒技术，使用空间剖分与层次包围盒相结合的方法进行碰肉、血管、肝脏等属于软体组织。以往大部分碰撞检测的研究撞检测，构建的层次树规模更小，计算量更少。层次包围工作都是针对刚体对象的。与刚体相比较，软体组织由于其特殊的物理性质，在外力或某些操作的作用下会发生几何形状、位置甚至数量上的变化，因此基于软体组织的碰撞检测需要更详细的信息和更多的处理。 最简单的碰撞检测方法是对场景中的几何元素进行两两相2交测试，其时间复杂度为O(n )，虽然这种方法可以得到正确的结果，但是当场景中的几何模型稍微增多些，其实时性便无法满足实际的需求。为了尽可能地减少参与相交测试的几何元素的数量，提高系统的实时性，目前碰撞检测技术使用的主要算法有：层次包围盒法，空间分割法，基于网格剖分的方法[1]。但是这些经典的算法也都存在着构造难度大、紧密性差、相交测试复杂、效率低等缺点。 本文采用空间剖分和层次包围盒相结合的方法，简化了几何信息的表示，进行碰撞检测时可排除明显不相交的几何元素，无法排除的再进行精确相交检测，从而减少计算量，加速碰撞检测速度，提高系统实时性。 1 空间剖分技术 整个虚拟手术的场景空间递归的剖分成若干个网格单元，每一个几何元素都属于某个网格单元，处于同一网格单元内的几何元素才有相交的可能，不在同一网格单元的几何元素一定不会相交。采用八叉树的表示方法进行空间剖分。即包含整个场景的立方体作为八叉树的根节点，立方体的3条棱边分别与x ，y ，z 轴平行。递归的将立方体剖分为8个小块，如图1（a ）所示，生成8个子节点，直到达到指定的剖分层次为止，如图1（b ）所示，每个叶节点包含有限个几何元素。 图1 八叉树表示法 盒包括包围盒和层次树两种数据结构。 2.1 包围盒 包围盒技术是减少相交检测次数，降低碰撞检测复杂度的一种有效的方法。其基本思想是用几何形状相对简单的封闭表面将一复杂几何元素包裹起来，首先进行包围盒之间的相交测试，排除明显不相交的几何元素，无法排除的几何元素，再进一步进行精确的相交测试，从而达到减少相交测试计算量的目的。常见的包围盒类型有：包围球（Bounding Sphere ）、沿坐标轴的包围盒（Axis Aligned Bounding Box ，AABB ）、方向包围盒（Oriented Bounding Box ，OBB ）。离散方向包围盒（k-Discrete Orientation Polytopes ，k-DOPs ）等[2]，如图2所示。 图2 包围盒 由于虚拟手术对实时性要求较高，本文选择AABB 型包围盒，AABB 是平行于坐标轴的，包含几何元素的最小正立方体。其优点是：1）易于构建，只需要计算所包含几何元素的顶点的x ，y ，z 坐标的最大值和最小值，存储6个浮点数即可；2）相交测试计算量小，相交测试时只需对两个包围盒在三个坐标轴上的投影分别进行比较，最多6次比较运算即可。 2.2 包围盒层次树 包围盒层次树即包围盒的层次结构，层次树的根节点包含某个八叉树叶节点几何元素的全集，向下逐层分裂，直到每个叶节点表示一个基本几何元素。常用的构建策略有自顶向下和自底向上两种。 自顶向下的方法首先建立根结点，利用基于全集的信息递归地将每个节点分裂为两个或多个子集，直至生成只包含一个 基本图元的叶结点为止，从而建立一棵自顶向下的包围盒层次 （ ）八叉树结构 （ ）节点的剖分
现代检测技术 学院： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年12月30日
一现代检测技术的技术特点和系统的构成 1、现代检测技术特点 （1）测量过程软件控制 智能检测系统可以是新建自稳零放大，自动极性判断，自动量程切换，自动报警，过载保护，非线性补偿，多功能测试和自动巡回检测。由于有了计算机，上述过程可采用软件控制。测量过程的软件控制可以简化系统的硬件结构，缩小体积，降低功耗，提高检测系统的可靠性和自动化程度。 （2）智能化数据处理 智能化数据处理是智能检测系统最突出的特点。计算机可以方便、快捷地实现各种算法。因此，智能检测系统可用软件对测量结果进行及时、在线处理，提高测量精度。另一方面，智能检测系统可以对测量结果再加工，获得并提高更多更可靠的高质量信息。 智能检测系统中的计算机可以方便地用软件实现线性化处理、算术平均值处理、数据融合计算、快速的傅里叶变换（FFT）、相关分析等各种信息处理功能。（3）高度的灵活性 智能检测系统已以软件工作为核心，生产、修改、复制都比较容易，功能和性能指标更加方便。而传统的硬件检测系统，生产工艺复杂，参数分散性较大，每次更改都涉及到元器件和仪器结构的改变。 （4）实现多参数检测与信息融合 智能检测系统设备多个测量通道，可以有计算对多路测量通进行检测。在进行多参数检测的基础上，依据各路信息的相关特性，可以实现智能检测系统的多传感器信息融合，从而提高检测系统的准确性、可靠性和容错性。 （5）测量速度快 高速测量时智能检测系统追求的目标之一。所谓高速检测，是指从检测开始，经过信号放大、整流滤波、非线性补偿、A/D转换、数据处理和结果输出的全过程所需要的时间。