采用3345 nm激光器的酒精和甲烷双组分TDLAS检测系统的研制

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作者 高源辰 王彪 秦莉 《激光杂志》 北大核心 2025年第9期54-58,共5页

酒精和甲烷均为易燃、易爆气体,在诸如酒驾检测现场、酿酒厂、化工厂等复杂环境需要高精度同步检测酒精和甲烷两种气体的浓度。本文研制了一套酒精和甲烷双组分TDLAS检测系统。系统以STM32H743为主控核心,通过RS485接口与沈阳坤懋科技... 酒精和甲烷均为易燃、易爆气体,在诸如酒驾检测现场、酿酒厂、化工厂等复杂环境需要高精度同步检测酒精和甲烷两种气体的浓度。本文研制了一套酒精和甲烷双组分TDLAS检测系统。系统以STM32H743为主控核心,通过RS485接口与沈阳坤懋科技有限公司KLS-101ID全功能数字单板卡进行通信,实现3345 nm激光器的精确波长调制与扫描,探测器将透射光信号转换为电信号,板卡对电信号进行分析处理,主控器获取板卡输出的二次谐波信号,结合温度压力传感器获取的环境参数进行拟合计算,编制上位机实现数据存储等功能,最终实现酒精和甲烷气体浓度的高精度同步检测。实验结果表明,所研制系统运行稳定,检测灵敏度高,能够满足酒精和甲烷双组分气体检测系统的实际应用要求。 展开更多

关键词 STM32 TDLAS 酒精 甲烷 3345 nm

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基于STM32H7B0的频分复用型TDLAS激光驱动系统研制

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作者 苏烨 王彪 《激光杂志》 北大核心 2025年第1期29-33,共5页

在中国推进生态文明建设和“双碳”目标的背景下,二氧化碳和水汽浓度监测意义重大,TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱技术)气体检测技术发展迅速且具备优势。本实验设计了一种以STM32H7B0为主控芯片的频分复用型TDLAS激光驱动系统。利用... 在中国推进生态文明建设和“双碳”目标的背景下,二氧化碳和水汽浓度监测意义重大,TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱技术)气体检测技术发展迅速且具备优势。本实验设计了一种以STM32H7B0为主控芯片的频分复用型TDLAS激光驱动系统。利用频分复用技术,主控电路驱动激光器同时对两种气体进行检测。该系统采用STM32H7B0作为主控芯片,利用芯片内部的2路DA产生调制波形,通过AD8051实现V-I转换,实验电路采用NOR Flash系列的SST26VF064B存储芯片,以实现波形参数配比数据存储,同时利用上位机调整DA输出各调制信号参数,实现对激光器输出调制信号的控制。实验结果表明,2路DA的波形信号最大绝对误差均小于0.5%,可满足系统需求,实现对激光器的稳定信号驱动。 展开更多

关键词 TDLAS STM32H7B0 频分复用 激光驱动技术

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基于STM32H743的TDLAS型CH_(4)气体检测数据采集系统设计 被引量：2

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作者 王彪 高源辰 +1 位作者 房思超 秦莉 《激光杂志》 北大核心 2024年第12期45-48,共4页

在天然气传输和石油开采过程中,为确保人员和设备的安全需要精准检测甲烷(CH_(4))气体浓度,基于TDLAS激光气体检测技术设计了一种能够高精度测量甲烷(CH_(4))气体浓度的数据采集系统,该系统选用STM32H743作为主控芯片,采用ADC的双重模式... 在天然气传输和石油开采过程中,为确保人员和设备的安全需要精准检测甲烷(CH_(4))气体浓度,基于TDLAS激光气体检测技术设计了一种能够高精度测量甲烷(CH_(4))气体浓度的数据采集系统,该系统选用STM32H743作为主控芯片,采用ADC的双重模式,利用内部的ADC1采集基波信号和二次谐波信号,内部的ADC2采集气体的温度和压强数据,然后对数据进行均值处理,均值计算参数受主控芯片控制,通过DMA将数据传输存储起来,最后主控芯片对多组数据进行整合处理并通过虚拟USB接口按照规定的数据协议发送至上位机。经实际测试,该系统可以高速、稳定地采集处理数据,并且可以适用于其它气体的TDLAS检测系统。 展开更多

