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測量系統范文1
【關鍵詞】溫度測量;單片機;傳感器;DS18B20;AT80C51
1.概述
溫度控制系統在國內各行各業的應用雖然已經十分廣泛，但從國內生產的溫度控制器來講，總體發展水平仍然不高，成熟的溫控產品主要以“點位”控制及常規的PID控制器為主，它們只能適應一般溫度系統控制[2]。隨著新技術的不斷開發與應用，近年來以單片機為核心的溫控系統發展十分迅速，一個以微機應用為主的新技術革命浪潮正在蓬勃興起。傳統的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機的出現使得溫度的采集和數據處理問題能夠得到很好的解決。
2.系統概述
該系統利用AT80C51芯片控制溫度傳感器DS18B20進行實時溫度檢測并顯示，能夠實現快速測量環境溫度，并可以根據需要設定上下限報警溫度。
DS18B20數字溫度芯片，輸出信號全數字化，物理化學性能很穩定，在0-100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。并且系統擴展性非常強，它可以在設計中加入時鐘芯片DS1302以獲取時間數據，在數據處理同時顯示時間，并可以利用AT24C16芯片作為存儲器件，以此來對某些時間點的溫度數據進行存儲，利用鍵盤來進行調時和溫度查詢，獲得的數據可以通過MAX232芯片與計算機的RS232接口進行串口通信，方便的采集和整理時間溫度數據。
圖1所示為系統基本方框圖。系統框圖主要由主控制器、單片機復位、報警按鍵設置、時鐘振蕩、LED顯示、溫度傳感器組成。
圖1 系統基本方框圖
3.系統設計
3.1 系統軟件設計
整個系統的功能是由硬件電路配合軟件來實現的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了[3]。軟件的功能可分為兩大類：
一是監控軟件（主程序），它是整個控制系統的核心，專門用來協調各執行模塊和操作者的關系。
二是執行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。
這里將各執行模塊一一列出，并為每一個執行模塊進行功能定義和接口定義。各執行模塊規劃好后，就可以規劃監控程序了。首先要根據系統的總體功能選擇一種最合適的監控程序結構，然后根據實時性的要求，合理地安排監控軟件和各執行模塊之間地調度關系。主程序流程如圖2所示。
圖2 主程序流程圖
3.2 系統硬件設計
利用溫度傳感器DS18B20可以直接讀取被測溫度值[4]，進行轉換的特性，模擬溫度值經過DS18B20處理后轉換為數字值，然后送到單片機中進行數據處理，并與設置的溫度報警限比較，超過限度后通過揚聲器報警。同時處理后的數據送到LED中顯示。圖3所示為系統電路圖。
使用Proteus軟件畫出系統電路圖，使用Keil軟件編寫源程序。設置溫度上限為37度，溫度下限為10度。例如，當溫度為40度，超出上限溫度，黃燈亮，實現報警。當溫度為7度，低于下限溫度，綠燈亮，報警。
4.結論
本文介紹了基于80C51單片機的數字溫度測量系統，對整個硬件電路和軟件程序設計做了分析，并對其中的一些基本原理也做了簡要的概述。數字溫度計可以用在很多領域，在一些人不能直接進入的場所，利用單片機控制的數字溫度計，可以設置并控制其中的溫度，數字溫度計還可以利用在溫室中，這樣就可以方便的控制溫室中的溫度，當溫度超過所要求的溫度時，可發生報警。
參考文獻
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測量系統范文2
關鍵詞： 陀螺儀； 工控機； 信號調理電路； 測試軟件
中圖分類號： TN911?34； TM930.9 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0035?03
0 引 言
陀螺儀是導航和控制系統的重要部件，被廣泛用于航空、航天、航海、科學、技術、軍事等各個領域。陀螺儀的靜態和動態特性決定導航和控制系統的精度與響應速度，對陀螺儀的靜態和動態特性測試是非常重要的。兩軸系陀螺儀組是由若干個陀螺儀組成的兩個軸系方向（x和y）角運動位置檢測和控制調節裝置，傳統檢測兩軸系陀螺儀組的方法是通過一定數量的控制開關按照規定的時序給陀螺儀組加上不同的電源和控制信號，通過指示燈和電壓表、電流表來測試其靜態的工作狀態與性能，而對動態特性的測量則很難實現。兩軸系陀螺儀組的動態特性是一個非常重要的技術指標[1]，它用來描述陀螺儀組的中的各陀螺儀的性能與實際工作的動態特性[2]。通過由計算機構成的陀螺儀測試系統可以完成兩軸系陀螺儀組的靜態指標、動態特性指標的測試，經過數據分析給出質量評價[3]。
1 測試系統的基本結構
由于兩軸系陀螺儀組的控制信號和輸出信號電平均不符合DIO卡和A/D轉換卡的要求，需要加上信號調理電路完成DIO卡和A/D轉換卡和陀螺儀組的過渡和鏈接。信號調理電路由2部分組成，其一完成DIO控制轉換電路到陀螺儀組的控制輸入，其二將陀螺儀組的輸出轉換為符合計算機A/D采集的要求信號。這樣就可以實現從工控機上通過DIO卡和信號調理電路發出對陀螺儀組的動作控制信號，與經過A/D卡采集陀螺儀組的輸出信號。由于采用16位的高速A/D轉換卡，保證了數據采集精度和分辨率與信號的速率、降低了采集相位誤差和失真。
2 測試系統軟件
3 測試系統工作原理