目前，高速A/D转换的采样速度在2000MHz以上，32位PC机的时钟频率也在500MHz以上。随着电子技术的迅猛发展，高速显示、高速打印、高速绘图设备也日臻完善。这些都为智能检测系统的快速检测提供了条件。（6）智能化功能强 以计算机为信息处理核心的智能检测系统具有较强的智能功能，可以满足各类用户的需要。典型的智能功能有： 1）测量选择功能 智能检测系统能够实现量程转换、信号通道和采样方式的自动选择，使系统具有对被测量对象的最优化跟踪检测能力。 2）故障诊断功能 智能检测系统结构复杂，功能较多，系统本身的故障诊断尤为重要，系统可以根据检测通道的特性和计算机本身的自诊断能力，检查个单元故障，显示故障部位，故障原因和应采取的故障排除方法。 3）其他智能功能 智能检测系统还可以具备人机对话、自校准、打印、绘图、通信、专家知识查询和控制输出等智能功能。 2、系统的构成
专题七测试卷 一、选择题(每小题2分，共50分) 1．右图是漫画《海王星的发现》，漫画中科学家的望远镜并不是望向太空，而是对准一本书，那是因为他在这本书里“发现”了( ) A．自由落体定律 B．惯性定律 C．加速度定律 D．万有引力定律 2．英国著名物理学家汤姆生在展望20世纪物理学前景时，讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。”其中第二朵“乌云”，尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。为驱散这一“乌云”() A．伽利略提出自由落体定律 B．牛顿导出万有引力定律 C．普朗克创立量子理论 D．爱因斯坦提出相对论
3．达尔文被当时的人们称为“生物学领域的牛顿”，这主要是因为( ) A．达尔文和牛顿分别在生物学领域和物理学领域取得了重大成就B．达尔文和牛顿对科学发展的贡献是巨大的 C．达尔文和牛顿的学说都否定了基督教神学的权威 D．达尔文和牛顿的学说是一脉相承的 4．爱因斯坦相对论的提出，是物理学领域最伟大的革命。它( ) A．否定了牛顿力学的原理 B．主要解释了宏观世界里不同运动状态的物质 C．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性 D．修正了能量、质量互相转化的理论 5．右图是二十八集电视连续剧《穿越时空的爱恋》的剧照，讲述一只神奇的“游梦仙枕”将两位年轻美丽的现代女性从当代的国际大都会，带到了明朝的朱元璋时代，两位现代女性的现代意识强烈地抨击着戒律森严的古代宫闱……这种题材的文学作品和影视节目盛行
一时，能为这类作品和节目提供科学依据的是( ) A．空间控制理论B．相对论 C．基因改造工程D．量子理论 6．某一历史研究性学习小组对17世纪至19世纪生物学领域取得的重大进展进行研究，搜集到以下结论，你认为符合要求的是( ) ①林耐对动植物分类，确定为四级②细胞学说的创立 ③巴斯德的实验为微生物学奠定了基础④早期生物进化思想出现⑤人猿同祖论进一步确立 A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②④⑤ 7．达尔文生物进化论的意义不．包括( ) A．从根本上推翻了神创论 B．确立了科学的生物观 C．指出物竞天择、适者生存是人类社会的客观规律 D．是生物学上一次划时代的革命 8．有一句广告词说：“一个苹果让牛顿吸引了世界，一壶水让‘他’转动了世界，一个元素让爱迪生点亮了世界。”这个“他”及其发明是指( ) A．瓦特和万能蒸汽机B．史蒂芬孙和火车机车 C．富尔顿和汽船D．卡尔·本茨和汽车 9．科技史专家丹皮尔认为，以前的发明主要是“实际生活的需要推动技术家取得进一步的成就”，后来“为了追求纯粹的知识”而进行
现代测试技术及应用作业 学号2013010106 姓名刘浩峰 专业核技术及应用 提交作业时间2014 12 10 无损检测中的CT重建技术 1无损检测 1、1无损检测概述 无损检测就是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,其重要性已得到公认。中国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。此外,冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会;部分省、自治区、直辖市与地级市成立了省(市)级、地市级无损检测学会或协会;东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。 无损检测缩写就是NDT(或NDE,non-destructive examination),也叫无损探伤,就是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下,采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化,以物理或化学方法为手段,借助现代化的技术与设备器材,对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查与测试。