微位移-频率转换器

本文介绍了应用多谐振荡器来工作的微位移—频率转换器的工作原理及数学推导;介绍了与此转换器的应用相关的压力—微位移转换器及频率—电压转换器,这些转换器的组合使用使微位移—频率转换器得到广泛的应用。本文还介绍了基于该原理研制成的一种压力—电压转换器。这些简单、廉价的转换器可用于测量0.01μ的微位移和10~(-4)kgf/cm~2的压力。也可用于测量变化速度很快的压力。     

微压力弹簧性能检测仪双闭环控制与误差分析

电感传感器中对称弹簧的性能是影响其测量精度的主要因素。微压力弹簧性能检测仪采用双闭环控制来减小步进电机失步与导轨丝杠间隙带来的误差,精确测量出弹簧在弹性范围内任意位置所受到的弹力值及倔强系数。主控单元选用16位低功耗微控制器MSP430F149提高响应速度,选择高精度24位模/数转换器CS5532提高压力采集电路的分辨率,并采用去极值平均滤波算法提高压力测量精度。实验测得,检测仪测量的位移误差小于2μm,压力误差小于1 mgf(1 kgf=9.81N).     

用激光转换器高分辨率、宽频带测力

本文叙述一种高分辨率,宽频带采集恒定力,时间变化力的测量方法,测力方法利用特殊激光晶体的光弹性效应,并提供一种可直接测量的电频率作为输出信号,晶体的这种力－频率转换是以与测量力大约成90的高比例而进行的,静力,甚至振荡力（调制频率约为100kHz),都能以恒定的测量灵敏度无失真地测量。调制频率明显高于激光转换器固有频率的输入信号,也是可探测的。测量灵敏度和固有频率取决于晶体尺寸,转换器元件越小,测量灵敏度和固有频率就越高,采用激光工艺的测力范围可从150毫微牛顿直到兆牛顿。     

静电悬浮转子微陀螺微位移信号检测系统的设计

为实现对悬浮转子微陀螺转子五自由度的测量,提出了一种频分复用的微位移检测原理,主要介绍了多频率信号发生器,前置放大器,锁相放大器组成的测试系统,设计了一种基于DDS技术的多频率信号发生器和基于锁相放大原理的解调电路。实验和分析结果表明,该电路能实现多自由度微位移检测,设计的多频率信号发生器的频率分辨率能达到0．005821Hz,相位分辨率可以达到0．006rad,检测轴向灵敏度为1．34V／μm,检测径向灵敏度为0．092V／μm,测量电路的轴向位移分辨率为0．45nm,径向位移分辨率为6．6nm,转角的分辨率为0．25μrad,位移检测电路的分辨率,灵敏度和测量范围能够满足静电悬浮转子微陀螺的控制需要。     

基于模板匹配算法的压电微位移器位移量原位测量技术

针对压电微位移器的位移量高精度测量需要,基于模板匹配算法提出了一种新颖的位移量原位测量方法。利用改进型的Twyman-Green干涉系统对压电微位移器的电压——位移特性曲线进行原位测量,根据模板匹配算法实时计算干涉条纹的移动量,进而得到对应的压电微位移量,并对相关实验测量结果进行了分析与验证。结果表明,该测量技术具有较高的测量效率以及较好的随机噪声抑制能力,其测量精度和分辨率均可达到纳米量级。该方法属于非接触式测量,具有较高的可靠性,在微位移的高精度原位自动测量中具有较好的实用性。     

薄壁零件受力分析实验数据自动采集装置的设计

针对某薄壁零件的受力分析实验,采用压力传感器、位移传感器及MAX1305型A/D转换器,设计了一套自动测量并记录数据的装置,能够对零件所受的压力及产生的变形量进行快速精确的测量。     

扫描隧道显微镜微位移工作台的神经网络PID控制方法研究

提出了一种基于神经网络理论的微位移工作台控制方案。该工作台以压电陶瓷作为微位移驱动元件,对伺服电机大位移进行位移补偿。分析了压电陶瓷微位移驱动器的原理,建立了工作台的数学模型。神经网络PID控制器对工作台进行闭环控制,利用BP网络的自学习和自适应能力,实时调整网络加权值,改变PID控制器的控制系数,减小工作台的位移误差。采用专用的压电陶瓷驱动电源对工作台的位移进行了实验,相对于常规PID控制器,微位移为11.41 μm时的响应时间从1.5 s缩短到1 s,稳态位移误差从3.13％减小到1.05％,工作台的稳定性和定位精度得以提高,改善了扫描隧道显微镜的工作性能。     

GMM电—机械转换器驱动的气动压力阀

本文介绍采用超微磁致伸材料研制的微位移电－机械转换器结构及性能特点,并对利用该转换器作为驱动器的气动喷嘴－挡板压力阀的压力控制特性进行了实验研究,给出了实验结果。     

GMM电─机械转换器驱动的气动压力阀

本文介绍采用超磁致伸缩材料研制的微位移电—机械转换器结构及性能特点,并对利用该转换器作为驱动器的气动喷嘴—挡板压力阀的压力控制特性进行了实验研究,给出了实验结果。     

射流数模转换器

一、前言射流数模转换器是具有多种用途的转换器,可用于频率、转速的测量和控制,可做为温度、压力、流量测量的中间转换装置,在自动计算控制装置中作为转换单元。它适用于易爆、震动、高温、腐蚀的环境。我们结合生产实践研制成功了射流数模转换器,由于采用了线性补偿和其它线性化措施,转换器具有较好     