由于兩軸系陀螺儀組的特殊結構，每個軸系方向都是由多個陀螺儀和控制單元組成，因而對兩軸系陀螺儀組特性測試，系統，測試軟件按照測試項目和流程，工控機的DO控制卡按照測試要求輸出控制狀態，經調理電路中的DO控制轉換電路變換為符合陀螺儀組的控制信號送到陀螺儀組，控制陀螺儀組進入工作狀態。并按照測試要求通過DO控制卡發出控制信號對陀螺儀組的輸出進行切換、組合、分離為所需的信號，再經信號變換驅動后送A/D轉換卡輸入端。經A/D轉換為數字量，由測量程序按照設定的流程進行處理和圖形顯示。
數據采集和控制時序由軟件定時器作為主控，其主要測試過程首先根據功能菜單的選擇測試項目，進入測試功能模塊，計時器清零開始計時，計時單位為ms，計時長度為180 s。按照測試要求計算機發出控制指令，通過DO模塊產生控制動作，經過信號調理電路施加到陀螺儀組上，同時在規定的時間內開始按照測量順序開始采集陀螺儀組的輸出信號。當測量時間按照設定的測量時序執行到新的控制指令時刻時，計算機發出新的動作指令改變陀螺儀組的控制，繼續采集新狀態下的輸出數據。當測量時間完成后，定時模塊發出中斷，結束本次選項的測試。自動查詢標準數據并和測量數據對比對該項測試結果進行評判。在測量過程中由Tee Chat 控件完成采集數據的圖形繪制。從而實現動態顯示功能。
4 測試應用效果
采用了圖形和數字面板的用戶界面，使得測試系統具有數字顯示和動態圖形顯示功能[5]，對兩軸系陀螺儀組的靜態和動態性能得到直觀明顯的描述，直接評價兩軸系陀螺儀組各項特性。
自動校正性能是兩軸系陀螺儀組的重要特征參數，圖6 是對兩軸系陀螺儀組進行的自動校正性能測試結果。兩軸系陀螺儀組在靜態工作過程中，測試其漂移和自動校正，通過圖形顯示出校正動作持續時間和校正間隔時間。在圖形顯示窗口上使用鼠標選取坐標后，測試程序則計算出精確的校正動作持續時間和校正間隔時間。
5 結 語
由工控機組成的兩軸系陀螺儀組測試系統，測試項目完整，精度高，操作簡單?？梢酝瓿蓛奢S系陀螺儀組的單項特性和綜合指標的測試?？焖僭u價兩軸系陀螺儀組的品質參數以及陀螺儀組內的部件特性，通過數字和圖形顯示判定出兩軸系陀螺儀組和部件的性能和故障。經過現場的實際應用表明性能穩定，測試結果可靠，可以真實地反映了兩軸系陀螺儀組靜態和動態特性。
參考文獻
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測量系統范文3
Abstract： Aircraft liquid system， due to its high heat transfer coefficient， high cooling efficiency and stable working ability， will become the necessity for cooling of electronic equipment of modern high-performance aircraft. Domestic aircraft cooling system research has just started and the technology is not perfect， so in order to study the performance of the liquid-cooled system， it is necessary to measure the flow of the system piping. At present， although the methods of measuring the liquid flow in the ground system are more， they are difficult to implement on the plane due to large equipment volume. In addition， due to military secrecy and other reasons， there are few foreign reports. In view of the above reasons， it is imminent to provide a simple and easy flow measurement method of aircraft air cooling system. Accordingly， this paper presents a measurement method that can be used in the measurement of aircraft cooling system， which takes into account the impact of flight acceleration on flow measurement. At the same time， taking the elbow as an example， through the numerical simulation method， the dimensionless relation of the pressure drop of the elbow is obtained. The research results of this paper will provide technical reference for the measurement and calculation of the flow rate of aircraft cooling system.
