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测量系统范文1
【关键词】温度测量;单片机;传感器;DS18B20;AT80C51
1.概述
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制[2]。随着新技术的不断开发与应用，近年来以单片机为核心的温控系统发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。
2.系统概述
该系统利用AT80C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。
DS18B20数字温度芯片，输出信号全数字化，物理化学性能很稳定，在0-100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。并且系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。
图1所示为系统基本方框图。系统框图主要由主控制器、单片机复位、报警按键设置、时钟振荡、LED显示、温度传感器组成。
图1 系统基本方框图
3.系统设计
3.1 系统软件设计
整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了[3]。软件的功能可分为两大类：
一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。
二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。
这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。主程序流程如图2所示。
图2 主程序流程图
3.2 系统硬件设计
利用温度传感器DS18B20可以直接读取被测温度值[4]，进行转换的特性，模拟温度值经过DS18B20处理后转换为数字值，然后送到单片机中进行数据处理，并与设置的温度报警限比较，超过限度后通过扬声器报警。同时处理后的数据送到LED中显示。图3所示为系统电路图。
使用Proteus软件画出系统电路图，使用Keil软件编写源程序。设置温度上限为37度，温度下限为10度。例如，当温度为40度，超出上限温度，黄灯亮，实现报警。当温度为7度，低于下限温度，绿灯亮，报警。
4.结论
本文介绍了基于80C51单片机的数字温度测量系统，对整个硬件电路和软件程序设计做了分析，并对其中的一些基本原理也做了简要的概述。数字温度计可以用在很多领域，在一些人不能直接进入的场所，利用单片机控制的数字温度计，可以设置并控制其中的温度，数字温度计还可以利用在温室中，这样就可以方便的控制温室中的温度，当温度超过所要求的温度时，可发生报警。
参考文献
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测量系统范文2
关键词： 陀螺仪； 工控机； 信号调理电路； 测试软件
中图分类号： TN911?34； TM930.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）12?0035?03
0 引 言
陀螺仪是导航和控制系统的重要部件，被广泛用于航空、航天、航海、科学、技术、军事等各个领域。陀螺仪的静态和动态特性决定导航和控制系统的精度与响应速度，对陀螺仪的静态和动态特性测试是非常重要的。两轴系陀螺仪组是由若干个陀螺仪组成的两个轴系方向（x和y）角运动位置检测和控制调节装置，传统检测两轴系陀螺仪组的方法是通过一定数量的控制开关按照规定的时序给陀螺仪组加上不同的电源和控制信号，通过指示灯和电压表、电流表来测试其静态的工作状态与性能，而对动态特性的测量则很难实现。两轴系陀螺仪组的动态特性是一个非常重要的技术指标[1]，它用来描述陀螺仪组的中的各陀螺仪的性能与实际工作的动态特性[2]。通过由计算机构成的陀螺仪测试系统可以完成两轴系陀螺仪组的静态指标、动态特性指标的测试，经过数据分析给出质量评价[3]。
