非金属(如玻璃钢、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等)管道因具有成本低、耐腐蚀性能强等优点,近年来在石油、化工、排水、核电、燃气输送等领域逐渐代替了金属管道.但是其在制造和使用过程中会不可避免地出现缺陷和损伤,因此及时有效地检测材料结构显得至关重要.与其他常规管道检测技术相比,微波技术具有无损、不需要耦合剂、低功耗、非接触、易于操作、无电离辐射等优势,可用于评估结构缺陷、损伤、材料电磁性能等,在评估管道结构完整性方面效果良好.介绍了微波检测技术的发展历程,总结了典型检测方法及应用,特别是近10年来在非金属管道缺陷检测方面的研究进展,最后,分析了现有微波检测非金属管道存在的问题,探讨了未来非金属管道检测技术的发展趋势.

During human movement, knee joint provides stable support for the entire body, bears most of the body weight and absorbs a lot of impact force.Whether the knee joint can move normally determines whether the human body can have good mobility, so it is important to monitor the movement status of the knee joint.Combined with micro capacitance sensor array and flex sensor, establish knee joint monitoring system by using multi-sensor fusion mode.In order to verify the reliability and accuracy of the system, data of three movements processes of "upright-sit down", "upstairs" and "downstairs" are collected and analyzed.Experimental results show that the knee joint monitoring system can measure the bending angle of the knee joint effectively.

折纸结构由于其刚性与柔性并存的特殊性质,可用作结构支撑和驱动机构,为小型、可伸缩、价格低廉的机器人和可扩展结构提供了新思路.讨论了一种基于扭转塔折纸结构的爬行机器人,该机器人可通过拉伸力或扭转力产生伸缩运动和扭转运动;以旋转角度作为变量分析了两种运动模式的运动学模型;并选取了以牵引线为基础的电机驱动方案,用以模拟前后爬行和转弯运动.实验证明:该折纸机器人可以完成0.62 cm/s直线前进动作或者1°/s的转弯动作,该结构还可以用于机械手、机械臂等设计.

在工程教育专业认证及新工科教育背景下,以南京航空航天大学测控技术与仪器专业的传感器原理课程教学为例,开展培养学生解决复杂工程问题能力的课程改革实践.改革实践依据工程教育专业认证的要求和本专业的培养目标,建立了包含知识学习、技能培养、内容设计和考核评价的"培养解决复杂工程问题能力"的教学体系.

本研究是在工程教育认证背景下,以指导南京航空航天大学测控技术与仪器专业大三学生参加科创项目为例,进行以科创项目为契机培养学生解决复杂工程问题能力的探索.文章围绕复杂工程问题的特征,从选题、项目分析、项目指导等方面入手,引导学生综合运用多门课程知识来解决实际工程问题.探索过程有利于促进学生对本专业知识的理解和应用,提升其分析、解决复杂工程问题的能力.

压电式传感器与其他传感器相比,具有体积小、重量轻、频带宽和动态特性好等特点.基于压电材料的传感器实验是测控技术与仪器专业实验课程设计中的一个重要环节.以南京航空航天大学测控技术与仪器专业的传感器原理课程实验为例,设计了基于激振台和压电悬臂梁晶片的振动能量采集实验,帮助学生通过压电能量采集实验了解压电效应,并学会利用有限元软件进行压电悬臂梁的应力仿真分析,灵活应用常用的能量采集电路,实现高效率的能量采集,进而提高学生对压电材料和基于压电材料的传感器的理解和实践应用能力.

力触觉是重要的非视觉信息来源之一,通过触觉向人类传递丰富的信息被广泛应用于各个领域.为解决基于振动的力触觉反馈中所存在的振动器与皮肤之间接触力不可调和重复穿戴时接触力不一致而影响振动感知的问题,提出了一种利用气囊来调节振动器与皮肤之间的接触力的方法,并以此设计了一种新型手臂力触觉反馈装置.为验证装置的有效性,设计了不同的振动强度识别实验.实验结果表明,对于参与实验的受试者,振动器与皮肤之间的接触力对振动强度的识别的影响是显著的,在气囊内外气压差为15 mbar时,振动强度的识别率最高,为76.67％.

工程教育认证背景下,以南京航空航天大学测控技术与仪器专业的嵌入式测控系统课程为例,进行强调课程目标和复杂工程问题的教学改革.以专业的培养目标、课程体系、工程教育认证中复杂工程问题的特征为基础分析了课程内容和以OBE理念设计了课程目标,并对教学过程和评价机制进行改革.改革有利于课程目标的落实和培养学生解决复杂工程问题的能力.

针对人机交互的需求提出了一种可穿戴的指间角度测量系统.首先,基于弹簧片和应变片设计了可穿戴的指间角度传感器及其便携式测量电路,对指间角度的测量原理和传感器的测量电路进行了详细分析.其次,基于LabVIEW开发了测量系统的上位机软件,对指间角度传感器的数据进行滤波和角度解算,并采用图片分割旋转的方法实现了指间角度的可视化动态显示.最后,为验证系统的有效性进行了实验,结果表明,在0～30°测量范围内,设计的指间角度传感器的非线性误差为2.38％FS,迟滞误差为1.94％FS,重复性误差为5.29％FS,总精度为6.11％FS.

