高准确度（精选7篇）
高准确度 篇1
1 引言
随着雷达、通信和遥测等领域的快速发展, 相关射频和微波测试技术也越来越重要, 对绝对电平和相对电平测量的准确度要求也随之不断提高。其中, 测试仪器的测量原理分析、选型和系统配置、不确定度论证和校准方法, 以及对信号源绝对电平的测量方法、衰减器的相对电平测量方法等, 是测量人员需要了解和解决的问题。
2 功率电平测量
一般可以采用功率计、频谱仪和接收机等仪器对信号电平进行测量, 如何选择合适的仪器进行测量要根据不同的使用情况确定。
2.1 功率计电平测量
功率计是目前业内公认的较为准确的功率电平测量设备, 绝对功率电平测试不确定度一般小于0.1 dB, 线性误差一般小于0.02 dB。但是功率计动态范围较窄, 一般为40～90 dB的动态范围, 可测量信号电平范围通常在+20～-70 dBm。
2.2 频谱分析仪电平测量
频谱分析仪通常用来测量一定频段内的频谱, 包括信号频率和电平值。频谱分析仪的绝对电平和相对电平测试动态范围较宽, 但是由于频谱仪元器件频响以及线性度原因, 电平测量误差较大, 因此, 虽然频谱分析仪在较低频段 (3 GHz以下) 电平测量不确定度可达0.3 dB以下, 但是在26 GHz以上的高频段, 测量不确定度就可能达到2 dB以上。
2.3 测量接收机电平测量
目前, 对于信号源电平测量, 提高电平测量范围和准确度的一种常用方法是采用功率计与频谱分析仪联合测量的办法, 具体如下:
在一个固定频率点上, 信号源选择一个参考电平 (如0 dBm) 输出;应用功率计对此信号进行测试, 测试结果作为基准值;再用频谱分析仪对此信号进行测试, 将测试结果与基准值之差作为测试修正系数;改变信号源输出电平, 用上一步的修正系数对频谱分析仪读数进行修正, 即为实际测试结果。
然而, 简单采用功率计与频谱分析仪联合测量的方法仅仅部分修正了频响误差。由衰减器带来的量程误差、滤波器变化带来的频响误差, 并没有进行修正, 因此, 这种改善是无法满足高准确度测量要求的。
测量接收机在上述方法的基础上, 通过测试值比较和传递的办法, 将功率计的准确功率测量结果传递给接收机, 保证接收机绝对功率测量值的准确性。同时通过范围调整和自动校准的办法保证接收机的线性度, 修正量程误差和频响误差。
因此, 高性能测量接收机可以在150 dB动态范围内, 可测量的弱信号可达-120 dBm甚至更低, 进行精确测量, 全量程线性度可达0.01+0.005 dB/10 dB, 绝对功率的测量准确度近似于功率计。
典型测量接收机采用多机一体化设计, 内置功率计、电平测量接收机等模块, 执行高准确度的电平测量任务, 罗德与施瓦茨公司的FSMR测量接收机即是这种设计, Agilent公司的N5531S测量接收机则是由内置测量接收机专用软件的PSA高性能频谱分析仪、P系列功率计组成的一个高准确度综合测量系统, 二者有异曲同工之处。
3 用接收机进行功率电平计量
按上文所述, 进行信号源电平校准时, 被测信号需要输入功率计和频谱仪两个端口, 具体实现方法有三种:
方法1:通过手工方式分别连接功率探头和测量接收机。这种方法的优点是可以达到接收机的最大动态范围, 缺点是要在测量接收机和功率计之间多次切换测试端口, 测试起来很不方便, 比较费时, 而且多次连接导致端口间也会产生磨损, 降低接头的使用寿命。
方法2:采用同轴开关。如Agilent 8902测量接收机采用的11722A功率探头, 把同轴开关集成在功率探头里。这种方法的优点是测量非常方便, 缺点是由于开关切换时的反复动作, 容易产生磨损, 降低使用寿命。
方法3:采用功率分配器的方法。如Agilent的N5532A功率探头集成了功率分配器, 把N5532A单端输入口连接到被校准的信号源上后, 功率分配器会把被测信号一分为二, 一部分信号被传送到功率探头, 另外一部分信号被传送到内置#233测量接收机专用软件的PSA频谱分析仪。这样, 使用同一个测试端口, 就能进行准确功率测量, 又能进行其他测量接收机测试。省去测试端口的切换时间, 可以大大提高测量的效率。这种方法在三种方法中损耗最小, 且重复性好, 在进行信号源电平测量方面要优于其他两种方法。
4 功率电平测量不确定度分析
4.1 绝对功率电平的测量
绝对功率电平测量是信号源的输出功率测量的必选项目, 由功率计模块与功率探头来完成测量, 测量结果即可作为调谐射频电平测量的参考值。
根据测量涉及的不同功率量程, 主要测量不确定度来源:功率线性度 (高功率电平) 、功率探头校准因子 (中功率电平) 、功率噪声 (低功率电平) 。
4.2 调谐功率电平的测量
有了绝对功率电平作为参考, 测量接收机可以执行动态范围较宽的调谐功率电平测量任务, 这时的测量不确定度主要来源于测量接收机线性度、量程切换误差、信噪比、阻抗失配和仪器测量分辨率等方面。
(1) 测量接收机线性度:由于测量接收机内部的混频器、滤波器、A/D转换器等元器件自身工作非线性原因, 带来测量接收机的非线性测量误差, 不过目前高端接收机都采用了先进的器件和技术, 可以通过设置获得最佳的线性度。
(2) 量程切换误差:测量接收机在电平全量程范围内测量时存在量程切换误差, 主要是由测量接收机输入衰减器因不同量程切换引起。以AgilentN5531S为例, 对于满量程的测量, PSA需要改变设置在三个不同的功率点, 因此量程切换时的校准可以减小量程切换过程中所带来的测量不确定度。如图1所示。
(3) 阻抗失配:在进行信号源输出电平计量时, 阻抗失配有两方面, 一是在绝对功率测量时, 功率探头与被测设备之间的驻波比 (VSWR) 会产生测量不确定度;二是信号源输出端与接收机输入端接口间阻抗失配原因, 由信号源输出端失配和接收机输入端失配共同构成, 其影响直接与待测信号源和接收机间驻波比有关。可以通过给测量接收机输入端增加合适衰减器来改善输入端阻抗失配驻波比。
(4) 信噪比 (SNR) :当被测信号较小并与仪表底部噪声接近时, 很容易被噪声“淹没”, 所带来的不确定度是任何仪表都不能避免的。由图2可以看出, 为了减小测量不确定度, 需要较高的信噪比。
5 信号源输出功率电平测量不确定度的评定
5.1 信号源输出功率电平测量不确定度分量
5.1.1 测量重复性引入的标准不确定度u1
其中, x1为每次测量值, 为测量平均值, n为测量次数。
5.1.2 校准因子引入的不确定度u2
功率探头校准因子的校准, 由上级计量机构给出的校准因子的不确定度为a, k=2, 则u2=a/2。
5.1.3 功率线性度引入的不确定度u3
以N5532A功率探头组件 (opt518, -30～-20 dBm, 10 MHz～18 GHz) 为例, 不确定度为a, 服从均匀分布,
5.1.4 射频量程转换引入的不确定度u4