1 测试系统的基本结构
由于两轴系陀螺仪组的控制信号和输出信号电平均不符合DIO卡和A/D转换卡的要求，需要加上信号调理电路完成DIO卡和A/D转换卡和陀螺仪组的过渡和链接。信号调理电路由2部分组成，其一完成DIO控制转换电路到陀螺仪组的控制输入，其二将陀螺仪组的输出转换为符合计算机A/D采集的要求信号。这样就可以实现从工控机上通过DIO卡和信号调理电路发出对陀螺仪组的动作控制信号，与经过A/D卡采集陀螺仪组的输出信号。由于采用16位的高速A/D转换卡，保证了数据采集精度和分辨率与信号的速率、降低了采集相位误差和失真。
2 测试系统软件
3 测试系统工作原理
由于两轴系陀螺仪组的特殊结构，每个轴系方向都是由多个陀螺仪和控制单元组成，因而对两轴系陀螺仪组特性测试，系统，测试软件按照测试项目和流程，工控机的DO控制卡按照测试要求输出控制状态，经调理电路中的DO控制转换电路变换为符合陀螺仪组的控制信号送到陀螺仪组，控制陀螺仪组进入工作状态。并按照测试要求通过DO控制卡发出控制信号对陀螺仪组的输出进行切换、组合、分离为所需的信号，再经信号变换驱动后送A/D转换卡输入端。经A/D转换为数字量，由测量程序按照设定的流程进行处理和图形显示。
数据采集和控制时序由软件定时器作为主控，其主要测试过程首先根据功能菜单的选择测试项目，进入测试功能模块，计时器清零开始计时，计时单位为ms，计时长度为180 s。按照测试要求计算机发出控制指令，通过DO模块产生控制动作，经过信号调理电路施加到陀螺仪组上，同时在规定的时间内开始按照测量顺序开始采集陀螺仪组的输出信号。当测量时间按照设定的测量时序执行到新的控制指令时刻时，计算机发出新的动作指令改变陀螺仪组的控制，继续采集新状态下的输出数据。当测量时间完成后，定时模块发出中断，结束本次选项的测试。自动查询标准数据并和测量数据对比对该项测试结果进行评判。在测量过程中由Tee Chat 控件完成采集数据的图形绘制。从而实现动态显示功能。
4 测试应用效果
采用了图形和数字面板的用户界面，使得测试系统具有数字显示和动态图形显示功能[5]，对两轴系陀螺仪组的静态和动态性能得到直观明显的描述，直接评价两轴系陀螺仪组各项特性。
自动校正性能是两轴系陀螺仪组的重要特征参数，图6 是对两轴系陀螺仪组进行的自动校正性能测试结果。两轴系陀螺仪组在静态工作过程中，测试其漂移和自动校正，通过图形显示出校正动作持续时间和校正间隔时间。在图形显示窗口上使用鼠标选取坐标后，测试程序则计算出精确的校正动作持续时间和校正间隔时间。
5 结 语
由工控机组成的两轴系陀螺仪组测试系统，测试项目完整，精度高，操作简单。可以完成两轴系陀螺仪组的单项特性和综合指标的测试。快速评价两轴系陀螺仪组的品质参数以及陀螺仪组内的部件特性，通过数字和图形显示判定出两轴系陀螺仪组和部件的性能和故障。经过现场的实际应用表明性能稳定，测试结果可靠，可以真实地反映了两轴系陀螺仪组静态和动态特性。
参考文献
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测量系统范文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.
关键词： 加速度；流量；弯管；无量纲
Key words： acceleration；flow；elbow；dimensionless
中图分类号：V241 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）15-0085-04
1 背景及现状分析