无损检测就是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,无损检测的重要性已得到公认,主要有射线检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、液体渗透检测(PT)、涡流检测(ECT)、声发射(AE)与超声波衍射时差法(TOFD)。 1、射线照相法(RT)就是指用X射线或γ射线穿透试件,以胶片作为记录信息的器材的无损检 测方法,该方法就是最基本的,应用最广泛的一种非破坏性检验方法。工作原理就是射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光,当X射线或r射线照射胶片时,与普通光线一样,能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影,由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同,照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异,便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。RT的定性更准确,有可供长期保存的直观图像,总体成本相对较高,而且射线对人体有害,检验速度会较慢。 2、超声波检测(UT)原理就是通过超声波与试件相互作用,就反射、透射与散射的波进行研究, 对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构与力学性能变化的检测与表征,并进而对其特定应用性进行评价的技术。适用于金属、非金属与复合材料等多种试件的无损检测;可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料,可检测厚度为1～2mm的薄壁管材与板材,也可检测几米长的钢锻件;而且缺陷定位较准确,对面积型缺陷的检出率较高;灵敏度高,可检测试件内部尺寸很小的缺陷;并且检测成本低、速度快,设备轻便,对人体及环境无害,现场使用较方便。缺点就是对具有复杂形状或不规则外形的试
现代化检测技术的应用与发展 The application and development of modern testing technology 【摘要】 自动检测技术是现代化领域中发展前景十分广阔的一门新兴技术，是将生产、科研、生活等方面的相关信息通过选择合适的检测方法与装置进行检查测量，以发现事物的规律性。随着社会经济的发展，自动检测技术不断进步，在机械制造、化工、电力、汽车、航空航天以及军事等领域有着不可或缺的作用，是自动化技术的四个支柱之一。 【关键词】自动检测传感器数据处理信号转换 【正文】 一、关于自动检测技术的基础知识 自动检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。其任务是寻找与自然信息具有对应关系的各种表现形式的信号，以及寻求最佳的采集、转换、处理、传输、存储、显示等方法和相应的设备。 信息采集是指从自然界诸多被检查与测量的量中提取所需要的信息。 信息转换是指将所提取出的有用信息向电量、幅值、功率等形式转换。 信息处理的任务是根据输出环节的需要，将转换后的电信号进行数字运算（求均值、极值等）以及模拟量、数字量转换等处理。 信息传输的任务是在排除干扰的的情况下经济地、准确无误地吧信息进行传输。 二、自动检测技术的核心—自动检测系统 自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等诸多系统的总称，其原理图如下所示： 图1.自动检测系统框图 自动系统一般由传感器、信号处理器、显示器、数据处理装置和执行机构等五部分构成。下面介绍每个部分的功能： ①传感器：传感器（sensor）是指一个能将被测的非电量转换成电量的敏感元 件，是连接北侧对象和检测系统的接口。通过它人们可以利用计算机实现自
一、填空题 1、按测量方式不同，测量方法可分为偏差式测量、零位式测量、微差式测量。 2、传感器通常由敏感元件、转换元件、测量转换电路组成 3、传感器的静态特性主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复度、分辨力与阀值、稳定性。 4、所谓半导体气敏传感器，是利用半导体气敏元件同气体接触造成 半导体电阻值变化，借此来检测特定气体的成分或者浓度的传感器的总称。 5、电阻应变式传感器测量转换电桥有半桥单臂工作方式、半桥双臂工作方式、全桥4臂工作方式三种形式。 6、按热电阻材料的不同，热电阻传感器分为金属热电阻、半导体热电阻。 7、按电容式传感器工作方式的不同，可分为电位器式压力传感器、电位器式位移传感器、电位器式加速传感器三种形式。 8、热电偶的四个基本定律为均匀导体定律、中间导体定律、 标准导体定律、中间温度定律。 