關鍵詞： 加速度；流量；彎管；無量綱
Key words： acceleration；flow；elbow；dimensionless
中圖分類號：V241 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）15-0085-04
1 背景及現狀分析
近年來，航空裝備發生了巨大的變化，機載電子設備的應用越來越廣泛，電子艙熱載荷急劇增加，它所產生的熱負荷已從原來的幾千瓦增大到幾十千瓦。這些電子設備工作時，一方面除了發射出少量功率以外，70%～90%的輸入功率都轉變成了熱量；另一方面，隨著電子器件向集成化、小型化發展的趨勢，電子設備功率增大、封裝密度增大、體積縮小，導致電子設備的熱流密度急劇上升。如果這些熱量不能及時得到冷卻，將直接影響電子設備的正常工作，甚至引起電子設備的破壞。因此，解決大功率、高熱密度下機載電子設備的冷卻是特種飛機環境控制中的一個十分關鍵的問題，也是特種飛機完成使命的一個重要保證。然而，傳統的空氣冷卻面臨多種問題：首先是發動機不能提供過大的引氣量；其次，空氣冷卻管路在子設備內部難以布置；另外，空氣作為冷卻介質不能滿足高熱流密度換熱的要求。而液體由于其換熱系數和比熱遠比空氣大，液體冷卻系統具有較高的冷卻效率及穩定的工作能力。因此，液體冷卻系統用于現代高性能飛機的電子設備散熱成為必然。
液冷系統的主要特性參數除溫度和壓力以外，制冷液的流量也是一個重要的設計參數，它的獲得主要通過實驗測量。傳統的液體流量測量方法有很多，但在飛機上實施有一定的難度，存在泄漏、受飛行工況制約等諸多不利因素，因此必須尋找一種安全可行的測量和標定方法。
鑒于上述原因，本文提出了一種結構簡單、安裝方便的飛機液冷系統流量的測量方法，并通過修正系數法對液冷劑的流量進行修正標定。同時，基于CFD技術，對彎管的壓降進行數值模擬，獲得了彎管數值計算的無量綱關聯式。上述研究成果為飛機液冷系統流量的測量和計算提供技術參考。
2 流量測量和標定方法的提出
2.1 測量及標定裝置
為了實現機載液冷系統中管路流量參數的測量，本文采用一種結構簡單、對原有結構破壞小的飛機液冷管路系統流量地面標定方法及裝置。
飛機液冷管路系統流量標定地面裝置，包括旋轉平臺和安裝于所述旋轉平臺上的流量標定循環系統。其中，所述旋轉平臺包括轉臺、電動機和變頻器，電動機驅動所述轉臺轉動，變頻器與電動機相連，用于控制電動機的轉速。
流量標定循環系統包括液體循環系統、參數測量系統及數據采集系統。其中，液體循環系統包括水箱、泵、加熱器、過濾器、試驗段、進口閥門和出口閥門。水箱、泵、過濾器、加熱器、進口閥門、試驗段和出口閥門通過管路依次相連。水箱出水口通過管路與所述泵相連，所述出口閥門通過管路與水箱的回水口相連。參數測量系統包括流量計、溫度傳感器和壓力傳感器，所述流量計、溫度傳感器和壓力傳感器分別安裝于所述試驗段的前后位置管路上。
數據采集系統包括計算機和與所述參數測量系統相連的數據采集模塊。
2.2 測量及標定方法
基機液冷管路系統流量標定地面裝置進行的飛機液冷管路系統流量地面標定方法，包括以下步驟：
①利用旋轉平臺模擬液體管路系統在飛行中所受到的飛行載荷，其中通過調節旋轉平臺的轉速來實現不同的載荷大小，通過試驗段的布置方向來獲得載荷方向；
②流量標定循環系統安裝于轉臺上，以實現測量參數的實時記錄和保存；
③通過調節加熱器的功率來實現試驗段中不同的液體溫度；通過調節出口閥門的開度來實現所述液體循環系統管路中不同的壓力；
④選取飛機液體管路系統中的變直徑或彎頭管路作為試驗件，通過地面流量標定試驗平臺對試驗件進行不同加速度、壓力和溫度下的標定來獲得試驗件的流量特性；
⑤在進行流量標定實驗時，試驗段所在位置的離心力方向視為飛機的機頭方向；
⑥標定實驗的加速度 從-6g做到+6g，間隔為1g；溫度 根據冷卻液的工作溫度從最低溫度做到最高溫度，間隔5℃；壓差 從0到50kPa，間隔為5kPa；
⑦記錄下不同加速度、溫度和壓力下的流量，成立流量數據庫。
測量及標定方法的結構原理圖如圖1。
2.3 流量測量數值計算方法
在進行流量標定實驗時，試驗段所在位置的離心力方向視為飛機的機頭方向；
標定實驗的加速度a從-10g做到+10g，間隔為1g；溫度T根據冷卻液的工作溫度從最低溫度做到最高溫度，間隔5℃；壓差從0到50kPa，間隔為5kPa；