近年来，航空装备发生了巨大的变化，机载电子设备的应用越来越广泛，电子舱热载荷急剧增加，它所产生的热负荷已从原来的几千瓦增大到几十千瓦。这些电子设备工作时，一方面除了发射出少量功率以外，70%～90%的输入功率都转变成了热量；另一方面，随着电子器件向集成化、小型化发展的趋势，电子设备功率增大、封装密度增大、体积缩小，导致电子设备的热流密度急剧上升。如果这些热量不能及时得到冷却，将直接影响电子设备的正常工作，甚至引起电子设备的破坏。因此，解决大功率、高热密度下机载电子设备的冷却是特种飞机环境控制中的一个十分关键的问题，也是特种飞机完成使命的一个重要保证。然而，传统的空气冷却面临多种问题：首先是发动机不能提供过大的引气量；其次，空气冷却管路在子设备内部难以布置；另外，空气作为冷却介质不能满足高热流密度换热的要求。而液体由于其换热系数和比热远比空气大，液体冷却系统具有较高的冷却效率及稳定的工作能力。因此，液体冷却系统用于现代高性能飞机的电子设备散热成为必然。
液冷系统的主要特性参数除温度和压力以外，制冷液的流量也是一个重要的设计参数，它的获得主要通过实验测量。传统的液体流量测量方法有很多，但在飞机上实施有一定的难度，存在泄漏、受飞行工况制约等诸多不利因素，因此必须寻找一种安全可行的测量和标定方法。
鉴于上述原因，本文提出了一种结构简单、安装方便的飞机液冷系统流量的测量方法，并通过修正系数法对液冷剂的流量进行修正标定。同时，基于CFD技术，对弯管的压降进行数值模拟，获得了弯管数值计算的无量纲关联式。上述研究成果为飞机液冷系统流量的测量和计算提供技术参考。
2 流量测量和标定方法的提出
2.1 测量及标定装置
为了实现机载液冷系统中管路流量参数的测量，本文采用一种结构简单、对原有结构破坏小的飞机液冷管路系统流量地面标定方法及装置。
飞机液冷管路系统流量标定地面装置，包括旋转平台和安装于所述旋转平台上的流量标定循环系统。其中，所述旋转平台包括转台、电动机和变频器，电动机驱动所述转台转动，变频器与电动机相连，用于控制电动机的转速。
流量标定循环系统包括液体循环系统、参数测量系统及数据采集系统。其中，液体循环系统包括水箱、泵、加热器、过滤器、试验段、进口阀门和出口阀门。水箱、泵、过滤器、加热器、进口阀门、试验段和出口阀门通过管路依次相连。水箱出水口通过管路与所述泵相连，所述出口阀门通过管路与水箱的回水口相连。参数测量系统包括流量计、温度传感器和压力传感器，所述流量计、温度传感器和压力传感器分别安装于所述试验段的前后位置管路上。
数据采集系统包括计算机和与所述参数测量系统相连的数据采集模块。
2.2 测量及标定方法
基机液冷管路系统流量标定地面装置进行的飞机液冷管路系统流量地面标定方法，包括以下步骤：
①利用旋转平台模拟液体管路系统在飞行中所受到的飞行载荷，其中通过调节旋转平台的转速来实现不同的载荷大小，通过试验段的布置方向来获得载荷方向；
②流量标定循环系统安装于转台上，以实现测量参数的实时记录和保存；
③通过调节加热器的功率来实现试验段中不同的液体温度；通过调节出口阀门的开度来实现所述液体循环系统管路中不同的压力；
④选取飞机液体管路系统中的变直径或弯头管路作为试验件，通过地面流量标定试验平台对试验件进行不同加速度、压力和温度下的标定来获得试验件的流量特性；
⑤在进行流量标定实验时，试验段所在位置的离心力方向视为飞机的机头方向；
⑥标定实验的加速度 从-6g做到+6g，间隔为1g；温度 根据冷却液的工作温度从最低温度做到最高温度，间隔5℃；压差 从0到50kPa，间隔为5kPa；
⑦记录下不同加速度、温度和压力下的流量，成立流量数据库。
测量及标定方法的结构原理图如图1。
2.3 流量测量数值计算方法
在进行流量标定实验时，试验段所在位置的离心力方向视为飞机的机头方向；
标定实验的加速度a从-10g做到+10g，间隔为1g；温度T根据冷却液的工作温度从最低温度做到最高温度，间隔5℃；压差从0到50kPa，间隔为5kPa；
记录下不同加速度、温度和压力下的流量，成立流量数据库，试验件的流量为三元函数：
4 机载加速度对管内流动测量的影响
4.1 模型的建立[3]
本文采用Ansys Workbench 15.0绘制三维90°弯管模型，为避免入口端效应的影响，弯管长径比大于30。本文考虑理想化的状态，该弯管模型不设置壁厚。
三维弯管绘制完毕后，采用ICEM CFD 15.0进行网格划分，选择Ostree算法，网格类型选择六面体为主的网格，进出口端面以划分O-grid块处理，同时对流动边界层进行加密处理。网格划分完毕，检查网格质量，要求Determinant大于0.2，Angle大于18°，skewness不超过0.7。