9、基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。 10、光纤的传输是基于光的全内反射。 11、红外线在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是2—2.6μm 、 3—5μm和8—14μm 。 12、常用压电材料有石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料等。 13、码盘式编码器按其结构可分为接触式、光电式、电磁式3种。 14、传感器的标定分为静态标定、动态标定两种 15、按测量手续不同，测量方法可分为直接测量、间接测量、联立测量。 16、传感器通常由敏感元件、转换元件、测量转换电路组成 17、气敏电阻元件种类很多，按制造工艺分为烧结型、薄膜型、厚膜型。 18、氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元 件，该元件由引线、基片、感湿层与电极组成。 19、电容式传感器不但应用于位移、振动、角度、加速度、 及荷重等机械量的精密测量，还广泛应用于压力、差压、液位、 料位、湿度、成分等参数的测量。 20、热电偶的四个基本定律为均匀导体定律、中间导体定律、 标准导体定律、中间温度定律。 21、基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、 光敏晶闸管等。 22、光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤。 23、常用的数字传感器有栅式数字传感器、编码器、感应同步器、频率式数字传感器四大类。 二、选择题 1、有一支温度计，它的测量范围为0~200o C,精度为0.5级，该表可能出现的最大绝对误差为（A） A、1o C B、0.5o C C、10o C D、200o C 2、在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（B） A、外光电效应 B、内光电效应 C、光电发射 D、光导效应 3、当一定波长入射光照射物体时，反映该物体光电灵敏度的是（C） A、红限 B、量子效率 C、逸出功 D、普朗克常数 4、单色光的波长越短，它的（A） A、频率越高，其光子能量越大 B、频率越高，其光子能量越大 C、频率越高，其光子能量越小 D、频率越高，其光子能量越小 5、光电管和光电倍增管的特性主要取决于（A） A、阴极材料 B、阳极材料 C、纯金属阴极材料 D、玻璃壳材料 6、霍尔电势公式中的角θ是指（C） A、磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角 B、磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角 C、磁力线与霍尔薄片垂线之间的夹角
安徽机电职业技术学院－学年第学期《自动检测技术及应用》期终考试试卷五卷 班级姓名学号教师 一、填空题（每空 1.5 分，共42分） 1、误差产生的原因和类型很多，根据造成误差的不同原因，有不同的分类方法， 按照性质可分为系统误差、粗大误差、随机误差三种。 2、微差法是零位发和偏差发的组合。先将被测量与一个已知标准量进行对比，不足部分再用偏差法测出。 3、应变片丝式敏感栅的材料是金属。为确保应变片的性能，对此类材料的 主要要求是：应变灵敏系数高，且为常数；电阻率大；电阻温度系数小。 4、目前我国生产两种初始电阻值分别为R 0= 100 欧姆与R = 50欧姆的铜热电 阻，它们对应的分度号分别为 Cu100 与 Cu50 。 5、被测体的电阻率ρ越大，相对导磁率μ越小，传感器线圈的激磁频率越小，则电涡流的轴向贯穿深度越大。 6、当吧两种材料的金属组成回路，并且两端的温度不同时，回路中将会产生 一定的电动势并产生电流，这种现象称为热电效应。 热电动势是由接触电动势和温差电动势组成。
7、由A、B导体组成的热电偶，当引入第三导体C时，只要 c两端的温度相同，则C导体的接入对回路总热电动势无影响，这就是中间导体定律。 8、压电式传感器不能测量频率太低被测量，更不能测量静态量。目前多用于加速度和动态的力或压力的测量。 二、选择题（每空 1.5 分，共18分） 1、在选购线性仪器时，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（ C ）左右为宜。 A．3倍 B．10倍 C．1.5倍 D．0.75倍 2、有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求： 1）该表可能出现的最大绝对误差为（ A ）。 A. 1℃ B. 0.5℃ C. 10℃ D. 200℃ 2）当示值为20℃时的示值相对误差为（B ），100℃时的示值相对误差为（ C ）。 A. 1℃ B. 5％ C. 1％ D. 10％ 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 D. 节约用电 4、（ C ）的数值越大，热电偶的输出热电动势就越大。 A．热端直径 B．热端和冷端的温度 C．热端和冷端的温差 D．热电极的电导率 5、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 6、电涡流探头的外壳用（ B ）制作较为恰当。 A．不锈钢 B．塑料 C．黄铜 D．玻璃 7、利用湿敏传感器可以测量（B ）。 A. 空气的绝对湿度 B. 空气的相对湿度 C. 空气的温度 D. 纸张的含水量 8、霍尔元件采用恒流源激励是为了（ D ）。
