电子分析天平称量数据预处理方法研究

如何提高稳定度和灵敏度一直是电子分析天平的研究重点。本文介绍了电子分析天平的称重原理,构建了一种称量数据自适应滤波方法,以提高天平称量的稳定性和准确度;依据电磁力平衡传感器的动态响应特性,利用设定的多个阈值对连续称量数据单元进行多级判别,建立了一种称量数据多阈值判别方法,提高了天平的响应速度。计量测试结果表明,基于上述称量数据预处理方法研制的量程210g、分辨率0.1 mg的电子分析天平响应时间0.3s,稳定时间≤4s,称量的最大允许误差MPE≤±0.3mg,优于国家标准《JJG1036-2008电子天平检定规程》规定的一级天平示值误差指标。     

基于RBF神经网络和LS-SVM组合模型的磁浮车间隙传感器温度补偿

对磁浮车悬浮间隙传感器温度漂移产生机理进行了研究,提出采用组合预测的方法建立传感器温度特性逆模型进行温度补偿,根据传感器温度特性分别建立径向基函数神经网络(RBF-NN)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)温度补偿系统模型,通过在探头内布置PT1000铂热电阻检测探头温度,依据温度信号对传感器进行温度误差补偿。仿真结果表明组合模型能较好地拟合温度逆特性,组合补偿模型的输出不受工作温度的影响,全量程最大误差为0.14 mm,在工作间隙范围内误差小于0.05 mm,且组合模型的补偿误差优于单一模型补偿效果,该方法可有效消除温度漂移效应,并提高传感器的检测准确度,能够满足磁浮车悬浮控制系统要求。     

基于 LSTM 网络的水分天平零点误差补偿方法

零点误差是衡量水分天平的重要指标,其直接影响水分天平的称重准确度。提出了一种基于长短期记忆(LSTM)网络的水分天平零点误差补偿方法,分析了水分天平零点误差机理,使用历史零点误差数据建立基于双层LSTM长短期记忆网络的零点误差预测模型,采用空载与加载载荷时两种情况分别进行补偿。利用该模型对200 g/1 mg的水分天平进行现场补偿验证,结果表明,补偿后的水分天平在空载和加载载荷时,最大示值误差约为6 mg,远小于补偿前的示值误差,证实了这种方法的有效性。     

基于磁传感器的温度误差补偿方法

随着科学技术的发展,传感器技术尤其是磁传感器技术在军事领域得到更为广泛的应用,很多武器炮弹在进行远程打击时,会通过自身内部的传感器测定周围环境变量,由计算机进行控制以进行更为精确的打击,而在测定环境变量的过程中传感器不可避免的会出现一些误差,影响打击的精确度,因而提出了基于磁传感器的温度误差补偿方法。先通过对传感器的温度误差的研究分析设计出温度误差漂移模型,然后由温度传感器和地磁传感器来测得不同温度下地磁在两个敏感轴上的分量数据,在拟合出温度漂移系数之后结合模型得出在温度补偿后的各敏感轴数据。仿真分析温度补偿前后磁传感器的输出对比,验证该方法能有效对温度误差进行补偿。     

压阻式压力传感器温度补偿技术的研究及应用

压阻式压力传感器易受温度影响产生零点漂移和灵敏度漂移,为了降低环境温度对传感器输出的影响,首先分析了传感器产生温度漂移误差的原因,针对传感器存在的温度漂移误差和输出信号的非线性介绍了一种硬件温度补偿方法和基于MAX1452的软件温度补偿方法,着重阐述了MAX1452的补偿原理以及对传感器的补偿过程.最后通过温度试验和温度循环试验比较分析了以上两种温度补偿方法,试验结果表明软件补偿方法具有更加优良的补偿效果,在-40～60℃温度范围内的精度小于0.5％.     

基于分段线性插值法的应变片式扭矩传感器的温度补偿

本文针对应变片式扭矩传感器的温度漂移现象,建立基于分段线性插值法的温度补偿模型,将扭矩和温度的二维标定数据嵌入到数据融合软件算法中,根据精度要求分为多个不同区间并将区间内的标定点代入线性表达式,输出预测扭矩值,从而实时矫正该传感器扭矩随温度的漂移,使其具有温度自补偿功能。研究结果表明,利用分段线性插值法补偿后该传感器的灵敏度温度系数由7.615×10^(-4)/℃提升至1.429×10^(-4)/℃,温度附加误差相对值由2.67%提升至0.5%,均提升了5倍以上。该方法简单有效,实现了扭矩传感器的实时温度补偿,提高了扭矩传感器的温度稳定性。     

改进 IGABP 模型补偿倾角传感器温度漂移研究

倾角传感器很容易受到环境温度变化的影响,产生测量误差,即温度漂移现象。针对此问题,设计了一种基于改进的遗传算法(IGA)优化反向传播神经网络(BPNN)的温度漂移补偿模型。其中遗传算法使用了新的选择策略和交叉变异因子,增加了跳出局部最优解机制。实验结果显示,IGABP补偿模型的均方误差(MSE)为0.003 28,经过补偿模型修正后的平均温度漂移为0.039°,远优于未修正时的平均温度漂移0.190°。研究结果表明,IGABP补偿模型与传统的神经网络模型相比,具有更快的收敛速度和更高的补偿精度,能够有效的补偿因温度导致的测量误差,提高倾角传感器的稳定性和精度。     

电子分析天平双闭环测量方法

电子分析天平普遍采用脉宽调制电流的方法来精密调节电磁力,工程上原始数据较难达到百万分度级精度。 在分析了 传统方法对测量精度影响因素后,设计了一种双闭环控制的改进脉宽调制电流电路,将 PID 控制电路和电流测量混合电路解 耦,降低了 PID 参数整定难度,避免了求解机械传感器和平衡检测通道系统传输方程,提高了设备响应速度和测量精度。 实验 数据表明,在未进行非线性校正且只进行滑动平均滤波的情况下,31 g 量程的电子分析天平初始测量数据标准偏差为 2×10 -5 g,达到百万分度级精度,较同样电路和传感器的原始 220 g 量程电子分析天平精度提升 10 倍以上。     

加速传感器在高速列车服役安全监测中的应用

本文介绍了一种对高速列车姿态测定方法。首先分析惯性测量单元输出信号所包含的静、动态误差以及随机误差分量,建立关于惯性测量器件随机漂移数据的时间序列模型,采用自回归滑动模型ARMA拟合随机漂移数据。使用MEMS陀螺仪和加速度传感器组合采集加速和转弯的数据,使用卡尔曼滤波器处理随机漂移数据,有效地抑制随机误差。运用四元数法进行姿态解算,更新列车的姿态角,使用融合滤波进行误差补偿。根据补偿后的姿态角对加速度传感器数据,得到准确的列车行驶速度与走行距离,证明了本列车故障检测系统的适用性。     

光学电压传感器温度响应特性分析与实验研究

光学电压传感器面临温度稳定性问题。本文以BGO晶体的Pockels效应模型为基础,结合热光效应等推导出光学电压传感器在多物理场作用下的温度响应模型,并对输出信号进行频谱分析,得到温度对传感器输出的影响规律,即由温度引起的输出漂移属于低频分量。在卡尔曼滤波降噪的基础上,提出了一种基于频谱分析的高通滤波温度补偿方法,通过滤除低频分量提高温度稳定性,并进行标定实验和温度响应特性实验。实验结果表明,传感器在[0℃,50℃]温度范围内输出电压测量精度优于±1.79%,与同平台下BP神经网络温度补偿方法进行对比,该方法易于实现且有效地抑制了温度漂移的影响。