针对使用数据手套进行数字手势识别时存在个体差异的问题,使用弯曲电阻片设计了数据手套并提出了基于神经网络的数字手势识别方法.首先,在分析测量电路原理的基础上结合弯曲电阻片的特性优选了电路参数,使手指弯曲角度测量的灵敏度最大化.其次,针对用户在手指长度、手势习惯上存在个体差异的情况,提出了一种基于弯曲信号自学习和广义回归神经网络(GRNN)的数字手势识别方法.数据手套信号测试及数字手势试验结果表明,采用优选的电路参数时测量电路的输出振幅最大;在全体评估试验和个体交叉评估试验中,经过自学习预处理后的数字手势识别平均准确率分别为99.2％和96.1％,与未进行自学习处理的识别结果相比分别提高了2.8％和10.7％.在全体评估试验和个体交叉评估试验中,GRNN的识别结果均优于决策树的识别结果.

The sensor principle course in major of measurement and control technology and instrument of Nanjing University of Aeronautics& Astronautics has been taken as an example to discuss the setting and implementation scheme of sensor courses under the general standard of engineering certification. It puts forward that the course should aim at improving the ability of students' professional skills and solving complex engineering problems, and increase innovative study cases to enable students to consider other restrictive factors such as cost, environment protection, etc. The students need master the use of common sensors and accomplish the design and implementation of sensor systems, improve the ability of practice and innovation. Abstract: Under the background of electronic information engineering professional engineering education accreditation, in order to solve the problems appeared in the course design of electronic technology, based on OBE educational concept, this paper has carried on the reform and research from the setting of teaching objectives, teaching model optimization and complete the assessment method, and the benefit of the reform is analyzed. The results show that students' self-learning ability, innovation ability and problem solving ability have been improved.

设计基于磁悬浮结构的电磁能量采集装置,该装置可佩戴于使用者的腕部、肘部和脚踝处,收集人体运动过程中产生的动能.概述现有的可用于振动能量采集的多种能量采集技术,利用惯性传感器对实验者运动时的关节加速度及角速度进行测量,对磁悬浮结构的非线性能量采集工作原理进行理论分析.运用有限元工具对振动时结构周边的磁场分布和磁力线变化进行仿真研究,并通过振动实验平台验证装置的共振频率和电压输出范围.当使用者佩戴该装置进行测试时,装置输出的电压及功率随运动速度的增加而增加,在8 km/h的运动条件下,腕部、肘部和踝部所能俘获的最大瞬时功率分别为0.60、0.30、0.58 mW.实验结果表明,基于磁悬浮互斥结构的电磁能量采集装置能有效采集人体动能,并为可穿戴传感器等低功耗设备供能.

在实现天文光学镜面毫米级行程位姿调整和微纳米级精密定位中,基于全柔性铰链的新型3SPS+3(SP-U)六自由度并联机构的工作空间主要由柔性铰链相对较小的回转空间所定义.分析了3SPS+3(SP-U)并联机构运动自由度及其部分自由度解耦特性,并根据实物样机的几何参数建立了其运动学逆解模型.在此基础上,基于柔性铰链回转空间及支链行程范围,采用搜索法分析了其工作空间,并采用激光跟踪仪对样机的工作空间进行了实测.理论计算和实测结果验证了该机构动平台中心点的平动位移空间可达±3 mm,转角空间可达±1°,确保了其在应用中具有足够的工作范围,达到了设计目标.

In order to detect the tiny displacement of the precision mechanism,according to the theory of displacement coding and machine vision technology,the MLS-based visual target schemes are figured out.Based on the algorithms of gray superposition and image binarization,the image of visual targets is processed and the target absolute position is then recognized.Further,the precise positioning is studied based on a phase-fitting method,and thereby,the precision measurement of one dimension absolute displacement is realized with experimental verification carried out.The preliminary experiment results confirms that the MLS-based absolute displacement detection method is effectively capable for one-dimension absolute displacement detection with a positioning accuracy falling in the range of ±2 μm,and exhibits excellent repeatability and robustness,as well as the sound advantage of being free of visual calibration of the CCD camera.

采用机械合金化和粉末冶金技术制备了Mg-6Al-xZr(x=0、3、6、9)(质量分数)合金,研究了Zr含量对合金微观组织以及力学性能的影响.结果表明:550℃烧结态合金的组织由Mg基体、Zr以及Mg17 Al12相组成,同时存在大量微孔；随着Zr含量的升高,Mg基体晶粒尺寸以及孔隙均变小,合金显微组织细化；合金的硬度和抗弯强度随Zr含量的增加而提高；650℃复烧后Al元素向Zr颗粒内部扩散并生成中间相Al3Zr,合金的力学性能进一步提高.