記錄下不同加速度、溫度和壓力下的流量，成立流量數據庫，試驗件的流量為三元函數：
4 機載加速度對管內流動測量的影響
4.1 模型的建立[3]
本文采用Ansys Workbench 15.0繪制三維90°彎管模型，為避免入口端效應的影響，彎管長徑比大于30。本文考慮理想化的狀態，該彎管模型不設置壁厚。
三維彎管繪制完畢后，采用ICEM CFD 15.0進行網格劃分，選擇Ostree算法，網格類型選擇六面體為主的網格，進出口端面以劃分O-grid塊處理，同時對流動邊界層進行加密處理。網格劃分完畢，檢查網格質量，要求Determinant大于0.2，Angle大于18°，skewness不超過0.7。
模型建立完，選擇Fluent為求解器，選擇轉化為非結構化網格（進行Pre-Mesh/Convert to Unstruct Mesh操作），輸出Mesh文件。
4.2 運算設置[4]
將Mesh文件導入Ansys Fluent 15.0，經check無error后，對彎管模型進行參數設置。
①Model模型選擇k-ε湍流模型（進行Viscous/k-epsilon操作），湍流模型選擇RNG k-ε模型。
②Materials以常溫常壓下的水（water-liquid）作為流動介質。
③Cell Zone Conditions保持默認選擇。
④Boundary Conditions進口端選擇壓力入口（pressure-inlet），入口壓力為10200Pa；出口端選擇壓力出口（pressure-outlet），出口壓力101325Pa。
⑤在General中設置加速度，分別在X、Y、Z三個方向設置加速度，加速度由-10g到10g，每次間隔1個g。
⑥在彎管進出口管段各設置一個檢測點，運行結束后記錄實驗數據。
5 結果分析
按照上述步驟設置實驗，實驗結果經處理得到如圖3-5曲線圖。
如圖3所示，在X方向（管道進口截面的法線方向）設置加速度，在實驗的范圍內壓差與加速度呈線性變化。
如圖4所示，在Y方向（管道出口截面的法線方向）設置加速度，在實驗的范圍內壓差與加速度呈線性變化。
如圖5所示，在Z方向（垂直于進出口截面的法線方向）設置加速度，在實驗范圍內加速度對壓力分布影響極小，可忽略不計。因此，可發現垂直于彎管平面方向的加速度對管內流量測量的影響相對較小。
6 結論
本文提出了一種可用機液冷系統測量的測量方法，其考慮了飛行加速度對流量測量的影響。同時，以彎管為例，通過數值方法獲得了彎管壓降的無量綱關系式。最后基于FLUENT研究了機載加速度貴管內流量測量的影響。論文的主要結論如下：
①液體作為流動介質時，流場壓力分布呈現如下特點：在X或Y方向（管道進出口截面的法線方向）設置加速度，在實驗的范圍內壓差與加速度呈線性變化；在Z方向（垂直于進出口截面的法線方向）設置加速度，在實驗范圍內加速度對壓力分布影響極小，可忽略不計。
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測量系統范文4
關鍵詞：礦山測量；信息系統；研究設計
中圖分類號：TD672 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）03-0089-02
礦山測量工作是確保采礦行業不浪費時間和精力重要業務工程，該工作貫穿了礦山行業的整個生產活動過程，包括礦山前期的勘察、挖掘的設計以及生產等等，甚至是礦山的報廢處理都要經過測量。雖然現在測量技術隨著信息技術和數字化時代的進步而不斷提升，但是由于受到礦山地理、氣候等等客觀條件的影響，使得現在測量技術無法在礦山測量工作上面得到百分百發揮。目前礦業行業的礦井基本上都是采用CAD自動化軟件來輔助其測繪中的繪圖工作，然后又單獨建立帶數據庫的管理系統，平時工作則用辦公軟件來操作生成各種測量報表，這些軟件系統不一，而且也無法共享，使得其工作較為繁瑣，管理效率也不高。因此，在目前速度就是效率、速度就是效益的時代，提高管理工作效率就勢在必行，也就是說要建立一套礦山測量數據收集、礦山測量繪圖以及其他數據查詢的全面的高效的管理體系，實現礦山測量數據和圖紙的綜合管理和共享管理，也有利于技術人員對測量信息的查詢和修改。由此可見，礦山測量信息系統的構建和研究對我國礦業經濟的發展有著極大的推動作用和不可估量的影響。