关键词 STM32 TDLAS CH_(4) 数据采集

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基于STM32H7A3的频分复用型TDLAS激光驱动系统研制 被引量：2

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作者 王彪 吴剑星 +4 位作者 吕婉溧 杨银春 廖辉 吴立彬 张瑞 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第4期35-39,共5页

随着气候变化问题日渐凸显,习近平主席作出了碳达峰、碳中和的重要指示,因此对二氧化碳检测的研究具有重要的意义。针对二氧化碳和水汽同时检测的需要,本文设计了一种频分复用型TDLAS激光驱动系统。系统采用STM32H7A3作为主控器,利用其... 随着气候变化问题日渐凸显,习近平主席作出了碳达峰、碳中和的重要指示,因此对二氧化碳检测的研究具有重要的意义。针对二氧化碳和水汽同时检测的需要,本文设计了一种频分复用型TDLAS激光驱动系统。系统采用STM32H7A3作为主控器,利用其内部高级定时器和多通道DAC产生多路幅值频率可调的电压信号,搭配外部V-I转换电路和光纤合束器研制出频分复用型TDLAS激光驱动系统。系统配备FLASH存储芯片和对应的上位机软件,具有灵活设置系统参数、存储加载控制数据并且在断电时保护数据不丢失的功能。经过测试,该系统输出的电流信号波形稳定,频率误差小,可应用于TDLAS系统进行多个激光器的同时驱动。 展开更多

关键词 TDLAS 频分复用 电流驱动 STM32H7A3

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基于MSP430单片机的多路数据采集系统的设计 被引量：44

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作者 陈龙 邓先灿 孙麒 《现代电子技术》 2006年第20期107-109,112,共4页

介绍一种以MSP430单片机为核心的多路数据采集系统。系统由集成函数发生器ICL8038现场模拟产生一正弦波信号并通过LM331实现频率到电压的变换,从而供给单片机进行数据采集。系统采用单片机与上位机进行通讯,单片机负责对7路数据的采集... 介绍一种以MSP430单片机为核心的多路数据采集系统。系统由集成函数发生器ICL8038现场模拟产生一正弦波信号并通过LM331实现频率到电压的变换,从而供给单片机进行数据采集。系统采用单片机与上位机进行通讯,单片机负责对7路数据的采集、处理和控制显示,同时应答上位机命令。上位机面向用户,可以对系统进行控制,选择数据采集的方式。设计并实现了一种具有现场采集和显示并且采集方式可控制的多路数据采集器,该数据采集器具有硬件电路简单,采集精度较高,低功耗等特点,具有推广应用价值。 展开更多

关键词 MSP430 ICL8038 LM331 串口通讯

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基于AD7799的色谱工作站数据采集器研制 被引量：10

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作者 靳斌 李司宇 曾统一 《微计算机信息》 北大核心 2007年第29期279-280,300,共3页

本文在对比24位AD转换器AD7799和AD7710的性价比基础上,采用AD7799和AT89S82单片机研制色谱工作站数据采集器。介绍了AD7799的应用要点和抗干扰设计,实际50Hz采集效果表明达到20位的RMS(均方根)精度。

关键词 色谱工作站 模数转换器 AD7799 数据采集

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采用虚拟仪器的近红外无损液体识别电子舌设计 被引量：3

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作者 张飞 耿红琴 陈萍 《激光杂志》 CAS 北大核心 2015年第1期74-77,共4页