假设a=0.02 dB/10 dB, 服从均匀分布, k=,
5.1.5 因失配引入的测量不确定度u5
在整个频率测量范围内, 被测信号源的输出驻波比通常≤1.5, 测量系统功率计或测量接收机的输入驻波比通常≤1.2, 按最大误差极限考虑, 首先分别求出输入、输出的反射系数和失配误差极限值。
信号源输出反射系数: (1.2-1) / (1.2+1) =0.09接
接收机输入反射系数: (1.5-1) / (1.5+1) =0.2
失配误差极限值分别为:[1/ (1-0.2×0.09) ]2-1=3.70
[1/ (1+0.2×0.09) ]2-1=-3.50,
取其最大作为区间半宽, 即a=3.70, 按反正弦U形分布则失配影响是单个电平的倍数。
取k=, u5uB4=2a/kj, u5 (d B) =10log (1+uB4) =0.227 dB
5.1.6 测量分辨率引入的不确定度u6
假设接收机测量功率电平时分辨率为0.001 dB, 3个字的代表量为a=0.003 dB, 服从均匀分布, k=, u6=0.0017 dB。
5.2合成标准不确定度uc
6 调谐射频电平测量的不确定度的评定
6.1 调谐射频电平测量不确定度分量
6.1.1 测量重复性引入的标准不确定度u1
其中, xi为每次测量值, 为测量平均值, n为测量次数。
6.1.2 校准因子引入的不确定度u2
6.1.3 中频量程改变引入的不确定度u3
中频量程的改变所引入的量值的改变为± (0.02～0.05) dB, 则a= (0.02～0.05) dB, 服从均匀分布, k=, u3= (0.012～0.03) dB。
6.1.4 射频量程改变引入的不确定度u4
射频量程的改变所引入的量值的改变为± (0.04～0.06) dB, 则a= (0.04～0.06) dB, 服从均匀分布, k=, u4= (0.024～0.036) dB。
6.1.5 混频器线性度引入的不确定度u5
由于混频器在电平为0 dBm参考的线性度为0.018 dB, 则a=0.018 dB, 服从均匀分布, k=, u5=0.011 dB。
6.1.6 检波器线性度引入的测量不确定度u6
由于检波器在电平为0 dBm参考的线性度为0.01d B/10 dB, 则a=0.01 dB, 服从均匀分布, k=, u6=0.006 dB。
6.1.7 频率偏移引入的不确定度u7
由于频率偏移调谐频率点中心频率的影响为0.05 dB/kHz, 以1 kHz计算, a=0.05 dB, 服从均匀分布, k=, u7=0.03 dB。
6.1.8 噪声引入的不确定度u8
由于噪声的影响量为0.018 dB, 即a=0.018 dB, 服从均匀分布, k=, u8=0.011 dB。
6.1.9 因失配引入的测量不确定度u9同5.1.5。
6.1.1 0 3L SD引入的测量不确定度u10同5.1.6。
6.2 合成标准不确定度
6.3 扩展不确定度U
7 结语
使用测量接收机可以有效地在较大动态范围内对功率电平进行准确测量, 但要得到完美的测试结果需要结合实际情况, 尽可能地考虑到各种影响因素。进行信号源输出功率计量活动时, 需要了解测量接收机的工作原理, 才能进行合理的测试设置和校准, 从而获得准确的电平测试结果。另外, 虽然在测试中我们所用仪器的阻抗一般为50Ω, 但实际使用的设备一般都会有误差, 造成阻抗失配, 形成反射和驻波, 产生失配误差, 因此, 在对信号源功率电平测量进行不确定度评定时, 失配误差是主要被考虑的因素。
参考文献
[1]张志欣.测量不确定度在无线电测量中的应用[J].中国计量, 2003 (7) :61.
[2]韩桂芬.采用频谱分析仪测量信号源功率电平及校准不确定度[J].现代电信科技, 2006 (5) :49-51.
[3]陈峰.高精度电平测量及分析[J].计量技术, 2007 (1) :16-18.
[4]周娜.信号发生器检定装置不确定度评定[J].计量与测试技术, 2009 (5) :92-94.
高准确度 篇2
92%的准确率成制胜法宝
细看金同学的成绩单，综合一项为0分叫人诧异。原来，由于考试时间来不及，金同学没有完成篇章阅读、词汇阅读、完形填空(占总分值比例的35%)就交卷了，而在剩余的461.5分中，则一口气拿了427分，准确率超92%。
说起这个考分，金同学有点不好意思，她说这是意料之外，也是情理之中，
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金同学平时的英语成绩很不错，考试平均分都在95分以上，参加过浙江省的几个英语竞赛而且拿过奖，更难能可贵的是她在大一时就拿到了“中级口译资格证书”，这次四级考试完全是因为没控制好时间，发挥失常了。
“其实四级考试基本上所有人都来不及完成，就看准确率了。很多同学片面追求速度而忽略了准确率，这是不可取的。”当然，金同学也表示在今后的训练中会加强做题速度的锻炼，争取在六级考试中考取高分，不再犯同样的错误。
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高准确度 篇3
摘要：本文通过系统工程的原理和方法，对高速铁路接触网工程的整个施工过程的精确度控制进行简要论述，分析目前高速铁路触网工程施工技术的现状及其精确度控制要点。重点推荐使用精测网进行精确测量、计算、安装和调整的施工技术，从人工、机械、材料、进度控制方法和环节等方面提出有效提升施工精确度的措施，并加强专业间的衔接工作，实现高速铁路接触网工程的高精确度施工。
关键词：高速铁路；接触网工程；精测网；高精确度；施工技术
引言
高速铁路工程在施工时必须严格按照高安全性、高可靠性、高精度性和高平顺性、高稳定性，这五高的要求进行施工操作。高速铁路与普速铁路在进行接触网工程施工时，最大的施工要求区别就在于精确度，高速铁路的精确度要求远比普速铁路要高出许多，因而在进行高速铁路的接触网工程施工时，必须确保其高精确度，抓住精确度的控制要点，把握核心部分，凭借精密的测量技术和科学合理的施工流程以及专业的施工队伍，实现高速铁路接触网的高精度。
一、高速铁路触网工程施工技术现状分析
随着电气化铁路的迅猛发展，高速铁路逐渐进入人们的生活，各大城市高铁遍布，（由图一中国高铁城市网络示意图可知）我国在不断引入他国先进施工技术和高科技材料的同时，研发了一批接触网新设备，对提升高速铁路接触网施工的精确度有一定的促进作用，因而受到人们的广泛青睐。在此背景下，现有的一部分接触网施工技术已无法满足高精确度的施工要求，加之就算满足进度要求，还是存在一些问题，主要表现在以下两个方面：
1.1施工队伍方面