西华大学课程考核试题卷 （ 中考卷） 试卷编号： （ 2012__ 至 2013____ 学年 第_2___学期 ） 课程名称：现代测试技术及应用 考试时间：90 分钟 课程代码：6002699 试总分：100分 考试形式： 网络考试 学生自带普通计算器: 允许 一、判断题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.粗大误差具有随机性，可采用多次测量，求平均的方法来消除或减少。( ) 错 2. 当计数器进行自校时，从理论上来说还是存在±1个字的量化误差。（ ）对 3.一个频率源的频率稳定度愈高，则频率准确度也愈高。（ ）错 4. 给线性系统输入一个正弦信号，系统的输出是一个与输入同频率的正弦信号（）对 5.随机误差又叫随差，随机误差决定了测量的精密度。（ ）对 6.测量系统的理想静态特性为y=Sx+S0（ ）．答案：错 7. 从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术为手段而进行的测量，即以电子科 技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。（ ） 答案：对 8. 在进行阿伦方差的测量时，组与组之间以及组内两次测量之间必须都是连续的。 （ ）答案：错 9.反射系数、 功率、 导磁率 、信号频率均为有源量（ ）。答案：错 10. 峰值电压表按有效值刻度，它能测量任意波形电压的有效值。（ ）答案：对 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，总计30分） 1. 若马利科夫判据成立，则说明测量结构中含有 ____ 。 A:随机误差 B: 粗大误差 C: 恒值系差 D: 累进性变值系差 答案：D 2. 如两组测量的系数误差相同，则两组测量的 相同。 A. 精密度 B. 准确度 C. 精确度 D. 分散度 答案：A 3.在使用连续刻度的仪表进行测量时，一般应使被测量的数值尽可能在仪表满刻度值的 ____ 以上 答案：D 4.±1误差称为____。 A.最大量化误差 B.仅测频的误差 C.±1一个字误差 D.闸门抖动引起的误差 答案：A 5.仪器通常工作在（ ），可满足规定的性能。
科学与技术复习试题 一、选择题（每题2分，共10分） 1．自然界中一切物体的相互作用，都可能归结为四种基本的相 互作用，即引力、弹力、电磁力和(C)相互作用。A．地磁力B．分子力C强力D．结合力 2．基因是含特定遗传信息的核苷酸序列，是(D)的最小功能单位。 A ．细胞 B ．蛋白质 C ．氨基酸 D ．遗传物质 3.1996年，世界上第一只克隆羊——多利面世，这 是世界上首次利用(A)技术而培养出的克隆动物。 A. 细胞核移植 B ．细胞融合C．细胞培养 D ．细胞膜嫁 接 4．由无数恒星和星际物质构成的巨大集合体称为(A) 。 A．星系 B ．星空 C ．星云 D ．星际 5．光纤通信利用光纤来传送(C)，它是20世纪70年代发展起来的一种新的通信方式。 A．电 B ．声 C ．光 D ．机械 二、填空题（每空2分，共10分） 6．科学是技术发展的__理论__基础，技术是科学发展的手段， 他们相互依存、相互渗透、相互转化。 7 ．我国863计划中，被评选列入该纲要的8个技术群是生物技 术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能 源技术、新材料技术和海洋技术。 8 ．新技术革命的兴起是以__信息技术为先导的。 9．板块构造说的理论是在__大陆漂移学说、海底扩张 学说的基础上发展起的。 10.1987年，世界环境与发展委员会发布了一份 题为《我们共同的未来》的报告，首次提出了“可持续 发展”的概念。 三、名词解释（每题5分，共20分） 11．核能是在原子核变化过程中，从变化前后原子核质量亏损的质量 差转化来的能量。 12. 纳米材料就是用特殊的方法将材料颗粒加工到纳米级（lo-g 米），再用这种超细微粒子制造的材料。 13. 地球外部圈层结构指地球外部离地表平均800千米以内的圈 层，包括大气圈、水圈和生物圈。 14 ．物质生产力一（劳动者十劳动资料十劳动对象十管理 +??） 高科技。四、简答题（每题15分．共30分） 15．