1 礦山測量內容及其信息系統研究現狀
一般來說，礦山測量工作主要就是為了礦山生產活動提供專業、客觀的數據，如礦井資源信息，礦井下面通道空間地形、礦井通道的高度等等方面的信息，這些信息都必須要真實、準確，這樣才能夠確保生產人員高效的完成采集任務，同時這對礦井采集工作人員的生命安全也有著極大的保障。礦山測量內容主要有礦井下面平面測量、高程測量、串聯測量；礦井通道測量和回采測量以及礦井貫通測量等工作。因此在其測量系統的構建上就必須要充分考慮其測量內容，務必以最具經濟效益的開發應用成本，獲得最優最強的信息系統，并且使得系統能夠重復使用。
礦山測量信息系統是基于地理信息系統發展而來的，該系統是由加拿大的一位測量學家提出并構建的，主要用到地理資源的管理和開發方面，然后經過計算機信息技術的高速發展，礦山信息系統也逐步發展起來。目前大部分礦業行業都積極的實施運用了信息技術來輔助礦圖繪制和測量數據收集等等方面，并且也隨著人們對其研究的深入而不斷深入實施和應用。目前已經開發的測量信息系統就有如：MineTEK、MineSCAP、Datamine、LYNX、MIS、TIMGIS2000等等諸多代表性的應用系統。我國有關礦山測量信息系統也由于近年來一些礦山危險事故，使得一些從事這方面的專家學者們主要集中研究煤礦地理測量和成圖的自動化和網絡化管理以及如何提供精準的數據，方便決策團隊進行分析和科學應變突發事件。
2 礦山測量信息系統的構建
礦山測量系統的設計和構建應當要根據其測量工作的理論知識和測量數據的格式規定，然后結合其不同的技術需求來建立一種自動化的礦山數據信息和成圖管理系統，從而方便相關人員對礦圖數據進行查看和修改等等。另外對于礦山信息數據和一些資料報表文件也需要專門設立相關板塊，需要專人管理。因此在構建該信息系統時就必須要配備相應的硬件和軟件設備，如160G以上的硬盤內存、掃描儀、AutoCAD、VB可視化語言和Windows系統等等。
根據上面構建的礦山測量信息綜合系統流程和功能來看，主要分為幾個主要板塊，包括數據輸入、格式轉換、測量數據庫管理、礦圖數據庫管理、資料文件管理以及用戶功能管理等幾種。
數據輸入主要都是礦井一些地理測量和礦產資料的數據，包括礦井地質勘查信息、礦井挖掘信息、礦井地形方位構造信息、礦井成分屬性信息和礦產量信息等等。這些信息都能作用于礦產采集工作，而這些信息的屬性也不一，有數字、文字文本、圖形、矢量數據、工程挖掘設計圖等等，因此，就必須要設計一種數據格式轉換系統，使得計算機能夠兼容和管理。
對于礦山屬性數據的測量，也要建立相關數據庫管理板塊，主要能夠完整記錄一些有用的礦山地質信息，方便以后查詢，也有利于全體共享，因此，該板塊主要可以設計數據庫的組建和日常維護工作、數據庫的操作技術流程以及數據庫的共享權限等等。這有利于礦山測量數據信息的隨時更新、隨時查閱以及查收。
礦圖也是礦山測量系統中重要的一環，該板塊必須要有礦圖的生成、輸入、記錄、修改、查看以及傳輸等等功能。也就是說該系統必須要有礦山數據地形的繪圖軟件功能，還要有隨時進行動態更新修改、顯示和傳送的效果。這樣才能夠隨時打印相關圖紙，并確保其礦圖信息的準確度。
最后關于礦山測量中用到的很多政策文件資料，比如該礦井采集的法律規定和相關機構頒布的一些法令政策等等，這些內容繁多，也需要構建一個專門查閱和管理的平臺，方便其他相關人員有需要時隨時查詢，也有利于文檔管理的規范化和完整化。礦山測量信息有時候也必須進行保密，因此，在構建測量信息平臺時，就需要設定用戶權限，圈定共享組，這個就需要根據資料用戶需要的不同來設定不同的板塊權限。這樣有利于礦山測量信息管理的安全性和規律性。
3 結語
綜上所述，可以看出礦山測量內容繁多，其測量信息管理系統在構建和設計方面就必須都要涵蓋其中，而且由于其系統設計和研究工作涉及到地理知識、礦物知識、測量知識、合理開采知識、計算機知識以及信息化技術等等方面內容，因此在該系統的設計和研發上面，就必須要合理分析國內外前人研究成果和缺陷，然后充分結合現代ADO和Acess數據庫等等相關軟件技術，設計構建并實施一套完善與實用兼備的信息體系，并在以后的不斷實施中加以改進和完善。這項工作是一個長久性的工程，我相信在國內外專家學者們的共同研究和努力下，礦山測量信息系統也會逐步健全、其功能也逐步