高速铁路接触网工程的施工人员主要分为两个层次，即数量较少的工程技术人员和管理人员为第一层，数量较多的一线作业人员为第一层，其中第一层人员多为高学历的高素质人才，而第二层大多未受过教育或者受教育水平较低，而且农民工居多，相对的文化素养和专业水平也较差。因而在实际施工中，就不免出现一些人为造成的误差，从而直接影响到接触网工程的施工精确度。此外，施工装备落后也是另一个阻碍接触网工程施工精确度提升的重要原因。目前，我国的许多高铁接触网施工单位的的施工设备与发达国家相比，其性能和新旧程度、以及自动化等方面都还有所不足，而从国外引进先进设备的能力也有限，此外检测仪器和装置的精确度也是引发施工误差的根源。
1.2施工标准和施工技术方面
（1）施工技术较落后：从我国目前的综合情况来看，国内除极少部分的施工单位外，绝大多数施工单位的施工技术和施工工艺还停留在传统水平，这与当前高速铁路接触网施工技术的迅猛发展产生了矛盾，施工传统工艺技术得到的施工成果，自然达不到当今水平的要求。（2）施工技术标准不够协调：高速铁路接触网施工和铁路路基、铁轨的施工技术标准存在较大的分歧，导致技术标准出现严重的不协调问题。铁轨轨面的标高是接触网施工的基准点，然而实际情况中我国铁路轨道允许的施工偏差比较大，这就导致接触网工程的质量难以满足施工要求。（3）技术规范不合理：目前，我国还缺乏一套可行性较高的电气化铁路施工标准，现存的通用且标准的施工规范较少。另外，高速铁路接触网的施工操作规范也不够完整，大部分施工单位在进行施工操作时较为随意，容易增加接觸网施工误差的频率，从而严重降低接触网施工的精确度，容易对行车安全造成一定威胁，因而必须建立一套完备的高速铁路接触网工程施工操作规范，用以规范施工队伍的施工行为。
图一 中国高铁城市网络示意图
二、高速铁路触网工程施工精确度控制关键点分析
2.1应用精测网
精密测量在保证高速铁路建设质量的环节中是最重要的基础条件之一。接触线高度、拉出值等集合参数都是以轨道集合参数为基准的，因而在新建高速铁路接触网工程时，从支柱基础的定位测量、腕臂测量计算安装和吊弦测量计算安装、接触线监测精调等内容都应以线路轨道横、纵断面设计图为依据，而且接触网和线路轨道专业测量都应当采用统一的坐标——精测网，以此作为双方施工和运营期间共同遵守的依据。
2.2施工偏差控制要点
施工偏差控制是整个高速铁路接触网施工过程的核心部分，对精确度的要求越高，就越要加强对施工偏差的控制，在此之前，必须明确施工偏差控制的要点。（1）材料方面：施工所使用的材料，在其生产制造时便会有一定的偏差，在使用时必须将这部分误差考虑在内。例如，在编制腕臂计算软件程序和进行腕臂计算时，都要将绝缘子材料的生产制造公差考虑在内，在腕臂预配时将由制造公差造成的这部分影响消除，防止累计施工偏差出现。（2）施工方法方面：包括施工工序流程和施工计算软件在内的施工工艺和技术，都要进行偏差控制。例如，为防止附加后悬挂架设后出现支柱倾斜值变化致使已调整的接触悬挂位置改变的情况，应当在附加悬挂架设结束后再进行支柱相关参数的测量，特别在曲线地段和接触网设计张力较大时需要更加注意。（3）环境方面：施工环境对施工偏差也有一定的不利影响。例如，超声波正在空气中的传播速度与环境的温度具有一定的函数关系，接触网施工所使用的超声波式测量仪器从室内存放环境到室外测量现场，至少需要10分钟以上的时间，来适应现场的环境温度，若未适应现场温度变化，测量误差容易超标。
图二 高铁接触网系统
三、提高高速铁路触网工程施工精确度的方法
3.1控制接触网施工偏差的方法
首先，需要对施工人员的施工偏差进行控制，可以使用人员分组的方式，以接触网施工的特点为基准，分析各人员自身的特色，将施工人员分配为不同的专业化作业组：测量组、计算组、预配租、基础施工组等等。经假以时日，经过多次重复的作业，各组人员的操作技能便能得到极大的提升。其次，需要对机械的偏差进行控制，没有先进的施工设备和检测仪器，无论技术水平多高，总会出现较大偏差，严重影响工程的精确度。再其次，对施工材料的偏差控制也有很大意义，不能忽略由施工材料在生产制造时与生俱来的偏差，在使用时必须将其考虑在内，尽量消除影响。此外，还需加强对施工方法的偏差控制，这点是重中之重，要避免使用不达标或者不科学的施工工艺。最后，对施工周围环境的控制也不能忽视，即应当注意周围环境对施工偏差的影响。
3.2消减接触网施工偏差叠加的技术
多道工序施工偏差叠加，会使工程的最终偏差超过允许偏差的最大值，从而导致所有工序必须重头再来。消除接触网施工偏差叠加的技术主要有三种：（1）避免量值传递时叠加累计偏差控制技术；（2）阶段施工偏差控制技术；（3）计算偏差控制技术。由于接触网的各个子系统之间存在相互影响作用，为达到提升施工精确度的目的，腕臂和吊弦长度计算软件不宜使用解析几何式数学模型，而应尽量使用力学式数学模型，同时对施工过程的人员、机械、材料、工艺各个环节进行偏差控制，消除或减少叠加的偏差。
四、结论
高速铁路接触网建设是一项复杂的工程，要想进一步提升其精确度，必须从各个施工环节的细微之处着手，防止较大偏差出现，并减少细小偏差。使用科学合理、先进的施工技术，选用熟练可靠的施工人员，购置先进的施工设备，这样才能保证高速铁路接触网施工的精确度。
参考文献：
[1]张建昭.高速铁路接触网工程高精确度施工技术分析[J].黑龙江科技信息，2013-02-25
[2]王哲浩.高速铁路接触网工程高精确度施工技术探讨[J].铁道标准设计，2011-03-20
高准确度 篇4
1 高氯废水COD测定中的干扰
由高氯废水的特异性可知, 在高氯废水中的cl离子含量明显较高。如果使用一般的方法来对高氯废水进行COD测定, Cl离子随着回流过程, 逐渐受到氧化, 使得整个高氯废水中的含氧量大大提升, COD测定的数值也随之有了明显的提升, 测量结果发生较大的偏差, 测试人员不能了解到具体的污染情况, 因此, 对于高率废水COD的测定, 一定要尽可能排除Cl离子的干扰。
2 提升高氯废水COD测定的方法
2.1 硝酸银沉淀法
硝酸银沉淀法中使用到的仪器和试剂主要有离心机、酚酞溶液、氢氧化钠溶液、硝酸银溶液等。测定原理是Ag离子能够与Cl离子生成Ag Cl沉淀, 然后根据沉淀的量来测定Cl离子的含量。在基本测定了Cl离子的含量的含量后, 还要再加入充足的硝酸银固体, 在经过离心机离心处理后, 取出溶液中的上清液来进行检测, 能够测定出COD的数值。但有研究发现, 如果高氯废水中的Cl离子含量太高, 甚至其质量浓度达到了10000mg/L时, 硝酸银沉淀法在测定COD中也会出现偏差。此外, 使用硝酸银的成本较高, 在Cl离子超高质量浓度的溶液中, 生成Ag Cl沉淀需要耗费大量的硝酸银, 并且后期还需要继续使用较多的硝酸银固体, 整体的检测成本是非常高的, 在处理大范围的高氯废水COD检测中并不适用。
2.2 密封消解法