模型建立完，选择Fluent为求解器，选择转化为非结构化网格（进行Pre-Mesh/Convert to Unstruct Mesh操作），输出Mesh文件。
4.2 运算设置[4]
将Mesh文件导入Ansys Fluent 15.0，经check无error后，对弯管模型进行参数设置。
①Model模型选择k-ε湍流模型（进行Viscous/k-epsilon操作），湍流模型选择RNG k-ε模型。
②Materials以常温常压下的水（water-liquid）作为流动介质。
③Cell Zone Conditions保持默认选择。
④Boundary Conditions进口端选择压力入口（pressure-inlet），入口压力为10200Pa；出口端选择压力出口（pressure-outlet），出口压力101325Pa。
⑤在General中设置加速度，分别在X、Y、Z三个方向设置加速度，加速度由-10g到10g，每次间隔1个g。
⑥在弯管进出口管段各设置一个检测点，运行结束后记录实验数据。
5 结果分析
按照上述步骤设置实验，实验结果经处理得到如图3-5曲线图。
如图3所示，在X方向（管道进口截面的法线方向）设置加速度，在实验的范围内压差与加速度呈线性变化。
如图4所示，在Y方向（管道出口截面的法线方向）设置加速度，在实验的范围内压差与加速度呈线性变化。
如图5所示，在Z方向（垂直于进出口截面的法线方向）设置加速度，在实验范围内加速度对压力分布影响极小，可忽略不计。因此，可发现垂直于弯管平面方向的加速度对管内流量测量的影响相对较小。
6 结论
本文提出了一种可用机液冷系统测量的测量方法，其考虑了飞行加速度对流量测量的影响。同时，以弯管为例，通过数值方法获得了弯管压降的无量纲关系式。最后基于FLUENT研究了机载加速度贵管内流量测量的影响。论文的主要结论如下：
①液体作为流动介质时，流场压力分布呈现如下特点：在X或Y方向（管道进出口截面的法线方向）设置加速度，在实验的范围内压差与加速度呈线性变化；在Z方向（垂直于进出口截面的法线方向）设置加速度，在实验范围内加速度对压力分布影响极小，可忽略不计。
参考文献：
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测量系统范文4
关键词：矿山测量；信息系统；研究设计
中图分类号：TD672 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）03-0089-02
矿山测量工作是确保采矿行业不浪费时间和精力重要业务工程，该工作贯穿了矿山行业的整个生产活动过程，包括矿山前期的勘察、挖掘的设计以及生产等等，甚至是矿山的报废处理都要经过测量。虽然现在测量技术随着信息技术和数字化时代的进步而不断提升，但是由于受到矿山地理、气候等等客观条件的影响，使得现在测量技术无法在矿山测量工作上面得到百分百发挥。目前矿业行业的矿井基本上都是采用CAD自动化软件来辅助其测绘中的绘图工作，然后又单独建立带数据库的管理系统，平时工作则用办公软件来操作生成各种测量报表，这些软件系统不一，而且也无法共享，使得其工作较为繁琐，管理效率也不高。因此，在目前速度就是效率、速度就是效益的时代，提高管理工作效率就势在必行，也就是说要建立一套矿山测量数据收集、矿山测量绘图以及其他数据查询的全面的高效的管理体系，实现矿山测量数据和图纸的综合管理和共享管理，也有利于技术人员对测量信息的查询和修改。由此可见，矿山测量信息系统的构建和研究对我国矿业经济的发展有着极大的推动作用和不可估量的影响。
1 矿山测量内容及其信息系统研究现状
一般来说，矿山测量工作主要就是为了矿山生产活动提供专业、客观的数据，如矿井资源信息，矿井下面通道空间地形、矿井通道的高度等等方面的信息，这些信息都必须要真实、准确，这样才能够确保生产人员高效的完成采集任务，同时这对矿井采集工作人员的生命安全也有着极大的保障。矿山测量内容主要有矿井下面平面测量、高程测量、串联测量；矿井通道测量和回采测量以及矿井贯通测量等工作。因此在其测量系统的构建上就必须要充分考虑其测量内容，务必以最具经济效益的开发应用成本，获得最优最强的信息系统，并且使得系统能够重复使用。