简述科学认识发展的动因。 (1)科学认识发展的外部动因（8分） 恩格斯曾经指出：“经济上的需要曾经是，而且越来 越是对自然界的认识进展的主要动力”。 一般地说，在19世纪中叶以前，科学是落后于生产和技术的， 它的发展是在生产需要的推动下进行的。而从19世纪下半叶以后，科学理论研究不仅走在技术和生产的前面，还为技术和生产的发展开辟了各种可能的途径。进入二十世纪以后，现代科学产生了空前的先行作用，科学变成了超越一般技术进步的因素。 (2)科学认识发展的内部动因（7分） 科学作为系统化的理论知识体系，有其自身的矛盾运 动和继承积累关系。科学发展的内部矛盾运动是它的内部动力。它表现为：1)新事实和1日理论的矛盾。2)各种不同观点、假说和理论的矛盾。 16．简述新材料发展的方向。 随着社会的进步，人类总是不断地对材料提出新的要求。当今新材料的发展有以下几点： (1)结构与功能相结合。即新材料应是结构和功能 上较为完美的结合。（3分） (2)智能型材料的开发。所谓智能型是要求材料本身具 有一定的 模仿生命体系的作用，既具有敏感又有驱动的双重的功能。（3 分） (3)少污染或不污染环境。新材料在开发和使用过 程中，甚至废弃后，应尽可能少地对环境产生污染。 （3分） 18世纪中叶产 生
《自动检测技术》课程期末考试试题A 一、填空（本题共39分，每空1.5分） 1、传感器由 敏感元件 、 传感元件 、 测量转换电路 三部分组成。 2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 1.5 倍左右为宜。 3、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为 +-1 ℃ ，当测量100℃ 时的示值相对误差为 +-1% 。 4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择 NTC突变型 型热敏电阻。 X面 5、在压电晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在。 6、霍尔元件采用恒流源激励是为了 。 7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于 测量。 8、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是 ，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是 。 9、压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件 起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件 起来。 10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而 这一特性来测量温度的。 11、自动检测系统中常用的抗电磁干扰技术有 、 、 、 、 等。 12、金属电阻的 是金属电阻应变片工作的物理基础。 13、电磁干扰的形成必须同时具备的三项因素是 、 、 。 14、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC 组成的电阻补偿网络，其目的是为了 。 1、在以二、选择题（本题共30分，每题2分） 下几种传感器当中 C 属于自发电型传感器。 A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 2、 D 的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热电极的电导率 C、热端和冷端的温度 D、热端和冷端的温差 3、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 4、在仿式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采用了 C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持不变 型机床当中利用电感 B 测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 5、热电阻测量转换电路采用三线制是为了 B A、提高测量灵敏度 B、减小引线电阻的影响 兼容性 6、C、减小非线性误差 D、提高电磁汽车衡所用的测力弹性敏感元件是 A 。 A、实心轴 B、弹簧管 C、悬臂梁 D、圆环 7、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是 C 。 A、补偿热电偶冷端热电势的损失 B、起冷端温度补偿作用 D、提高灵敏度 8、考核C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 计算机的电磁兼容是否达标是指 C 。 A、计算机能在规定的电磁干扰环境中正常工作的能力 规定数值的电磁干扰 B、该计算机不产生超出 C、两者必须同时具备