密封消解法中主要使用的仪器和设备有COD消解装置、酸式滴定管10ml、高锰酸钾标准溶液、草酸钠标准溶液等。检测的原理是在酸性环境下, 将高锰酸钾标准溶液放置到待测溶液中, 并发生了加热反应, 再向溶液中加入草酸钠标准溶液, 此时, 草酸钠标准溶液能够将加热反应后剩余的高锰酸钾标准溶液进行还原。还原完成后在使用质量浓度为0.02mol/L的高锰酸钾溶液滴入草酸钾溶液中, 一直到溶液变为微红色才停止, 根据最终的体积来测定COD。而对于含Cl离子较高的溶液中, 一旦Cl离子的浓度超过了400mg/L后, 检测的数值会发生明显的偏差, 有时误差甚至会高达3%以上。这是在因为高质量浓度的Cl离子溶液中, 对还原反应等的发生会产生较大的影响, 最终测量的COD也不准确。
2.3 银柱法
银柱法同样运用了Ag离子能够与Cl离子生成Ag Cl沉淀的原理, 在溶液中生成的沉淀之后, 再使用732树脂来作为载体, 对其进行酸化处理。酸化处理能够帮助溶液在后面更好的发生置换反应, 酸化完后后, 在溶液中加入适量的硝酸银溶液, 在浸泡硝酸银溶液的过程中, Ag离子能够与H离子发生置换反应, 然后Cl离子与Ag离子形成的沉淀被固定在树脂中, 待测溶液中的Cl离子基本得到了清除。但同样, 这个检测方法会耗费大量的硝酸银和树脂, 检测的成本较高。
2.4 分段测定法
分段测定法首先是使用浓度较低的重铬酸钾来作为氧化剂, 将高氯废水中的Cl离子进行氧化, 经过氧化后, 高氯废水中的Cl离子浓度会大大降低, 然后使用邻苯二甲酸氢钾与氯化钠来配置100ml的标准液, 分别对不同Cl离子质量浓度 (2000mol/L、4000mol/L、8000mol/L、12000mol/L) 的标准水样进行检测, 在检测过程中, 还要加入硫酸汞, 剂量约为0.4g, 然后再加入消解液, 使用的消解液最好是选择重铬酸钾, 且浓度也根据标准液量的不同而不同, 标准液为20ml时, 使用0.25mol/L的重铬酸钾;标准液为10ml时, 使用0.05mol/L的重铬酸钾;标准液为5ml时, 使用0.025mol/L的重铬酸钾。然后再使用不同浓度的硝酸亚铁来进行滴定, 浓度分别为0.10mol/L、0.02mol/L、0.01mol/L。
根据实验观察, 在整个检测的过程中, 只要保障使用低浓度的重铬酸钾 (<0.25mol/L) , 且Cl离子的浓度在2000mol/L~15000mol/L, 均能够测得较准确的结果, Cl离子对整个检测工作的干扰降低。
2.5 氯耗氧曲线矫正法
氯耗氧曲线矫正法的检测原理是根据氧化剂浓度、酸度等之间的变化情况, 通过制定Cl离子浓度与COD之间的曲线图来进行分析, 能够准确测定高氯废水的COD。检测过程中, Cl离子是会被重铬酸钾氧化的, 因此, 首先要对氧化的速度进行测定, 然后结合氧化速度, 制定Cl离子耗氧曲线。同样, 不同质量浓度 (2000mol/L、4000mol/L、6000mol/L、8000mol/L) 的Cl离子溶液中, 检测出表观COD分别为651.5mg/L、1103.2mg/L、1158.2mg/L、2014.0mg/L;对应的真实COD分别为202.5mg/L、204.7mg/L、207.2mg/L、205.8mg/L, 相对误差不超过2.5%。
高精确度皮带秤的最新进展 篇5
根据对国内电子皮带秤应用的状况分析, 电子皮带秤按用途大体可分为税控秤、过程监控秤、配料秤、计量秤和贸易结算秤。税控秤主要用于中小型矿山出矿量的积算, 以便税务部门根据出矿量计算纳税数额, 对计量精确度的要求在2%～10%之间;过程监控秤主要用于工艺过程参数的监视, 对计量精确度的要求在1%～3%之间;配料秤主要用于定量给料或配比给料, 对计量精确度的要求在0.5%～2%之间;计量秤用于企业重要原材料计量或企业内部的经济核算, 对计量精确度的要求在0.25%～0.5%之间;贸易结算秤用于企业之间往来物料的计量, 对计量精确度的要求在0.1%～0.25%之间。虽然从数量上来讲, 计量
精确度要求为0.1%～0.5%之间的计量秤和贸易结算秤应用较少, 但用户对高计量精确度皮带秤的需求迫切。这部分秤如果用得好, 所带来的经济效益是最显著的[1]。
以国内某钢铁有限公司为例, 1998年投入运行时每年约500万t矿石从水路进入厂区。长期以来, 由于一直缺少对每船物料准确计量的手段, 物料量只能根据装载船的吃水线深度 (通常称为水测) 来计算, 这给企业准确计算成本和贸易结算带来了很大的不利, 按当时的矿石价格计算, 1%的矿石量价格为1 500万元, 用水测方法进行计量, 误差超过1%。2000年, 曾在卸船机上采用了利用动态轨道衡原理设计的计量装置, 虽然检定精确度为1%, 实际使用时的计量精确度只能达到2%～3%, 无法满足计量结算的要求。2002年, 此公司自动化处自行设计、制作、安装、调试了电子皮带秤, 并通过了相关计量测试机构的检定, 准确度等级为Ⅲ级 (按当时的检定规程JJG650-90规定, Ⅲ级最大允许误差在检定时为0.5%, 在使用中的抽查为1.0%) , 初步达到使用要求, 但设计人员对此并不满足, 希望在该厂条件下能应用更高计量精确度的电子皮带秤[2]。
类似的沿海、沿江企业数以千计, 有大量的矿石、煤炭、砂石等类需要贸易结算计量的物料, 也迫切希望能应用高计量精确度的电子皮带秤。
1高计量精确度对电子皮带秤的要求
国内外电子皮带秤生产厂家和用户一直都在寻求如何才能做到使电子皮带秤达到高精确度, 高精确度要求促使技术人员对皮带秤进行了各种改进, 以下给出的是其中一部分。
1.1改进秤架结构[3]
皮带秤秤架结构的改变分为2种。 (1) 秤架结构形式不变, 增加托辊组数。从简单的单杠杆单托辊式秤架结构, 发展到单杠杆双托辊式秤架结构和单杠杆3托辊式秤架结构。 (2) 改变秤架结构形式。从单杠杆式秤架结构, 发展到双杠杆式秤架结构, 进而发展到悬浮式秤架结构。改进秤架结构无疑收到了巨大的效果, 比如美国萨尔 (Thayer) 公司就提供了如图1所示的不同称重托辊组数的单杠杆式、双杠杆式秤架的精确度和试验间隔周期的关系曲线 (前提是秤架安装符合萨尔公司的技术要求) 。
1—单杠杆单托辊式;2—单杠杆双托辊式;3—单杠杆3 托辊式;4—双杠杆4托辊式;5—双杠杆6托辊式
由图1可见, 就结构形式及称重托辊组数来说, 单杠杆式秤架的精确度要比双杠杆式秤架的精确度低, 称重托辊组数少的秤架精确度要比称重托辊组数多的秤架低;就试验间隔周期来说, 长试验间隔周期的精确度要低一些。
1.2采用高精确度的称重传感器和测速传感器
除了秤架和二次仪表以外, 直接影响电子皮带秤精确度的是称重传感器和测速传感器, 目前称重传感器普遍能达到0.02%～0.03%的高精确度, 大体能满足电子皮带秤整体精确度0.1%～0.25%的需要。