完善。
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測量系統范文5
隨著近年來測量技術的發展，虛擬技術已成為重要的發展方向。傳統的儀器功能是通過硬件來實現的，而虛擬儀器的測控功能卻是通過軟件編程來實現，用戶通過修改軟件即可實現功能完全不同的各種儀器測試，以滿足多樣化的應用需求。在研制CSNS／RCS四極磁鐵旋轉線圈磁場測量系統時，以大量程、高采樣率、高精度動態信號采集設備為基礎，用于實現電壓信號的采集功能，編寫編碼器信號識別軟件以實現積分器5140模塊的觸發功能，使用軟件的數字積分功能來實現積分器5150模塊的積分功能，軟、硬件結合后即構成了功能完全與積分器相同，但在精度、采樣率、量程等方面優于傳統積分器的新設備。采集設備和控制設備的硬件組合磁場測量系統的精度很大程度上依賴于信號采集設備的精度。本磁場測量系統采用軟件代替部分硬件功能的方案，要求信號采集設備不僅具有大動態量程范圍、高分辨率和高采樣率，還必須具有一定數量的采集通道，且每個采集通道具備同步采集功能，另外，還需考慮采集設備和電機運動控制設備的兼容性。對市場上信號采集設備的功能經過比較及一系列采集測試后，本工作最終選用美國國家儀器有限公司的PXI－4462動態信號采集卡，其主要參數列于表2［7］。圖1為測量系統在實現直流磁場測量時的系統框圖。磁鐵電流的升降通過PXI－6509數字I／O卡遠程控制，使用直流電流傳感器（DCCT）監測電流變化，并用Agilent34401數字電壓表準確讀取相應電流的電壓值。PXI－7354卡是一高精度電機控制卡，用于控制伺服電機通過連接軸帶動測量線圈做旋轉運動。在連接軸上套有高分辨率圓光柵，該光柵的空間角度信號通過四倍細分的讀數頭分兩端口輸出，一端口閉環到PXI－7354運動控制卡上，另一端口信號被PXI－4462獲取。PXI系列板卡插在PXI－1042機箱內的插槽中，通過機箱內PXI總線進行實時快速通訊。PXI機箱上配有高速數字總線，以用于運動控制設備和數據采集設備間的時鐘同步和觸發采集。PXI機箱上每個板卡所接受的時鐘均是同一相位且當運動控制卡控制電機運動到某個位置時，編碼器返回的位置信號一旦符合設定的位置條件，將發出1個中斷信號。該信號可作為數據采集卡采集信號的觸發條件，使采集卡能實時采集所需數據。信號采集及處理將測量線圈準確放置在磁鐵孔徑后，電機帶動測量線圈由零位開始旋轉［2］，當線圈平面的引出刻線第1次轉回到零位時，PXI－4462采集設備3個通道同時采集內外線圈電壓信號及編碼器的信號，當引出刻線第2次轉回到零位時停止采集。在采集過程中使用TDMS格式文件對3個通道大量的動態信號進行實時快速存儲。在信號采集完成后，讀取3個通道的存儲數據，通道1和通道2分別記錄了外線圈和內線圈旋轉1周產生的線圈感應電壓信號，通道3的信號為角度編碼器旋轉1周所產生的8192個TTL邏輯電平信號。3個通道的信號被緩存在3個大小相同的數組中，且3個數組在同一索引處的3個元素由信號采集設備同一時刻采集，通過識別角度編碼器的信號即可獲得內外線圈感應電壓獲取時所處的空間位置。編寫程序以識別通道3的TTL邏輯電平信號，選定電平的上升沿為觸發點，共有8193個觸發點，第i個觸發點對應ti時刻，這樣通道1和通道2的信號被劃分為8192段。采用LabVIEW開發編碼器信號識別程序及整個系統的測量程序。通過LabVIEW編寫程序并與PXI硬件設備相結合能完全實現CSNS／RCS交流四極磁鐵的交、直流磁場測量任務。在測量系統調試時，根據不同的測量要求修改相應的軟件，系統調試更加靈活高效，大幅提高了工作效率。
測量系統誤差及可靠性分析