光纤干涉法测量压电陶瓷电压—微位移的相关性

本文提出了一种高精度、高灵敏度测量压电陶瓷电压-微位移相关性的新颖方法。本方法是通过压电陶瓷在外加电压作用下伸缩来改变激光器腔长,引起激光输出频率变化,用光纤干涉法能相当灵敏地检出这一变化,从而求出压电陶瓷对应于外加电压的微位移。实验结果表明在使用20米长光纤下可以精确测量出λ/240的位移量。文章同时还讨论了采用本法测量振动及压电体的频率-幅度响应。     

CTC测量频率的“软中断”应用方式

许多过程参数,如流量、位移、压力和温度等,可以通过一些特定的传感器转换成为频率信号之后进行测量。在基于微计算机的测控系统中,测量频率信号最常见的方法就是利用具有可编程功能的计数定时器CTC。当然,它所能测量的频率最高值不会高于微处理器工作主频的一半。     

一种用于微谐振器频率调节的静电梳齿结构设计

针对微梳齿谐振器频率偏移的问题,提出了一种用于微谐振器频率调节的曲线形状静电梳齿结构。通过对梳齿简单模型的静电力分析,得出其静电力-位移特性,其斜率就是静电弹性系数;然后从谐振频率出发,分析了影响谐振频率的因素。研究结果表明,对于梳齿式微谐振器,当调谐电压从0 V变化到80 V左右时,器件的有效弹性系数从2.64 N/m减小到1.23 N/m左右,且谐振频率从自然谐振频率18.9 kHz减小到13 kHz,降幅分别为53%和31%。实验结果表明,这种曲线梳齿"软化"了静电微谐振器或者微驱动器的系统弹性,能够有效地调节谐振频率。     

基于低温共烧陶瓷的无线无源双参数传感器特性分析

设计并制备了一种可应用于恶劣环境的基于LTCC(低温共烧)陶瓷的集成温度和压力的双参数传感器。温度变化使LTCC基底介电常数变化,引起LC谐振电路的谐振频率变化;压力使LC谐振电路的电容极板间距离减小,从而使谐振频率发生变化,然后通过无线磁耦合的方式读取传感器信号。在高温压力复合平台对传感器温度和压力特性进行了测试和分析。实验结果表明:测量的传感器谐振频率随压力成线性减小;在相同压力下,传感器谐振频率随着温度的升高而减小;温度升高会使压力传感器响应灵敏度提升。     

激光干涉接触式轴承表面轮廓综合测量

介绍了一种可用于测量滚动轴承曲面形貌的表面轮廓综合测量仪，在测量中应使杠杆处于平衡位置，以减小测量力；用衍射光栅干涉位移传感器作为位移测量系统代替传统的电感位移传感器；z向工作台采用粗、细两级驱动定位，利用步进电机驱动斜面导轨进行粗级定位以扩大量程，压电陶瓷做微位移驱动实现精密定位以提高测量精度。论述了该仪器的整体结构、测量原理、工作台的定位控制以及衍射光栅干涉信号的处理。     

机载小型化快速反射镜用微位移测量传感器设计

为了实现机载小型化FSM的闭环控制,设计了一款小体积、高精度、高环境适应性的微位移测量传感器。首先根据位移传感器的技术原理和机载FSM的应用需求,提出了微位移测量传感器的主要设计指标。然后,分别对微位移测量传感器的发光元件、密珠滑轨、测量光栅和接收元件等进行了详细设计与选择。其中,高精度密珠滑轨的采用不仅减小了测量过程中的附加阻力,而且使光栅副的运动更加精准;光栅副通光窗口的引入、独特零件编码的设计、裂相法信号提取方式的采用,保证了微位移测量传感器的高低温性能。最后,针对微位移测量传感器在机载小型化FSM上的应用效果进行了理论分析与实验检测。结果显示:机载小型化FSM的方位指向误差不超过3.4″,俯仰指向误差不超过3.8″,证明了专用型微位移测量传感器高精度、高分辨力和高响应速度的技术特点,满足机载小型化FSM的应用需求。     

基于CFD的电-机械转换器空气阻尼分析

针对电-机械转换器的空气阻尼问题,基于动网格技术,对三种不同结构的推力线圈骨架的运动空气阻尼进行了CFD计算。仿真结果表明,随着运动频率和速度的增大,推力线圈骨架的空气阻尼效应更加显著。通过对推力线圈骨架的端部开孔,可以大大改善其空气流通特性、压力和速度分布更合理。结构二的空气阻尼较结构一减小81%,结构三的空气阻尼较结构一减小98%,可知高速工况下作用于电 机械转换器的空气阻尼能够通过优化其结构而得到减小。     

高精度超声波位移测量方法的研究

文中在现有的几种提高超声波测位移精度的方法的基础上,提出了一种新的提高超声波测位移精度的方法。高精度超声波位移测量方法把超声波位移的测量在转换为频率的测量,并使用锁相环稳定输出频率,使得超声波测位移的精度进一步提升。     

高精度调频式电容位移传感器

设计了一种单极板调频式电容位移传感器,可实现非接触微位移测量.其原理为通过双路差频方法得到位移-频率的调制信号,再由乘法器鉴频得到位移变化量.电路包括测头及LC振荡电路、本振电路、混频下变频电路和鉴频电路.实验表明该传感器分辨力达到5 nm,并具有较好的线性度.     

基于电涡流传感器的微位移测量系统的设计

针对金属物体微位移测量困难的问题,设计了一种基于电涡流原理的位移测量系统。文中使用一种新型桥式结构设计了系统的硬件电路,完成金属物体的位移量到电压量的转换;使用软件拟合的方法对传感器信号进行非线性补偿和温度补偿,提高传感器的测量精度以及稳定性。测试结果表明,在0～2 mm量程范围内电涡流传感器位移测量系统的线性度小于0.75%,最小仅有0.25%,满足金属物体微位移测量的要求。