为了能够在不对样品本身产生污染的前提下,对液体样品中的目标成分进行高效、准确的检测,本文基于Labview虚拟仪器和近红外光谱吸收技术,设计并完成了一套电子舌系统。该电子舌系统由近红外激光发射模块,样品池模块,探测器模块和基于Lab... 为了能够在不对样品本身产生污染的前提下,对液体样品中的目标成分进行高效、准确的检测,本文基于Labview虚拟仪器和近红外光谱吸收技术,设计并完成了一套电子舌系统。该电子舌系统由近红外激光发射模块,样品池模块,探测器模块和基于Lab VIEW虚拟仪器的上位机模块四个主要部分组成。PCA(Principal Component Analysis,主成分分析)算法和BP(Back Propagation,反向传播)神经网络通过Lab VIEW虚拟仪器所提供的MATLAB Script节点,被集成到上位机软件中,并被用来对采集到的数据进行分析。在实际测试中,该电子舌被用来对盐酸、氨水和乙醇溶液进行检测,测试结果表明该电子舌系统能够对检测对象的种类进行准确的区分,且能够在保证较高精度的前提下定量检测出液体中目标成分的浓度。总的说来,该电子舌能够较好的满足设计需求,运行稳定可靠,检测速度快,识别准确度高。 展开更多

关键词 光谱学 电子舌 PCA BP神经网络 LABVIEW

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基于PCA和BP混合神经网络的无损电子鼻设计 被引量：3

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作者 明勇 王华军 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期90-92,共3页

本文基于近红外光谱吸收技术检测原理,设计并开发出了一套能够快速、高效、准确的对目标气体进行检测的电子鼻系统。整套电子鼻系统主要包括近红外激光发射单元,气室单元,探测器单元和基于。LabVIEW的数据处理单元在数据处理单元中,)PCA... 本文基于近红外光谱吸收技术检测原理,设计并开发出了一套能够快速、高效、准确的对目标气体进行检测的电子鼻系统。整套电子鼻系统主要包括近红外激光发射单元,气室单元,探测器单元和基于。LabVIEW的数据处理单元在数据处理单元中,)PCA(Principal Component Analysis,主成分分析)算法和BP(Back Propagation,反向传播神经网络通过。Lab VIEW所提供的MATLAB Script节点,集成到上位机软件中,并用来对采集到的数据进行分析实际的测试中,该电子鼻被用来对气体样品中的HCl、CH4和NH3成分进行检测,测试结果表明该电子鼻系统可以对样品中的目标气体成分进行准确识别。总体而言,整套电子鼻系统运行稳定可靠,检测速度快,识别准确度高,能够很好的满足设计预期。 展开更多

关键词 光谱学 电子鼻 激光器驱动 激光器温控

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用于智能家居的冰箱系统 被引量：4

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作者 王秀贞 郑正奇 《枣庄学院学报》 2008年第5期87-90,共4页

应用射频识别技术(RFID)的自动、快速灵活的收集信息方法,与计算机和网络技术的结合,全程定向跟踪冰箱食品,实现冰箱食品的智能管理.通过对RFID硬件设备的选取和管理软件功能模块的设计,对采用RFID技术管理食品的智能冰箱关键问题进行... 应用射频识别技术(RFID)的自动、快速灵活的收集信息方法,与计算机和网络技术的结合,全程定向跟踪冰箱食品,实现冰箱食品的智能管理.通过对RFID硬件设备的选取和管理软件功能模块的设计,对采用RFID技术管理食品的智能冰箱关键问题进行了研究,该智能冰箱可以适用于未来智能家居. 展开更多

关键词 智能冰箱 RFID 阅读器 标签

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VCSEL型复合式CO和CH_(4)激光气体检测系统的研究 被引量：5

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作者 王彪 黄硕 +3 位作者 程林祥 俞泳波 戴童欣 连厚泉 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第6期12-15,共4页

选择VCSEL激光器作为此系统的光源,设计搭建用于CO和CH_(4)气体检测的低功耗型一体化复合式激光气体检测系统,驱动两个VCSEL型激光器产生对应两种气体特定波长的激光束,经过光纤合束器入射到检测气室内部,所发射的激光经被测气体吸收后... 选择VCSEL激光器作为此系统的光源,设计搭建用于CO和CH_(4)气体检测的低功耗型一体化复合式激光气体检测系统,驱动两个VCSEL型激光器产生对应两种气体特定波长的激光束,经过光纤合束器入射到检测气室内部,所发射的激光经被测气体吸收后由气室后端出射到光电探测器上,由光电探测器将光信号转变成相应的电信号。本文采用TDLAS气体检测技术,同时检测CO和CH_(4)混合气体中各气体浓度,设计的系统具有体积小、功耗低等优点。 展开更多