信號采集設備是測量系統的執行機構，它們的性能好壞對磁場測量結果起著重要作用。為了檢驗采集設備在實際測量中采集的結果是否精確可靠，使用一標準信號源以0．1V為步長，提供從0V到10V一系列電壓信號，使用PXI－4462對電壓信號進行采集。圖2示出每個電壓信號下的標準偏差分布。在檢驗PXI－4462采集設備時，既檢驗了不同輸入電壓下測量結果的偏差，又檢驗了不同量程下同一輸入電壓的測量偏差、周圍環境溫度差異、長時間運行時的測量誤差等。測試結果表明，該系統穩定可靠，滿足磁場測量要求。CSNS／RCS四極磁鐵測量系統采用新的硬件設備及測量方案對磁場進行測量，但其測量結果的準確性與可靠性需通過實驗進行檢驗。中國科學院高能物理研究所磁測實驗室的常規旋轉線圈測量系統曾承擔過國際、國內許多加速器工程項目的磁鐵測量，其性能穩定性和可靠性已得到廣泛的認可。因此，為驗證新研制的測量系統的準確性，使用同一測量線圈、同一電機驅動機構及支架，分別由基于PXI－4462測量系統和基于PDI－5025積分器的常規圖3兩套測量系統測量的高次諧波對比Fig．3Comparisonofmeasuredhighorderharmoniccomponentsbetweentwomeasurementsystems測量系統對同一塊常規磁鐵進行磁場測量。在不同電流下經多次測量分析對比，基于PXI－4462的測量系統測量的高次諧波的重復性誤差小于1×10－5，積分場重復性誤差小于2．32×10－5。在多個電流下兩套測量系統測量的各階高次諧波的差異均小于2×10－5。圖3為磁鐵在270A的工作電流下，兩套測量系統測量的高次諧波結果對比。通過對新系統的測量結果的準確性和重復性測試分析，CSNS／RCS四極磁鐵測量系統的性能能滿足磁場測量要求，可用于CSNS／RCS四極磁鐵直流磁場測量。
結語
測量系統范文6
[摘要]目的：研制及驗證一套快速簡便、準確實用的乳房基本數據測量系統，并為后續研究奠定基礎。方法：使用數碼相機按照技術要求采集乳房模型正側位片，以Microsoft Visual C++6.0語言開發該系統專用軟件，測量間距、乳房基底寬度等項目，并與常規的尺測法相比較。結果：該系統能快速簡便地完成乳房絕大部分基本尺寸的測量，且測量結果與常規的尺測法相比較，兩者的準確度無明顯差別。結論：該系統在進行乳房形態的研究、輔助乳房整形的診斷和治療上是準確實用的。
[關鍵詞]乳房；測量；軟件
[中圖分類號]R655.8 [文獻標識碼]A [文章編號]1008―6455(2007)04―0468―03
數字化技術的不斷發展，對研究乳房形態和輔助診斷及治療提出了更高的要求，也為其準確獲取乳房的基本測量數據提供了更多手段。過去廣泛采用直尺、角尺等傳統工具對乳房進行測量，雖然操作直觀簡單，但存在著費時費力、重復性差、接觸易形變等明顯弊端，亟需新方法取代。為此，我們嘗試研制出一種基于帶比例尺的數碼照片和專用軟件的乳房測量系統，與目前該研究領域其他新成果相比，它具有快速簡便、準確實用、成本低廉等突出特點，完全有望代替常規方法普遍推廣應用。
1 材料和方法
1．1 材料：①軟件開發環境：CPU Pentium IV933MHZ，內存512MB，CTXl9“彩色顯示卡，Windows2000 Professional平臺，Microsoft Visum CC++6.0；②軟件運行環境：PⅢ級以上配置的Pc機，內存64MB以上，10G以上硬盤，CTXl9”彩顯，鼠標，中文版Windows 2000 Professional或者中文版Win-dows XP Professional，Microsoft NET Frame-worm.1；③惠普R607數碼相機，410萬有效像素，128M SD卡，三角架；④直尺及角尺(最小刻度均為mm)，眉筆，可粘貼刻度尺等。
1．2 方法
1．2．1 測量對象及測量項目：以不同型號成年女性塑料模特乳房(上海標本模型廠生產)為測量對象，共12例，每例隨機選取一側乳房進行測量。以下列4個測量項目為例進行實驗：①間距(兩側中心點之間的距離)；②乳房基底寬度(中心點水平乳房內側隆起處至同一乳房外側隆起處的直線距離)；③乳房高度Ⅰ(從中心點到胸骨平面的垂直距離)；④乳房高度Ⅱ(從中心點到腋前線平面的垂直距離)。