测速传感器与称重传感器稍有不同, 它不存在因皮重和留有余量等引起的有效测量范围问题, 所以测速传感器的检测精确度在0.05%～0.1%就能满足电子皮带秤整体精确度0.1%～0.25%的需要。但是目前绝大多数厂家均未提供测速传感器的检测精确度指标, 对不同结构形式或不同安装方式下测速传感器检测精确度对比的详细数据也未见到。
1.3良好的安装环境
由于国外的皮带秤生产厂家大都深知安装环境对高精确度皮带秤的重要性, 所以在提供皮带秤精确度指标的同时都不约而同地附带一个条件:秤架安装环境符合本公司的技术要求。归纳一下国外皮带秤生产厂家对安装环境提出的要求, 重要的有以下几点:给料均匀、皮带速度较慢、皮带输送机的长度适中, 皮带输送机断面为平直形、托辊的槽形角不大于35°、有皮带张力自动调整装置、下料点固定、秤架支撑牢固等。
1.4精心安装
高精确度的皮带秤应该看作是一台“精密仪器”, 随便找个人马虎地安装, 肯定不行, 即使由有一定安装经验的老师傅安装, 不认真去做也不行。国内外的皮带秤生产厂家均对如何安装提出了一系列的要求, 例如如何选择安装位置、如何挑选托辊、如何进行准直性校准、如何加固秤架、如何安装测速传感器等。
1.5完善的校验制度
电子皮带秤属动态计量仪表, 干扰因素较多, 在使用过程中需要经常进行校验才能保证其精确度。如图1所示, 在数d至数十d这样一个较短的时间范围内, 其误差就可能增加一倍到数倍。而对皮带秤来说, 校验是以物料试验为基础的, 方式众多的模拟试验 (如电信号试验、挂码试验、链码试验、循环链码试验等) 只能是物料试验的补充, 其模拟试验的修正系数也必须以物料试验为基准求出。
但是在绝大多数生产现场并不具备完善的物料试验条件, 例如无法提供可作为控制衡器使用的电子料斗秤、电子汽车衡、轨道衡或其它衡器。20世纪80年代到90年代, 国内电力部门曾大力推广在安装于物料输送流程里的电子料斗秤进行物料试验, 但也存在增加的附属设备多、综合投资大、占用空间高度和面积大、物料转运节点多等问题, 应用效果并不满意。所以当循环链码问世后, 新建的火电厂又毫无例外地放弃了电子料斗秤, 而采用循环链码的方式作为皮带秤校验的主要手段。但循环链码仍然离不开物料试验, 而且它本身的投资数十万元也令不少用户望而却步。
1.6在线诊断
皮带秤属于无人自动操作设备, 当皮带秤出了故障时, 如果是没有了测量信号、看不到物料瞬时流量信号等这类故障, 用户可能会及时发现, 但如果是各种显示值都还有, 只是计量不准, 那往往要到下次校验后才能发现。不管故障发现的时间长短, 在多数情况下无法做到故障的在线诊断。
早在20世纪80年代, 在挪威纳尔维克海港安装的高精确度皮带秤系统里就同时安装了两台8组称重托辊的计量皮带秤, 这两台计量皮带秤有独立的秤架、信号通道、记录指示仪表和操作选择器等, 但在两台秤之间还有一台差分计数器, 可对两台计量皮带秤的称重结果随时进行比较, 要求偏差在±0.25%以内。当两台计量皮带秤称重结果的偏差超过±0.25%时, 要停机进行检查或调整, 检查或调整后再经实物试验, 所得到计量皮带秤与标准静态料斗秤的计量结果相差要小于±0.1%才算合格, 也才能继续投入计量工作。国内山西新元自动化仪表有限公司ICS-SXF系列双整体悬浮式秤架由2台独立的4托辊整体悬浮式秤架组成, 系统可随时比对2台秤架的检测数据, 从而判断称量结果是否正常, 一旦2台秤架的检测数据差值超过允许误差, 即可给出报警信号提醒操作人员去现场检查误差原因。因此, 双秤架的使用的确是实现在线诊断的一种很好的手段。
2国内高精确度皮带秤的最新进展
最近一两年内, 国内有两个厂家开发的新产品涉及到高精确度皮带秤, 声称能达到的精确度都在0.25%左右, 因而引起国内用户的广泛关注。
2.1阵列式皮带秤[4,5]
南京三埃工控股份有限公司新建一套高仿真QPS皮带秤全性能测试中心, 在此基础上2007年该公司研发出阵列式皮带秤, 见图2。
阵列式皮带秤是将N个称重单元 (通常N=8) 顺序串联安装在皮带输送机上, 组成一个阵列。阵列式皮带秤包含3个专利技术:
(1) 阵列式秤架。一种以特定称重单元多组串联布置组成的称重阵列式皮带秤秤架, 通过对阵列数据进行处理可以消除皮带张力的影响, 大幅提高皮带秤称重精确度。
(2) 单点悬浮称重平台。一种新型称重装置。一只称重传感器支撑两组以上的称重托辊, 构成一个称重单元, 结构巧妙, 称重精确度高, 稳定性好, 免日常维护。据介绍, 秤架的重量仅为传统秤架重量的10%～20%。
(3) 工字型单点称重传感器。一种单点悬浮称重平台专用传感器, 结构独特且具有称重精确度高、抗水平力干扰能力强等特点。
阵列式皮带秤具有以下特点:
(1) 称重精确度高。在称重单元N=8时, 皮带秤的实物标定准确度可以长期稳定在0.25%, 实际测试时可以达到0.1%。
(2) 抗皮带张力影响。采用全新的误差理论数学模型, 可以基本克服皮带张力的影响, 因而皮带秤的长期稳定性好。
(3) 安装要求降低。传统皮带秤对称量托辊面的一致性要求很高, 一般要求安装误差要小于0.5 mm, 而实际安装时基本无法做到。阵列式皮带秤对安装的要求则大为降低, 通常用肉眼观察就能满足安装要求, 一般由用户自行安装即可。
(4) 托辊粘料等维护量减少。阵列式皮带秤在托辊粘料后, 一般情况下不需要处理, 对称重也基本无影响, 日常维护主要是清除称重单元积尘和检查托辊转动情况。
2007年6月中化镇江焦化公司在原料煤进厂的19#高架皮带机上安装试用这种皮带秤, 原料煤自码头卸下船后, 经 19#皮带进入料场, 皮带周长904 m, 皮带宽1 m, 皮带速度2 m/s, 前20 m由低至高为倾斜段, 在转为水平段的25 m处安装阵列式皮带秤。
使用效果为连续30 d每天检测1次皮重值, 检测到皮重值的最大值、最小值、平均值分别为0.125 7, 0.124 6, 0.125 2 (这些数值是仪表的一种显示方式, 不具有实际工程单位, 只是用它来观察皮重值的相对变化量) , 其数值变化量约为其他皮带秤的1/4;在校秤系数不作修改的情况下, 2007年10月20日、2007年11月12日和2008年3月6日作了3次实物校验, 误差值分别是-0.14%, -0.24%, 0.17%。校验结果用户非常满意, 也得到煤炭供应商的认可。
南京三埃公司的观点是:影响皮带秤长期稳定性的主要因素是皮带张力与秤架结构的稳定性。通过研究发现:在对阵列式皮带秤各称量单元数据进行处理后可使阵列内部皮带张力影响减少90%以上, 即皮带张力基本得到补偿, 据此原理形成了新的皮带称重误差理论。在上述理论指导下, 原有的皮带秤刚度、托辊偏心度、托辊粘料的影响都可以忽略, 配之以高稳定性的单点悬浮称重平台, 就可实现高精度和高稳定性的皮带称重计量。
2.2电子皮带秤计量校验集成系统[6]