矿山测量信息系统是基于地理信息系统发展而来的，该系统是由加拿大的一位测量学家提出并构建的，主要用到地理资源的管理和开发方面，然后经过计算机信息技术的高速发展，矿山信息系统也逐步发展起来。目前大部分矿业行业都积极的实施运用了信息技术来辅助矿图绘制和测量数据收集等等方面，并且也随着人们对其研究的深入而不断深入实施和应用。目前已经开发的测量信息系统就有如：MineTEK、MineSCAP、Datamine、LYNX、MIS、TIMGIS2000等等诸多代表性的应用系统。我国有关矿山测量信息系统也由于近年来一些矿山危险事故，使得一些从事这方面的专家学者们主要集中研究煤矿地理测量和成图的自动化和网络化管理以及如何提供精准的数据，方便决策团队进行分析和科学应变突发事件。
2 矿山测量信息系统的构建
矿山测量系统的设计和构建应当要根据其测量工作的理论知识和测量数据的格式规定，然后结合其不同的技术需求来建立一种自动化的矿山数据信息和成图管理系统，从而方便相关人员对矿图数据进行查看和修改等等。另外对于矿山信息数据和一些资料报表文件也需要专门设立相关板块，需要专人管理。因此在构建该信息系统时就必须要配备相应的硬件和软件设备，如160G以上的硬盘内存、扫描仪、AutoCAD、VB可视化语言和Windows系统等等。
根据上面构建的矿山测量信息综合系统流程和功能来看，主要分为几个主要板块，包括数据输入、格式转换、测量数据库管理、矿图数据库管理、资料文件管理以及用户功能管理等几种。
数据输入主要都是矿井一些地理测量和矿产资料的数据，包括矿井地质勘查信息、矿井挖掘信息、矿井地形方位构造信息、矿井成分属性信息和矿产量信息等等。这些信息都能作用于矿产采集工作，而这些信息的属性也不一，有数字、文字文本、图形、矢量数据、工程挖掘设计图等等，因此，就必须要设计一种数据格式转换系统，使得计算机能够兼容和管理。
对于矿山属性数据的测量，也要建立相关数据库管理板块，主要能够完整记录一些有用的矿山地质信息，方便以后查询，也有利于全体共享，因此，该板块主要可以设计数据库的组建和日常维护工作、数据库的操作技术流程以及数据库的共享权限等等。这有利于矿山测量数据信息的随时更新、随时查阅以及查收。
矿图也是矿山测量系统中重要的一环，该板块必须要有矿图的生成、输入、记录、修改、查看以及传输等等功能。也就是说该系统必须要有矿山数据地形的绘图软件功能，还要有随时进行动态更新修改、显示和传送的效果。这样才能够随时打印相关图纸，并确保其矿图信息的准确度。
最后关于矿山测量中用到的很多政策文件资料，比如该矿井采集的法律规定和相关机构颁布的一些法令政策等等，这些内容繁多，也需要构建一个专门查阅和管理的平台，方便其他相关人员有需要时随时查询，也有利于文档管理的规范化和完整化。矿山测量信息有时候也必须进行保密，因此，在构建测量信息平台时，就需要设定用户权限，圈定共享组，这个就需要根据资料用户需要的不同来设定不同的板块权限。这样有利于矿山测量信息管理的安全性和规律性。
3 结语
综上所述，可以看出矿山测量内容繁多，其测量信息管理系统在构建和设计方面就必须都要涵盖其中，而且由于其系统设计和研究工作涉及到地理知识、矿物知识、测量知识、合理开采知识、计算机知识以及信息化技术等等方面内容，因此在该系统的设计和研发上面，就必须要合理分析国内外前人研究成果和缺陷，然后充分结合现代ADO和Acess数据库等等相关软件技术，设计构建并实施一套完善与实用兼备的信息体系，并在以后的不断实施中加以改进和完善。这项工作是一个长久性的工程，我相信在国内外专家学者们的共同研究和努力下，矿山测量信息系统也会逐步健全、其功能也逐步
完善。
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测量系统范文5