1．2．2 軟件測量操作過程：①用眉筆在模型上標記與測量項目有關的測量點；將刻度尺與拍攝平面平行粘貼并盡量靠近測量目標(使鏡頭畸變等因素的影響降至最低)；②塑料模特豎直懸掛，數碼相機距離約0.9m外水平放置，調整鏡頭與在同一高度，根據測量項目選擇并校正拍攝平面(通常從正面拍攝則鏡頭中心線垂直于胸骨平面，從側面拍攝則垂直于正中矢狀面)；⑧以主要測量目標為中心并調焦滿意后，使用數碼相機對乳房模型攝片；④將數碼照片輸入電腦，用本系統專用軟件打開，對每張照片均根據相應刻度尺確定其橫縱比例以排除因相機分辨率、拍攝焦距和物距的不同造成的差異，最后用鼠標點擊相關測量點，軟件可即時轉換生成實際測量值(以在側位照片上測量乳房高度Ⅰ為例，基本操作過程界面。
1．2．3 手工測量操作過程：①使用直尺和角尺按照標記的測量點手工完成測量；②在本實驗中，手工測量和軟件測量都由同一個人在反復練習熟練后操作完成，每個模型的每個測量項目反復測量3次，隔24h測1次，取3次測量的平均值作為該項目最后測量值。
1．2．4 統計學處理：應用SPSS11.5軟件，對同一模特、同一測量項目的軟件測量與手工測量之值進行配對t檢驗。
2 結果
2．1 乳房在胸廓上的分布是不規則的、近似于拋物線的曲面，使得不少項目(如乳房基底寬度、乳房高度等)應用手工尺測法很不便捷，操作的隨意性也比較大，可重復性差，極易影響測量值的準確度；而如果采用本系統的軟件測量法可在一定程度上克服以上缺陷，例如測量乳房高度Ⅱ，由于在乳房的側位照片中，中心點和腋前線相互平行地垂直投照在同一平面上，那么直接用軟件測量照片上中心點到腋前線的垂直距離即可達到測量目的。同理，還可以在正位或者側位片上直接測量出一中線間距、乳房基底寬度、乳房高度Ⅰ、乳暈直徑、高度、肩寬、兩乳內間距等等；而胸乳線和乳房半徑(內、外、下)雖然難以直接測出，但是可以通過測量兩個相關測量點在同一投照平面上的直線距離和相應乳房高度，根據勾股定理由計算機快速求出所需要的測量值。因此，本系統能快速簡便地在正側位兩張照片上完成乳房絕大部分基本尺寸的測量。
2．2 對本系統操作熟練后，從粘貼刻度尺到拍攝正側位照片再到最后軟件給出實際測量值，整個過程大概需要2～3min；而在確定某張照片的橫縱比例之后，每測量一個項目只需耗費用鼠標點擊2個時間，非常的方便快捷，對于要求同時測量多項乳房基本數據的大樣本研究和需要參考多項數據以輔助診斷和治療的臨床工作尤其實用。
2．3 對12例模特的間距、乳房基底寬度、乳房高度Ⅰ和乳房高度Ⅱ等4個項目分別用軟件與手工測量結果見表1～4，同時進行配對t檢驗：以上P值均大于0.05，表明軟件測量法和手工尺測法測量結果的差異無統計學意義。
3 討論
3．1 乳房研究領域中計算機圖像輔助測量技術的引入：對乳房基本數據的準確測量是有效進行乳房形態研究和成功設計、分析乳房整形美容方案的必要前提，在該領域，傳統采用的測量技術是手工尺測法，此法在測量乳房模型時結果比較可信，但是在測量活體乳房時其準確度就會因為受到呼吸活動、接觸形變等因素的干擾而有所降低，另外還存在同時測量多項數據耗時久、對醫患之間的配合要求較高等費時費力的缺點，因此，需要尋找新的測量手段。近年來，迅猛發展的計算機圖像輔助測量技術逐漸被引入到乳房研究領域(主要是對乳房體積的測量)中，與傳統方法及昂貴的MRI測量法相比顯示出獨特優勢。查選平等利用計算機輔助光學投射條紋測試技術(computer―aided pro―jection fringe measurement，CAPFM)測量乳房基本尺寸獲得較為滿意的效果，但由于只能在暗室中操作，所需要的環境布置較為復雜，臨床應用會受到一定限制。如果能降低對攝像環境的要求，在普通光照下也能完成測量任務，那么，計算機圖像輔助測量技術在乳房研究領域的臨床應用前景將更為廣闊。
3．2 基于數碼照片的計算機輔助測量系統評價與展望：在上述背景下，我們嘗試將基于數碼照片的計算機輔助測量技術應用于乳房基本數據的測量研究中。類似技術過去多見報道應用于面部測量啪，其突出優點是取材方便、操作簡單、測量快速、準確可靠、易于管理等等，因而實用性較強，利于推廣應用。此外，拍攝數碼照片能在一瞬間完成，容易克服呼吸運動對乳房形態的干擾。但值得注意的是，在形態結構的特點上，乳房與面部明顯不同：個體之間形態差異極大；即使是同一個體的一對乳房，其對稱程度也不如某些面部器官；雖然器官組成相對單一，但乳房的空間體積、表面距離、曲線變化等等通常遠遠大于面部。因此，將該技術應用于乳房的測量研究、尤其是臨床應用中可能會面臨一些新的問題。在后續研究中，我們將對如何分析和解決這些問題作更深入的探討。