关键词 TDLAS VCSEL 复合式

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采用BP神经网络补偿的激光气体检测系统研制 被引量：4

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作者 王彪 连厚泉 +3 位作者 俞泳波 张瑞 程林祥 戴童欣 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第8期19-23,共5页

海底天然气开采是目前我国实行多元化能源结构的重要一环,而组成天然气的成分包含有一氧化碳和甲烷,实现对一氧化碳的检测在深海天然气开采具有积极意义。因此本文基于近红外VCSEL激光器实现了适应性较好的痕量一氧化碳气体检测系统。... 海底天然气开采是目前我国实行多元化能源结构的重要一环,而组成天然气的成分包含有一氧化碳和甲烷,实现对一氧化碳的检测在深海天然气开采具有积极意义。因此本文基于近红外VCSEL激光器实现了适应性较好的痕量一氧化碳气体检测系统。为适应不同气体检测环境的需要,本文依据反演模型随温度压强变化的特点设计了对应的补偿算法。考虑到采用二元二次函数拟合气体温度压强补偿系数的误差较大,本文基于BP神经网络实现了更加准确的气体温度压强补偿算法,为本系统在深海天然气开采探测方面的应用奠定了基础。 展开更多

关键词 激光气体检测 VCSEL 反演补偿 BP神经网络

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复合式VCSEL型CO和CH_(4)激光气体检测系统设计 被引量：3

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作者 王彪 程林祥 +2 位作者 薛金波 张瑞 俞泳波 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第7期27-31,共5页

一氧化碳(CO)和甲烷(CH_(4))是大气中主要的污染性气体,而且二者都属于易燃易爆气体。一氧化碳和甲烷浓度检测在人民生产生活各个领域都具有重要意义。因此,本文开展了VCSEL型CO和CH_(4)双组分TDLAS气体检测系统的研究。针对双组分气体... 一氧化碳(CO)和甲烷(CH_(4))是大气中主要的污染性气体,而且二者都属于易燃易爆气体。一氧化碳和甲烷浓度检测在人民生产生活各个领域都具有重要意义。因此,本文开展了VCSEL型CO和CH_(4)双组分TDLAS气体检测系统的研究。针对双组分气体检测,提出了一种双波长分时扫描式自主校正检测技术,消除了光信号的交叉干扰,实现了单信号环路对双组分气体的高精度检测;针对VCSEL激光器工作温度稳定性要求高和阈值电流低等工作特性,设计了高精度温控电路和精密电流驱动电路;针对双组分气体光电探测器信号幅值不同的特点,设计了偏压和增益数控可调的光信号采集处理电路。本系统进行了整体性能测试,稳定性较好。 展开更多

关键词 CO CH_(4) 复合式 TMS320C6746

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二氧化碳和甲烷复合气体数据采集检测系统设计 被引量：3

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作者 王彪 戴童欣 +3 位作者 俞泳波 程林祥 连厚泉 黄硕 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第7期28-31,共4页

作为导致温室效应的主要气体,二氧化碳和甲烷的排放主要来源于工业生产、冬季采暖及汽车尾气等方面,其排量的增加会导致全球范围内的气候问题。结合新型VCSEL光源,依据TDLAS技术构建一个"空分复用"复合型气体检测系统的数据... 作为导致温室效应的主要气体,二氧化碳和甲烷的排放主要来源于工业生产、冬季采暖及汽车尾气等方面,其排量的增加会导致全球范围内的气候问题。结合新型VCSEL光源,依据TDLAS技术构建一个"空分复用"复合型气体检测系统的数据采集部分,用于存储气体检测时的温度、压力信号。本设计选用ST公司的STM32H750作为主控器,主控芯片驱动双通道DAC8563,产生两路信号驱动VCSEL激光器;采用ADS8330对激光器温度和气室压强进行采样后回传至主控器,经主控器处理后在LCD屏幕实时显示,并存储至SD卡中。通过实验测试,本数据采集系统具有高速、直观和存储容量大等优点,并可以灵活地推广到其他气体的TDLAS检测系统。 展开更多