随着近年来测量技术的发展，虚拟技术已成为重要的发展方向。传统的仪器功能是通过硬件来实现的，而虚拟仪器的测控功能却是通过软件编程来实现，用户通过修改软件即可实现功能完全不同的各种仪器测试，以满足多样化的应用需求。在研制CSNS／RCS四极磁铁旋转线圈磁场测量系统时，以大量程、高采样率、高精度动态信号采集设备为基础，用于实现电压信号的采集功能，编写编码器信号识别软件以实现积分器5140模块的触发功能，使用软件的数字积分功能来实现积分器5150模块的积分功能，软、硬件结合后即构成了功能完全与积分器相同，但在精度、采样率、量程等方面优于传统积分器的新设备。采集设备和控制设备的硬件组合磁场测量系统的精度很大程度上依赖于信号采集设备的精度。本磁场测量系统采用软件代替部分硬件功能的方案，要求信号采集设备不仅具有大动态量程范围、高分辨率和高采样率，还必须具有一定数量的采集通道，且每个采集通道具备同步采集功能，另外，还需考虑采集设备和电机运动控制设备的兼容性。对市场上信号采集设备的功能经过比较及一系列采集测试后，本工作最终选用美国国家仪器有限公司的PXI－4462动态信号采集卡，其主要参数列于表2［7］。图1为测量系统在实现直流磁场测量时的系统框图。磁铁电流的升降通过PXI－6509数字I／O卡远程控制，使用直流电流传感器（DCCT）监测电流变化，并用Agilent34401数字电压表准确读取相应电流的电压值。PXI－7354卡是一高精度电机控制卡，用于控制伺服电机通过连接轴带动测量线圈做旋转运动。在连接轴上套有高分辨率圆光栅，该光栅的空间角度信号通过四倍细分的读数头分两端口输出，一端口闭环到PXI－7354运动控制卡上，另一端口信号被PXI－4462获取。PXI系列板卡插在PXI－1042机箱内的插槽中，通过机箱内PXI总线进行实时快速通讯。PXI机箱上配有高速数字总线，以用于运动控制设备和数据采集设备间的时钟同步和触发采集。PXI机箱上每个板卡所接受的时钟均是同一相位且当运动控制卡控制电机运动到某个位置时，编码器返回的位置信号一旦符合设定的位置条件，将发出1个中断信号。该信号可作为数据采集卡采集信号的触发条件，使采集卡能实时采集所需数据。信号采集及处理将测量线圈准确放置在磁铁孔径后，电机带动测量线圈由零位开始旋转［2］，当线圈平面的引出刻线第1次转回到零位时，PXI－4462采集设备3个通道同时采集内外线圈电压信号及编码器的信号，当引出刻线第2次转回到零位时停止采集。在采集过程中使用TDMS格式文件对3个通道大量的动态信号进行实时快速存储。在信号采集完成后，读取3个通道的存储数据，通道1和通道2分别记录了外线圈和内线圈旋转1周产生的线圈感应电压信号，通道3的信号为角度编码器旋转1周所产生的8192个TTL逻辑电平信号。3个通道的信号被缓存在3个大小相同的数组中，且3个数组在同一索引处的3个元素由信号采集设备同一时刻采集，通过识别角度编码器的信号即可获得内外线圈感应电压获取时所处的空间位置。编写程序以识别通道3的TTL逻辑电平信号，选定电平的上升沿为触发点，共有8193个触发点，第i个触发点对应ti时刻，这样通道1和通道2的信号被划分为8192段。采用LabVIEW开发编码器信号识别程序及整个系统的测量程序。通过LabVIEW编写程序并与PXI硬件设备相结合能完全实现CSNS／RCS交流四极磁铁的交、直流磁场测量任务。在测量系统调试时，根据不同的测量要求修改相应的软件，系统调试更加灵活高效，大幅提高了工作效率。
测量系统误差及可靠性分析
信号采集设备是测量系统的执行机构，它们的性能好坏对磁场测量结果起着重要作用。为了检验采集设备在实际测量中采集的结果是否精确可靠，使用一标准信号源以0．1V为步长，提供从0V到10V一系列电压信号，使用PXI－4462对电压信号进行采集。图2示出每个电压信号下的标准偏差分布。在检验PXI－4462采集设备时，既检验了不同输入电压下测量结果的偏差，又检验了不同量程下同一输入电压的测量偏差、周围环境温度差异、长时间运行时的测量误差等。测试结果表明，该系统稳定可靠，满足磁场测量要求。CSNS／RCS四极磁铁测量系统采用新的硬件设备及测量方案对磁场进行测量，但其测量结果的准确性与可靠性需通过实验进行检验。