铜陵市三爱思电子有限公司研发的电子皮带秤计量校验集成系统采用了双秤架、成组专用托辊的设计方案, 形成了对皮带输送机的最低设计要求、系统安装的技术规范等技术文件, 此外在该系统中采用了物料棒码叠加法, 提供了可以达到0.25%校准精确度的在线校准方法。
该系统的几个主要特点如下。
2.2.1 双秤架
在1套称量系统中选用2台三托辊秤架 (见图3) , 选用2台秤架是出于以下两点考虑:一是为在线诊断提供基础, 有2台秤架就可以随时比对2台秤架之间的计量数据差值, 一旦计量数据差值
超过预先规定的值, 就需要马上停止计量并对秤架系统进行检查;二是为校验方法提供参照物, 因该系统提供的校验方法是物料棒码叠加法, 因此校验时需要在其中1台秤架上加挂砝码, 而另1台正常工作以提供物料量的计量数据, 在校验过程中作为一个参照物。
图3所示为一条专为精确计量所提供的皮带输送机示意图, 皮带输送机头尾轮中心距离为25.8 m, 物料从料仓卸出后, 先经过3组过渡托辊到秤架1, 再经过5组过渡托辊到秤架2, 然后又经过3组过渡托辊进入距头部滚筒约3 m处。2台三托辊秤架均采用全悬浮式秤架, 每台秤架由4个称重传感器支撑。
2.2.2 成组专用托辊
在1套称量系统中除了为2台三托辊悬浮式秤架提供6组由该厂为称量专门定制的托辊组外, 还将图3中前后各3组过渡托辊组、中间的5组过渡托辊组全部更换为该厂为称量专门定制的托辊组, 使专门定制的托辊组总数达到17组, 从而为秤架准直性校准创造基础条件。
2.2.3 对皮带输送机的最低设计要求
高精确度电子皮带秤贸易计量及校验集成系统不可能在任意一条皮带输送机上安装都能达到高精确度, 三爱思公司对安装电子皮带秤的皮带输送机提出了最低设计要求, 这其中包括:输送距离在30～90 m范围内, 输送面应平直 (不得有凹凸) , 应带皮带自动张紧装置, 皮带不允许有破损且接头应采用45°胶结, 前级给料设备应有“稳流”措施, 在计量区域应有不小于30 m的防风设施, 在计量区域需尽量避开可能使秤架结构产生共振的几个关键频率。
按照对皮带输送机的最低设计要求, 安装高精确度电子皮带秤贸易计量及校验集成系统的皮带输送机通常要进行改造。这里很重要的一条是不能迁就, 决不能因为改造工作很麻烦就将就一下, 将就的结果是以牺牲精确度为代价的。如果有可能的话, 按此要求新增一条皮带输送机是最理想的。图3所示的皮带输送机是为安装高精确度电子皮带秤贸易计量及校验集成系统所新增加的, 原有皮带输送机有几百米长, 从港口一直延伸到工厂厂房, 现在将其截短, 在截去的部分新增了这条皮带输送机。
2.2.4 系统安装的技术规范
制定系统安装的技术规范, 统一安装技术要求和具体做法。比如:按要求在皮带输送机上设置17组专门定制的托辊组, 17组专门定制的托辊组要严格进行准直性校准, 误差应小于1 mm, 具体校准方法是采用激光准直仪校准;17组专门定制托辊组的托辊间距要进行间距尺寸校准, 误差应小于1 mm。
2.2.5 物料棒码叠加法
按照物料棒码叠加法对装置进行试验, 其工作原理为:事先将2台秤架的误差值和误差方向调整在基本相同的范围内;在进行物料棒码叠加法试验时, 正常输送物料, 并在其中1台秤架 (例如秤架2) 上加棒状砝码, 此时2台秤架的累计器同步累计并获得皮带运行整数圈时累计量的差值ΔP;根据ΔP值按加挂棒状砝码有关公式计算出调整系数K, 该系数为秤架2的调整系数 (由于2台秤架此时的误差相同, 因此该系数也等于秤架1的调整系数) , 试验过程结束。
现场运行数据表明, 以该调整系数为依据, 可以在现场随后进行的物料试验中使皮带秤达到0.25%的精度, 从而初步证实物料棒码叠加法可以在生产现场取代物料试验。当然, 取得这种效果的前提是满足本文前面提到的4点要求:双秤架、成组专用托辊、对皮带输送机的最低设计要求、系统安装的技术规范。
高精确度电子皮带秤贸易计量及校验集成系统自2006年1月起先后在山东枣庄矿业集团港务管理部、鞍本钢铁集团本钢焦化厂、淮南矿业集团张北矿选煤厂、铜陵市华兴化工公司港口、九江钢铁公司港口等现场使用, 用户普遍认为:该系统操作简单、投资少, 可以在不影响生产的情况下随时进行在线试验, 解决了高精确度计量及校验困难等问题。如在铜陵市华兴化工公司港口进行的现场测试, 两秤架相对误差调整试验要求应不大于0.1%, 实测数据为0.03%。经过物料棒码叠加法试验计算出调整系数后, 3次物料试验结果是:秤架1的误差分别为0.17%, 0.13%, 0.12%;秤架2的误差分别为0.14%, 0.11%, 0.10%。
3结束语
阵列式皮带秤的秤架由多达8个称量单元组合而成, 称量托辊组数达到16组, 这是迄今为止作者接触到的国内外秤架中称量托辊组数最多的一种。由于在皮带秤全性能测试中心对阵列式皮带秤进行了长时间的实际物料试验, 摸索出皮带张力影响的补偿原理, 因此实现了皮带秤的高精确度和高稳定性。
计量校验集成系统走的是另一条路, 它几乎集成了迄今为止所有提高皮带秤精确度的方法, 在秤架、皮带输送机、秤架安装、简单易行校验方法等多个方面同时努力, 特别是在双秤架的使用、17组专门定制的托辊组、秤架准直性校准、物料棒码叠加法校验等方面有很多特色。
参考文献
[1]方原柏.电子皮带秤[M].北京:冶金工业出版社, 2007:192-193.
[2]徐虎明.电子皮带秤在卸船机上的应用研究[C]//第四届全国称重技术研讨会论文集.北京:中国衡器协会, 2004:169-173.
[3]方原柏.有关皮带秤应用问题的思索[J].冶金自动化, 2008, 32 (3) :55-58.FANG Yuan-bai.Think about application of belt scale[J].Metallurgical Industry Automation, 2008, 32 (3) :55-58.
[4]卢永才, 吴常杰, 曹新生.阵列式皮带秤在企业生产原料计量中的应用[J].衡器, 2008, 37 (6) :16-19.LU Yong-cai, WU Chang-jie, CAO X in-sheng.App lica-tion of array type beltwe igher in enterprise production m a-terial m easurem ent[J].W e igh ing Apparatus, 2008, 37 (6) :16-19.
[5]陆勤生.SA-600阵列式皮带秤和QPS皮带秤综合性能测试系统[J].衡器, 2008, 37 (5) :28-31.LU Q in-sheng.SA-600 array type beltwe igher and OPS o-verall perform ance test system[J].W e igh ing Apparatus, 2008, 37 (5) :28-31.