关键词 CO_(2) TDLAS 数据采集系统 STM32H750

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基于VCSEL激光器的甲烷和二氧化碳检测系统设计 被引量：3

14

作者 王彪 戴童欣 +3 位作者 程林祥 张瑞 俞泳波 连厚泉 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第7期15-19,共5页

近年来,对温室气体的浓度监测常常选用无人机等设备,无人机可以携带气体检测仪在高空环境下对气体进行移动监测。本文针对无人机设备集成的需求,基于小体积、低功耗的新型VCSEL光源研制了“时分复用”型甲烷和二氧化碳双气体检测系统。... 近年来,对温室气体的浓度监测常常选用无人机等设备,无人机可以携带气体检测仪在高空环境下对气体进行移动监测。本文针对无人机设备集成的需求,基于小体积、低功耗的新型VCSEL光源研制了“时分复用”型甲烷和二氧化碳双气体检测系统。系统选用STM32H750作为系统主控,为VCSEL设计了专用的驱动电路和温控电路,用模拟开关切换驱动信息,实现了对气体浓度的分时检测。此外,专为系统设计了上位机界面。将浓度数据通过串口上传至上位机后,可以将数据绘制成可视化图表。经过实验测试,系统稳定性高于95.3%,系统稳定性好,显示界面直观。系统指标满足设计需求。 展开更多

关键词 甲烷 二氧化碳 TDLAS STM32H750

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基于XC6SLX16的TDLAS气体检测激光驱动系统 被引量：3

15

作者 王彪 俞泳波 +2 位作者 薛金波 张瑞 程林祥 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第11期11-14,共4页

TDLAS技术作为一种快速、准确、高精度的气体检测手段,可用于多种极端环境中的气体测量以及人体呼气检测等领域。本文设计了一种基于XC6SLX16的TDLAS气体检测激光驱动系统,采用FPGA芯片XC6SLX16为主控,在FPGA内部利用直接数字合成的方... TDLAS技术作为一种快速、准确、高精度的气体检测手段,可用于多种极端环境中的气体测量以及人体呼气检测等领域。本文设计了一种基于XC6SLX16的TDLAS气体检测激光驱动系统,采用FPGA芯片XC6SLX16为主控,在FPGA内部利用直接数字合成的方式产生激光器所需要的驱动信号。并研制了输出范围数控可调的压控恒流源电路,可以通过FPGA设置不同档位的电流输出,使得驱动系统可以满足不同激光器的需求。同时,系统使用USB的方式进行通信,通过上位机配置系统工作时的各项参数,提高了系统的易用性和灵活性。 展开更多

关键词 XC6SLX16 TDLAS 激光驱动 呼气检测

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基于Zynq的TDLAS激光器温度控制系统研究 被引量：2

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作者 王彪 张瑞 +1 位作者 尹红贺 王志哲 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第10期6-9,共4页

针对使用TDLAS技术检测CO_(2)气体,本文设计了基于Zynq的激光器温控系统。系统选用XILINX-7000系列XC7Z020芯片作为主控单元,利用其独特的PS(Processing System)和PL(Programmable Logic)架构,使用PS端的FPU(floating point unit)进行... 针对使用TDLAS技术检测CO_(2)气体,本文设计了基于Zynq的激光器温控系统。系统选用XILINX-7000系列XC7Z020芯片作为主控单元,利用其独特的PS(Processing System)和PL(Programmable Logic)架构,使用PS端的FPU(floating point unit)进行浮点数据运算,通过Block RAM共享片内数据缓存,使得PL端可以直接获取PS端数据并进行高速PID运算。主控单元通过驱动AD7124-4芯片获得激光器的实时运行温度,将实际温度与目标温度进行高速PID运算后得到TEC驱动信号,改变TEC芯片LT8722的输出电压值,实现对激光器温度的动态调节。经过实际测试,该系统可以稳定、高速的对激光器进行温度控制,控温精度可达到±0.01℃。 展开更多

关键词 TDLAS Zynq CO_(2) PID控制

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菲涅耳衍射实验的模拟与仿真 被引量：4

17

作者 梁兰菊 《枣庄学院学报》 2008年第5期40-44,共5页

基于MATLAB设计向导GUI开发出的仿真试验具有图形用户界面好、使用方便等特点.本文首先介绍了菲涅耳衍射的基本原理,然后结合具体试验介绍了利用MATLAB的GUI设计向导制作菲涅耳衍射仿真试验的方法及过程,并用实验验证上述数值计算的正确性.