中国科学院高能物理研究所磁测实验室的常规旋转线圈测量系统曾承担过国际、国内许多加速器工程项目的磁铁测量，其性能稳定性和可靠性已得到广泛的认可。因此，为验证新研制的测量系统的准确性，使用同一测量线圈、同一电机驱动机构及支架，分别由基于PXI－4462测量系统和基于PDI－5025积分器的常规图3两套测量系统测量的高次谐波对比Fig．3Comparisonofmeasuredhighorderharmoniccomponentsbetweentwomeasurementsystems测量系统对同一块常规磁铁进行磁场测量。在不同电流下经多次测量分析对比，基于PXI－4462的测量系统测量的高次谐波的重复性误差小于1×10－5，积分场重复性误差小于2．32×10－5。在多个电流下两套测量系统测量的各阶高次谐波的差异均小于2×10－5。图3为磁铁在270A的工作电流下，两套测量系统测量的高次谐波结果对比。通过对新系统的测量结果的准确性和重复性测试分析，CSNS／RCS四极磁铁测量系统的性能能满足磁场测量要求，可用于CSNS／RCS四极磁铁直流磁场测量。
结语
测量系统范文6
[摘要]目的：研制及验证一套快速简便、准确实用的乳房基本数据测量系统，并为后续研究奠定基础。方法：使用数码相机按照技术要求采集乳房模型正侧位片，以Microsoft Visual C++6.0语言开发该系统专用软件，测量间距、乳房基底宽度等项目，并与常规的尺测法相比较。结果：该系统能快速简便地完成乳房绝大部分基本尺寸的测量，且测量结果与常规的尺测法相比较，两者的准确度无明显差别。结论：该系统在进行乳房形态的研究、辅助乳房整形的诊断和治疗上是准确实用的。
[关键词]乳房；测量；软件
[中图分类号]R655.8 [文献标识码]A [文章编号]1008―6455(2007)04―0468―03
数字化技术的不断发展，对研究乳房形态和辅助诊断及治疗提出了更高的要求，也为其准确获取乳房的基本测量数据提供了更多手段。过去广泛采用直尺、角尺等传统工具对乳房进行测量，虽然操作直观简单，但存在着费时费力、重复性差、接触易形变等明显弊端，亟需新方法取代。为此，我们尝试研制出一种基于带比例尺的数码照片和专用软件的乳房测量系统，与目前该研究领域其他新成果相比，它具有快速简便、准确实用、成本低廉等突出特点，完全有望代替常规方法普遍推广应用。
1 材料和方法
1．1 材料：①软件开发环境：CPU Pentium IV933MHZ，内存512MB，CTXl9“彩色显示卡，Windows2000 Professional平台，Microsoft Visum CC++6.0；②软件运行环境：PⅢ级以上配置的Pc机，内存64MB以上，10G以上硬盘，CTXl9”彩显，鼠标，中文版Windows 2000 Professional或者中文版Win-dows XP Professional，Microsoft NET Frame-worm.1；③惠普R607数码相机，410万有效像素，128M SD卡，三角架；④直尺及角尺(最小刻度均为mm)，眉笔，可粘贴刻度尺等。
1．2 方法
1．2．1 测量对象及测量项目：以不同型号成年女性塑料模特乳房(上海标本模型厂生产)为测量对象，共12例，每例随机选取一侧乳房进行测量。以下列4个测量项目为例进行实验：①间距(两侧中心点之间的距离)；②乳房基底宽度(中心点水平乳房内侧隆起处至同一乳房外侧隆起处的直线距离)；③乳房高度Ⅰ(从中心点到胸骨平面的垂直距离)；④乳房高度Ⅱ(从中心点到腋前线平面的垂直距离)。
1．2．2 软件测量操作过程：①用眉笔在模型上标记与测量项目有关的测量点；将刻度尺与拍摄平面平行粘贴并尽量靠近测量目标(使镜头畸变等因素的影响降至最低)；②塑料模特竖直悬挂，数码相机距离约0.9m外水平放置，调整镜头与在同一高度，根据测量项目选择并校正拍摄平面(通常从正面拍摄则镜头中心线垂直于胸骨平面，从侧面拍摄则垂直于正中矢状面)；⑧以主要测量目标为中心并调焦满意后，使用数码相机对乳房模型摄片；④将数码照片输入电脑，用本系统专用软件打开，对每张照片均根据相应刻度尺确定其横纵比例以排除因相机分辨率、拍摄焦距和物距的不同造成的差异，最后用鼠标点击相关测量点，软件可即时转换生成实际测量值(以在侧位照片上测量乳房高度Ⅰ为例，基本操作过程界面。