高准确率硬币鉴别器设计与实现 篇6
详细阐述一种成本低、准确率高的硬币鉴别装置的设计及其实现技术。该装置具有学习功能,通过对市面上流通的所有版本硬币进行一次性学习,把真币的材质特征保存在EEPROM存储器里,以此作为鉴别硬币真伪的根据[1]。另外该系统还具有在线升级功能,当市面上发行新版本的硬币时,只需再次启动学习功能,就能把新币种的材质特征也存入EEPROM存储器,从而增加对新币种的鉴别功能。
1硬币鉴别器整体结构[2—4]
硬件的整体结构如图1所示,核心控制芯片为STC 12C 4052AD,控制芯片的主要工作有:1)控制振荡电路产生双频振荡;2)收集频率数据并进行处理,从而判断硬币真伪;3)控制阀门开关的状态,从而决定接受或吐出硬币;4)接受控制开关发出的信号,从而执行相应的控制操作。
2 硬币真伪检测原理
采用电磁传感器来检测硬币的真伪[5]。电磁传感器是近几十年以来得到迅速发展的一种传感器,它利用电涡流效应进行工作。由于它结构简单、灵敏度高、频响范围宽、不受油污等介质影响,并能进行非接触测量。目前,这种传感器已广泛用来测量位移、振动、厚度、转速、温度、硬度等参数[6]。
高频反射式电磁传感器的涡流贯穿深度浅,适合于检测硬币表面镀层的材质和纹理特征[7]。高频反射式电磁传感器能够综合地反应出硬币的材质、直径、以及纹理特征,并且数据采集过程不需要经过模数转换环节,只需将正弦振荡波转换成方波,就可以提供给控制器进行相应的处理。由于不用经过模数转换,数据的采集过程产生的误差较小,能够达到较高的精度[8]。高频电磁传感器安装后与硬币的相对位置如图3所示。
所使用的振荡产生电路是基于电容三点式原理,并作了一些改进,从而能产生两种频率如图4。
图中L1为高频反射式传感器的等效电感,该等效电感的大小跟硬币的材质,大小,表面纹理,相对位置都有关系,每一个版本的硬币都有其特征电感[9]。为了产生两种激励频率,在电路中加接了电容C3和C4,C3和C4又分别接到STC12C4052AD的P3.5和P3.7。而STC12C4052AD的IO口具有三态功能[10]。通过改变IO口寄存器的值,从而改变P3.5跟P3.7的状态。当IO口被设置为高阻态时,C3跟C4断路,从而不对振荡电路产生任何影响。这时电路的振荡频率为:
当P3.5跟P3.7被设置为普通IO口,这时的振荡频率为
3 硬币检测算法与实现
一种直观的测算硬币平均频率的方法是:通过定时器T1记录硬币从1时刻到2时刻的时间,同时通过计数器T0记录硬币从1时刻到2时刻这段时间内振荡电路产生的总脉冲个数,然后把得到的总脉冲数除以总的时间就得到主要反映硬币材质与大小的特征频率[11]。
硬币从2时刻到3时刻也执行同样的操作,得到另一个主要反映硬币纹理与大小的特征频率[11]。
这种方法检测的结果会受投币初速度以及币道斜率影响。由于币道存在一定的斜率,所以在硬币滚动时会有加速度a,这个加速度成为导致测量平均频率波动的主要原因。
速度加权算法实现的整体思路是把1时刻到2时刻的过程细分为很多个时间段,每个时间段计数器得到脉冲数都乘以该时间段的平均速度,再用得到的值除以1时刻到2时刻的平均速度,得到的值就是经过速度加权的总脉冲数,然后把速度加权总脉冲数除以总时间得到经过速度加权的平均频率。经过实验证明,通过速度加权算法得到的平均频率波动范围更小,具有更高的稳定度。
系统是通过中断的方式把1时刻到2时刻的过程细分为很多个时间段。通过HCF4060B对振荡电路产生的振荡波进行16分频,再输入到STC12C4052AD的INT1产生中断信号,也就是振荡电路每产生16个脉冲就执行一次中断操作。
假设1时刻的速度为v0,任一时间段距1时刻的平均时间为ti,加速度为a,则任一时间段的权值
式(1)中加速度
a=gsinα (2)
式(1)中va为1时刻到2时刻的平均速度,其值为
各个时间段经过速度加权的脉冲数为
式(4)中
所以经过加权的总脉冲数
4 程序设计方法
硬币鉴别装置的整体流程图如图6所示。程序首先进行初始化操作,初始化之后判断目前的工作模式。如果是工作模式就进入工作模式子程序,开始执行硬币鉴别工作;如果是学习模式,则进入学习模式子程序,对真币的材质进行学习,并存入EEPROM。
4.1 学习模式程序流程
在学习模式下就是把实时数据处理所得到的结果存入EEPROM,这些结果作为工作模式下判断硬币真伪的依据。所以学习模式下的学习过程必须覆盖所有可能的真币,也就是每种可能的真币都必须学习一遍,从而保证真币数据的全面性。因为该装置是采用双频检测的方法来提高硬币正确辨识率,所以学习过程中也必须保存每种硬币的两种特征频率的值。特征频率的采样开始与结束是通过两对光眼来协同控制的。学习模式下的程序流程图如图7所示。
4.2 工作模式程序流程
在工作模式下就是把实时数据处理所得到的结果一一跟EEPROM中所存储的真币数据进行比较,如果比较的结果小于预设的误差范围,则判断为真币,并打开阀门开关,同时真币计数加一。如果比较的结果大于预设的误差范围,则跟下一个真币数值进行比较,如果比较的结果都大于预设的误差范围,则不打开阀门开关,从而使假币从退币口吐出,真币计数维持原来的值。比较的方法为双频二级鉴别,从而减小硬币鉴别装置的误判率。
工作模式下的程序流程图如图8所示。
5 检测结果
使用双频检测方法跟速度加权算法对硬币鉴别装置进行检测。检测的方法也是先让硬币鉴别装置在学习模式下学习目前一元硬币的所有18个版本。然后检测在工作模式下真币以及假币的识别率。结果见表1与表2。
厂家原来生产的硬币鉴别装置的真币与假币正确辨识率分别为91.1%和81.6%;使用了双频检测,但未使用速度加权算法的硬币鉴别装置的真币与假币正确辨识率分别为92.2%和91.6%;既使用了双频检测,又使用了速度加权算法的硬币鉴别装置的真币与假币正确辨识率分别为98.9%和98.3%。检测结果证明,这两种方法对提高硬币鉴别系统的正确辨识率是卓有成效的。
6 总结
从当前国内硬币的种类和材质出发,运用电磁传感器检测方法,研究与开发了一种实用可靠的智能硬币鉴别装置。硬币鉴别装置的核心问题是要能够实时准确地辨识真假硬币,本项目的研究成果已经成功解决这个技术性难题。
本课题研究成果具有以下创新点:
1) 采用双频检测,提高硬币鉴别装置正确辨识率;
2) 采用速度加权算法,消除投币速度对平均频率值的影响;
3) 可在线系统升级,增加对新币种的鉴别功能;
对系统反复测试,证明投币器系统性能良好、稳定可靠,对真币与假币的辨识率分别为98.9%和98.3%。