信息技术 应用信息科学的原理和方法，研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理和利用的工程技术，又称信息工程。 激光 是物质的原子或分子系统在实现了粒子数反转的条件下通过受激发射所产生的强光束。 新型陶瓷 新型陶瓷是采用高度精选的不含硅酸盐的天然材料，通过一般的高温烧结成型工艺制成的陶瓷。 复合材料 复合材料是由两种或两种以上的不同材料按照一定规律组合而成的具有更加优异性能的新材料。 功能复合材料： 将两种或多种具有不同功能的材料复合成一体，形成一种具有多种功能或新功能的材料，称之为功能复合材料。 智能材料 智能材料能对材料的工作环境进行判断，并产生相应的反应，从而使材料继续不断地工作。 二次能源 需要依靠其他能源来制取或转换的能源称为二次能源。 原子能 原子能又称核能，是由原子核结合的变化而释放出的一种能量。 碱基互补配对 在DNA分子中，一条链上的腺嘌呤（A）与另一条链上胸腺嘧啶（T）或一条链上的鸟嘌呤（G）与另一条链上的胞嘧啶（C）总是通过氢键结合，组成碱基对，这种A—T或G—C的配对方式，称为碱基互补配对。
半保留复制 新合成的子DNA分子总是以母链DNA分子为模板，且两条链中有一条链为母链所遗传，保留母链DNA遗传信息（碱基排列顺序），这种合成DNA 的方式，称为半保留复制。 解旋 复制时，DNA分子在解旋酶的作用下，两条扭成螺旋的长链逐渐解开的过程，称解旋。 海洋牧业化 海洋牧业化就是在一定的海域中大量放养优质鱼苗，使之在海洋自然条件下生长发育，以便集中捕捞，稳产高产。 水声技术 研究和开发海洋所用的声学技术叫水声技术，包括回声探测、被动探测、声纳重人系统和水声通信等。 海洋矿产资源： 海洋矿产资源是指蕴藏海底可供开采的石油、天然气、矿砂、煤炭、锰结核和多金属软泥等。 航天科学技术 航天科学技术是探索、开发和利用地球大气层以外的宇宙空间以及地球以外其他天体的综合性科学技术。包括由地面至太空的一切运载工具的研制，人造卫星、宇宙飞船、宇宙探测器、空间站等飞行器的研制，以及飞行器的发射跟踪、控制、通信，遥测等系统的建立与实施。 地球同步静止轨道 指同步卫星运行的轨道，在赤道上空距地面高度为3．58万公里的圆形轨道。 航天器 航天器也叫空间飞行器。一般指在地球大气层以外的宇宙空间基本上按照天体力学规律运行的各类飞行器。 空间工业化 空间工业化是一种在地球大气层以外宇宙空间进行工业生产的设想。
实时视频图像的清晰度检测算法研究 2010-12-18 17:11:42 来源:微型机与应用 关键字：实时视频图像背景提取Sobel算子清晰度检测 实时视频图像的质量分析已成为众多应用领域性能好坏的关键因素之一，因此实时视频图像的清晰度检测变得尤为重要。目前针对实时视频图像清晰度检测的研究较少，图像清晰度检测算法的研究对象主要针对静止的图像。现有的图像清晰度检测算法大致分为空域和频域两类。在空域中多采用基于梯度的算法，如拉普拉斯(Laplace)算法、差分平方和(SPSMD)算法、Sobel算子等。此类算法计算简洁、快速、抗噪性能好、可靠性较高。在频域中多采用图像的FFT变换(或其他变换)，如功率谱(Power-spectra)算法等[1-2]。此类算法的检测效果好，但计算复杂度高、计算时间长，不适合应用在基于软件实现的实时检测系统中。 当前对实时视频图像的一种重要应用是对运动目标的检测，常用的目标检测方法有帧差法、背景减法、光流法及运动能量法[3]，其中最简单而又快捷的方法是背景差法。其基本思想是通过对输入图像与背景图像进行比较来分割运动目标，关键环节是背景图像的提取。目前常用的背景提取方法有多帧图像平均法、灰度统计法、中值滤波法、基于帧差的选择方法、单高斯建模等。参考文献[4]中对以上算法做了充分的研究。 本文是针对实时视频图像的清晰度检测，基于实时视频图像背景基本保持不变的环境。通过比较上述算法，针对实时视频图像的特点，提出一种基于背景提取与Sobel算子相结合的实时视频图像的清晰度检测算法。 1 实时视频图像的清晰度检测算法原理 当视频播放画面超过24帧/s时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别每幅单独的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果。视频中的事物通常分为静止和运动两类，连续多帧画面中保持静止的物体可视为静止的背景，连续多帧画面中位置变化的物体可视为运动的前景。因此，实时视频图像中的每帧图像都可以划分为静止的背景和运动的前景两类区域。由于视频序列图像中运动的前景区域随机变化，引起图像像素点梯度值的随机改变，使得实时视频图像的清晰度检测较难实现。因此，本文的算法是利用实时视频图像中静止的背景区域检测视频序列图像的清晰度，即由背景提取和清晰度检测两部分组成。 1.1 实时视频图像的背景提取