1．2．3 手工测量操作过程：①使用直尺和角尺按照标记的测量点手工完成测量；②在本实验中，手工测量和软件测量都由同一个人在反复练习熟练后操作完成，每个模型的每个测量项目反复测量3次，隔24h测1次，取3次测量的平均值作为该项目最后测量值。
1．2．4 统计学处理：应用SPSS11.5软件，对同一模特、同一测量项目的软件测量与手工测量之值进行配对t检验。
2 结果
2．1 乳房在胸廓上的分布是不规则的、近似于抛物线的曲面，使得不少项目(如乳房基底宽度、乳房高度等)应用手工尺测法很不便捷，操作的随意性也比较大，可重复性差，极易影响测量值的准确度；而如果采用本系统的软件测量法可在一定程度上克服以上缺陷，例如测量乳房高度Ⅱ，由于在乳房的侧位照片中，中心点和腋前线相互平行地垂直投照在同一平面上，那么直接用软件测量照片上中心点到腋前线的垂直距离即可达到测量目的。同理，还可以在正位或者侧位片上直接测量出一中线间距、乳房基底宽度、乳房高度Ⅰ、乳晕直径、高度、肩宽、两乳内间距等等；而胸乳线和乳房半径(内、外、下)虽然难以直接测出，但是可以通过测量两个相关测量点在同一投照平面上的直线距离和相应乳房高度，根据勾股定理由计算机快速求出所需要的测量值。因此，本系统能快速简便地在正侧位两张照片上完成乳房绝大部分基本尺寸的测量。
2．2 对本系统操作熟练后，从粘贴刻度尺到拍摄正侧位照片再到最后软件给出实际测量值，整个过程大概需要2～3min；而在确定某张照片的横纵比例之后，每测量一个项目只需耗费用鼠标点击2个时间，非常的方便快捷，对于要求同时测量多项乳房基本数据的大样本研究和需要参考多项数据以辅助诊断和治疗的临床工作尤其实用。
2．3 对12例模特的间距、乳房基底宽度、乳房高度Ⅰ和乳房高度Ⅱ等4个项目分别用软件与手工测量结果见表1～4，同时进行配对t检验：以上P值均大于0.05，表明软件测量法和手工尺测法测量结果的差异无统计学意义。
3 讨论
3．1 乳房研究领域中计算机图像辅助测量技术的引入：对乳房基本数据的准确测量是有效进行乳房形态研究和成功设计、分析乳房整形美容方案的必要前提，在该领域，传统采用的测量技术是手工尺测法，此法在测量乳房模型时结果比较可信，但是在测量活体乳房时其准确度就会因为受到呼吸活动、接触形变等因素的干扰而有所降低，另外还存在同时测量多项数据耗时久、对医患之间的配合要求较高等费时费力的缺点，因此，需要寻找新的测量手段。近年来，迅猛发展的计算机图像辅助测量技术逐渐被引入到乳房研究领域(主要是对乳房体积的测量)中，与传统方法及昂贵的MRI测量法相比显示出独特优势。查选平等利用计算机辅助光学投射条纹测试技术(computer―aided pro―jection fringe measurement，CAPFM)测量乳房基本尺寸获得较为满意的效果，但由于只能在暗室中操作，所需要的环境布置较为复杂，临床应用会受到一定限制。如果能降低对摄像环境的要求，在普通光照下也能完成测量任务，那么，计算机图像辅助测量技术在乳房研究领域的临床应用前景将更为广阔。
3．2 基于数码照片的计算机辅助测量系统评价与展望：在上述背景下，我们尝试将基于数码照片的计算机辅助测量技术应用于乳房基本数据的测量研究中。类似技术过去多见报道应用于面部测量啪，其突出优点是取材方便、操作简单、测量快速、准确可靠、易于管理等等，因而实用性较强，利于推广应用。此外，拍摄数码照片能在一瞬间完成，容易克服呼吸运动对乳房形态的干扰。但值得注意的是，在形态结构的特点上，乳房与面部明显不同：个体之间形态差异极大；即使是同一个体的一对乳房，其对称程度也不如某些面部器官；虽然器官组成相对单一，但乳房的空间体积、表面距离、曲线变化等等通常远远大于面部。因此，将该技术应用于乳房的测量研究、尤其是临床应用中可能会面临一些新的问题。在后续研究中，我们将对如何分析和解决这些问题作更深入的探讨。