可以预见,新的硬币特征如硬币的图案、颜色、质量、精确的尺寸、其它涡流特征等都是可以提取的,如果能全面考察硬币的这些特征,就能以最大的可能提高验币的准确性,依靠新的聚类分析和信息融合理论不难做出最佳判决,还可以通过神经网络对信息进行全面细腻的融合提供自主的决策机制,因此可以研制出全新的一类智能化的硬币鉴别装置。
摘要：目前在很多公共场合都使用了硬币流通自动化技术,由于硬币使用过程中无人监督,为了防范使用假币冒充真币,在硬币流通自动化设备中安装硬币鉴别器是不可或缺的技术手段。详细阐述一种高准确率的硬币鉴别器设计及实现技术,该硬币鉴别器使用了双频段高频涡流传感器,速度加权算法等技术,能够大幅提高硬币鉴别准确率,在实际应用中能够简单有效地鉴别出假币,同时不影响真币流通。
关键词：电磁传感器,硬币鉴别,数据采集,数据处理,双频检测
参考文献
[1]薛昭武.PIC16C71单片机在投币电话中的应用.电子技术,1996;9:13—15
[2]胡朝晖,张秀彬,秦证.基于二级互补算法的硬币鉴别系统.微型机与应用,2002;11:38—40
[3]颜华敏,等.基于PC104总线的硬币清分机研制.微型电脑应用,2004;3:16—17
[4]肖丽英.YB50全自动硬币计数、包卷机的研制.包装工程,2003;3:28—29
[5]肖圣兵.电涡流传感器在人民币硬币识别系统中的应用.苏州大学学报(自然科学版),1996;12(1):60—63
[6]吴新振,王祥珩.异步电机双笼转子导条集肤效应的计算,中国电机工程学报,2003;3:116—120
[7]顾国华,陈钱,张保民.一种基于电涡流传感器的数据采集系统.光电子技术,1997;3:170—176
[8]白建华,徐志江.一种实用的微机硬币鉴别装置.电子技术,1997;8:348—350
[9]虞莲莲.实用有色金属材料手册.北京:机械工业出版社,2001:16—19
[10]杨林,冯冠平.智能化自动售货机钱币识别与分类系统的研究.仪表技术与传感器,1994;3:33—34
高准确度 篇7
资料与方法
2013年1月-2015年12月收治患者166例, 年龄20~70岁, 平均 (40.9±9.0) 岁;排除既往宫颈癌、宫颈锥切及子宫切除病史。经宫颈液基细胞学或HPV筛查为宫颈细胞学阳性或细胞学阴性但高危型人乳头瘤病毒16/18型阳性。患者知情同意后行阴道镜检查及活检, 组织学诊断为CINⅡ/Ⅲ级;经患者知情同意后再选择行LEEP术。以LEEP术组织病理为诊断标准。
方法:①阴道镜检查和宫颈活检:患者于月经干净后3~10 d进行阴道镜检查, 检查前24 h内禁止行妇科检查。阴道镜检查由经验丰富的宫颈门诊医生应用YIZ-YD光学电子阴道镜进行, 对异常及可疑区行多点活检, 而对不典型或不满意阴道镜者行常规3、6、9、12点活检或行宫颈管搔刮术, 样本分装后送检做病理检测。②LEEP术手术方法:患者在月经干净后3~7 d进行治疗。根据宫颈大小及病变范围, 选用不同型号环形电刀, 电极从病灶外缘3~5 mm处开始, 垂直切入宫颈组织, 缓慢均匀连续地移动电切环, 直至患侧病变外侧3~5mm处出电切环。宫颈管切除深度1.0~2.5 cm, 将宫颈鳞柱交界及转化区完全切除。切除组织后, 进行定位标记, 并送病理检查。③病理学判定标准:阴道镜下多点活检联合宫颈管搔刮检查及LEEP术后病理组织均进行连续切片病理组织学检查。CIN的分级参照有关标准, 将CIN分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。
结果
166例阴道镜下活检病理诊断为CINⅡ和CINⅢ, 经LEEP术后病理诊断, 炎症7例 (4.22%) , CINⅠ43例 (25.90%) , CINⅡ65例 (30.72%) 和CINⅢ51例 (39.16%) 。以LEEP术后病理学检查为金标准, 将CINⅡ及以上的宫颈病变定义为高级别宫颈病变, 阴道镜下活检诊断高级别病变的符合率69.87%, 过度诊断率30.13%。经LEEP术后组织病理检查, 出现病理级别降低的现象, 下降为炎症7例 (4.22%) , CINⅠ43例 (25.90%) 。见表1。
讨论
近年来CIN的发病率明显升高, 且呈年轻化的趋势, CIN有15%的概率发展为宫颈癌, CINⅠ、Ⅱ、Ⅲ级患者进展为浸润癌的危险分别为15%、30%、45%[1]。从宫颈癌前病变发展成宫颈癌, 是一个时间较长的过程, 及时发现并治疗CIN, 尤其是高级别的CIN, 是预防宫颈癌发生的关键。阴道镜检查是“三阶梯法”中诊断宫颈病变不可或缺的技术, 其具有操作简单、无创伤等优势, 广泛应用于临床。阴道镜应用放大技术提高分辨率, 对宫颈鳞、柱状上皮交界处的转化区进行重点观察, 可观察到肉眼看不到的宫颈表面较微小的病变, 为进一步的诊断治疗提供了依据[2,3]。
但是, 近年来有研究指出, 阴道镜下组织活检对CIN的诊断敏感性过高、特异性较低。杨凤云等的研究发现[4], 阴道镜下宫颈活检诊断的总准确率81.77%, 对CINⅡ/Ⅲ级的符合率79%。而在曹树军等的研究中[5], 阴道镜多点活检诊断高级别CIN与宫颈锥切、全子宫切除标本的诊断符合率仅61.6%, 浸润癌漏诊率达到5.7%。本研究通过对166例阴道镜下活检病理诊断为CINⅡ/Ⅲ的病例行LEEP术后病理诊断, 结果显示, 阴道镜下组织活检对CINⅡ/Ⅲ级病变诊断的准确率约69.87%, 与之前文献报道的数据基本一致。而经LEEP术后组织病理检查, 30.13%的病例出现CINⅡ/Ⅲ级病理级别降低的现象, 这可能与病灶局限、较高级病变组织在阴道镜活检时去除、因LEEP手术时机的延后病变发生消退转化等有关。
CINⅠ的进展具有可自然缓解及发展为浸润癌概率低的特点。本研究依照2013年WHO宫颈癌筛查及处理方案指南[6], 对于阴道镜下活检CINⅡ以上的患者建议采取手术治疗, 而对CINⅠ级的患者, 则采取密切随访观察。因此, 未取得CINⅠ级患者LEEP术后病理诊断的数据, 不能确定是否存在病理级别升高的现象。然而有文献报道, 阴道镜下活检诊断CINⅠ中CINⅡ以上病变的漏诊率可以达到19%~55%[7,8]。有学者建议初次诊断为CINⅠ患者组织标本可进行LEEP术取组织进行病理诊断, 提高其诊断准确性[9]。因此, 对CINⅠ处理仍有争议, 如何确定更满意的处理方式, 仍有待扩大样本量及进行多中心研究进一步明确。而导致CINⅠ病理级别升高的原因一方面与阴道镜检查看不到宫颈管内的病变, 可能会遗漏宫颈管内病变及宫颈深部癌, 建议对阴道镜检查不满意或怀疑宫颈高级别病变的患者进行LEEP术来确诊CIN病变[10];另一方面可能与检查者经验和技术水平有关[11,12], 钱德英等提出[13], 阴道镜检查的规范化程序操作, 专科医生的培训教育, 是保证阴道镜检查质量及有效性的关键。