关键词 MATLAB GUI 菲涅耳衍射 仿真试验

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基于DSP的DFB激光器驱动电源设计 被引量：2

18

作者 胡叶民 《激光杂志》 CAS 北大核心 2015年第1期82-84,共3页

为了满足痕量气体检测系统对高精度激光器驱动电源的需求,基于DSP的高速运算性能,通过内环模拟反馈与外环PID控制算法相结合的双反馈模式来达到精确控制激光器驱动电流的目的,设计了一种基于DSP的DFB激光器驱动电源。以中心波长为1651nm... 为了满足痕量气体检测系统对高精度激光器驱动电源的需求,基于DSP的高速运算性能,通过内环模拟反馈与外环PID控制算法相结合的双反馈模式来达到精确控制激光器驱动电流的目的,设计了一种基于DSP的DFB激光器驱动电源。以中心波长为1651nm的DFB激光器进行驱动性能测试,线性度达到99.996%。连续50小时不间断工作,驱动电流的波动幅度仅有0.004m A,为DFB激光器在痕量气体浓度检测方向提供了有力保障。 展开更多

关键词 痕量气体检测 DSP DFB激光器 驱动电源

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GPS定位系统的研究与产品试制 被引量：2

19

作者 陈金龙 沈相国 《杭州电子科技大学学报（自然科学版）》 2006年第5期76-80,共5页

该文介绍了一个GPS定位系统的研究与产品试制,其中包括三部分内容,首先介绍了以MCU为核心的手持式客户端定位子系统,然后介绍了用GPRS传输定位数据的方法,最后介绍了在服务器端如何处理显示定位信息。整个系统通过调试,最终到达了定位... 该文介绍了一个GPS定位系统的研究与产品试制,其中包括三部分内容,首先介绍了以MCU为核心的手持式客户端定位子系统,然后介绍了用GPRS传输定位数据的方法,最后介绍了在服务器端如何处理显示定位信息。整个系统通过调试,最终到达了定位信息在客户端的简单显示和在服务器端与特定地图结合的复杂显示的目的。 展开更多

关键词 全球定位系统 通用无线分组业务 无线数据传输

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基于深度学习的嵌入式CO_(2)浓度反演算法实现 被引量：1

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作者 王彪 杨子腾 +4 位作者 卞广雨 王冠懿 赵奕飞 薛金波 程林祥 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第5期42-46,共5页

以CO_(2)为主的温室气体排放使得全球变暖,严重影响生态环境,2021年习近平主席在二十国集团领导人峰会上提出“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”,因此精确检测CO_(2)气体浓度具有重要研究意义。由于CO_(2)气体吸收... 以CO_(2)为主的温室气体排放使得全球变暖,严重影响生态环境,2021年习近平主席在二十国集团领导人峰会上提出“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”,因此精确检测CO_(2)气体浓度具有重要研究意义。由于CO_(2)气体吸收谱线的展宽受到气体压力、温度等因素影响,导致TDLAS气体检测系统测量结果误差增大,因此本文结合HITRAN数据库仿真,提出了基于BP神经网络深度学习的CO_(2)浓度反演算法和嵌入式实现方法,实现了对气体浓度的补偿,为嵌入式浓度反演算法设计提供理论依据。该算法可以移植到STM32F407中,经过测试,气体浓度的检测误差小,有效提升了气体检测精度,此方法同样适用于TDLAS型的其他气体检测应用场景中。 展开更多

关键词 CO_(2) BP神经网络 浓度反演 STM32F407

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