32路磁致伸缩位移传感器时漂老化测试台设计

磁致伸缩位移传感器时漂老化测试占用较大的空间和时间,研发一个集成度高、能满足多个工作电压、能兼容多种输出信号、能自动监测输出信号、能汇总时漂数据并进行计算的老化测试台,能大幅提高磁致伸缩位移传感器的批量生产效率.本文介绍32路磁致伸缩位移传感器时漂老化测试台的系统硬件构成、软件系统开发.     

磁性薄膜磁致伸缩效应及传感器的应用

磁性薄膜的磁致伸缩效应是磁性材料中普遍存在的现象，是磁性薄膜应力各向异性的主要表现。文中对磁性薄膜的磁致伸缩效应进行了理论分析与计算，并就磁致伸缩位移传感器介绍了磁致伸缩效应的应用原理，给出了其具体应用的例子。     

薄膜磁致伸缩系数测试系统的研究

根据激光光杠杆放大原理设计实现了薄膜磁致伸缩系数的计算机辅助测试系统。根据激光光杠杆的放大作用,利用位置敏感传感器(PSD)探测激光光点的位移,将激光点位移信号转换成电信号,利用KEITHLY2182电压表测量电信号,在Testpoint测试软件平台上开发了磁致伸缩系数测试程序,通过计算机对KEITHLY2182电压表的控制,实时读出KEITHLY2182电压表所测到的电压并进行数据处理。通过标定,该测试系统能较好地对薄膜磁致伸缩系数进行测量。     

基于光纤光栅传感器和超磁致伸缩材料的磁场测量

在实际工程应用中,磁传感器应用越来越广泛。在储罐底板或传输管道缺陷监测中,多用到漏磁检测。市面上大部分的磁传感器都是用电信号来传递的,而在储罐一类高火险等级的作业中,严禁有电信号。设计了一种测量磁场强度的实验方案,利用光纤和磁致伸缩材料,光纤测量由磁场引起的磁致伸缩材料应变,间接得到磁场的变化。通过已知的磁致伸缩材料应变特性得到可靠数据,证明该测量方法稳定可行。     

C8051F020单片机在磁致伸缩位移传感器中的应用

介绍了一种基于C8051F020单片机的数据采集系统,叙述了磁致伸缩线性位移传感器的工作原理、C8051F020单片机性能等,通过C8051F020单片机组成的硬件电路对磁致位移传感器数据进行采集,将采集到的位移数据进行滤波、放大、转换并在液晶显示器上显示出来。     

超磁致伸缩薄膜性能测试系统研究

针对超磁致伸缩薄膜制备过程中所关心的性能测试问题,提出了利用外加磁场引起薄膜变形,运用微位移传感器测试薄膜变形的新方法,以此为基础,建立了超磁致伸缩薄膜性能测试系统,并通过本系统测试比较了不同条件下制备的Tbo.27 Dy0.73 Fe2 薄膜的磁性能.结果表明,在制备磁致伸缩薄膜材料过程中施加一个平行于薄膜长度方向的磁场,可得到更好的磁致伸缩性能.     

Michelson干涉型光纤弱磁场传感器信号检测电路研究

针对Michelson光纤弱磁场传感器的特点,设计和实现了控制和信号检测系统。着重对传感器信号检测部分的电路进行了分析和研究,采用了相位自跟踪锁定放大技术进行微弱信号检测;针对磁致伸缩材料的非线性响应特点,设计了定偏闭环反馈系统,使探头始终工作在最佳偏置磁场下。经实验验证,系统灵敏度高,抑制噪声能力强。     

磁感应强度控制的超磁致微位移器电源研究

超磁致伸缩材料是近年发展起来的新型功能材料，应用于微位移驱动器时具有精度高、推力大等优点。在采用磁感应强度作为负反馈控制量的基础上，推导了从控制量得到代表驱动器位移信号的过程，设计了相应的高精度驱动电源。通过实验，对于超磁致伸缩微位移器驱动电源静态和动态特性作了详细的分析和研究。     

四种超磁致伸缩材料特性测量方法的比较

超磁致伸缩材料在传感器应用中起到越来越重要的作用,材料的磁致伸缩性质对传感器的设计和性能起到十分关键的作用。根据超磁致伸缩材料的特性,对国内外测量磁致伸缩系数实验中常用的4种方法（电阻应变片法、差动电容法、微位移传递法以及光杠杆法）进行试验方法介绍和实验结果对比,得到了4种测量方法的优缺点。通过比较这4种方法的优缺点,可以在实验中根据实验条件选择不同的方法测量,比较数据可得到更准确的结果。     

基于单片机的磁致伸缩材料性能测量系统开发

磁致伸缩材料是构成压力、温度、湿度以及液体黏度和密度等多种传感器的关键材料,材料本身的测量技术对其应用拓展至关重要。介绍了基于单片机的磁致伸缩系数测量系统的开发状况,并设计了一款磁致伸缩材料共振频率的测量系统,该系统对于磁弹性传感器的开发与应用具有实用意义。     

滤光片对三角位移传感器测量误差的影响

为了提高激光位移传感器接收系统的信噪比,往往在CCD或PSD接收器前加滤光片.但是,滤光片对接收光线的折射作用将引起测量误差,而且该误差是非线性的,对于高精度位移传感器来说,这个误差是不可忽略的.设计了一种补偿方法,实验表明该方法可行.     

线性调频激光外差技术测量磁致伸缩系数

融合激光外差和线性调频技术,基于磁致伸缩系数测量原理,将磁致伸缩系数的测量转换成微小长度变化量的精确测量,并提出一种线性调频多光束激光外差复合检测磁致伸缩系数的新方法,即通过线性调频技术将待测微小长度变化量信息加载到多光束激光外差信号的频率差中,经外差信号解调后可以同时得到多个微小长度变化量值,对这些数值加权平均,可以精确获得微小长度变化量数值,最终进一步提高磁致伸缩系数测量精度。利用该方法,仿真研究了不同电流条件下,待测样品的磁致伸缩系数,结果表明:相对测量误差小于0.09%,与传统测量方法相比,测量精度提高了一个数量级以上。     

基于线阵图像传感器的新型空间滤波测速仪

为了实现对固体表面运动速度的高精度测量,建立了一套基于线阵图像传感器的新型空间滤波测速仪系统,提出了一种确定系统误差来源的新方法。图像传感器在系统中既作为探测器又作为空间滤波器使用,系统结构得到了很大的简化。在理论上对线阵图像传感器的空间滤波特性进行了分析,并设计了图像传感器的驱动电路、信号采集和预处理电路。测量了由高精度转台作为主动轮的传送带速度和日光灯的发光频率。实验结果表明,传送带速度测量精度在0.77%以内,11 min 内的测量不确定度为0.66%;而在不使用成像系统的条件下直接测量日光灯的发光频率时,测量不确定度在0.056%以内,提高了一个数量级。总之,该测速仪能够基本满足传送带表面运动速度测量的实时、非接触、稳定和高精度等要求。     

On the development of a multifunction millimeter-wave sensor for displacement sensing and low-velocity measurement

A new multifunction millimeter-wave sensor operating at 35.6 GHz has been developed and demonstrated for measurement of displacement and low velocity. The sensor was realized using microwave integrated circuits and monolithic microwave integrated circuits. Measured displacement results show unprecedented resolution of only 10 /spl mu/m, which is approximately equivalent to /spl lambda//sub 0//840 in terms of free-space wavelength /spl lambda//sub 0/, and maximum error of only 27 /spl mu/m. A polynomial curve-fitting method was also developed for correcting the error. Results indicate that multiple reflections dominate the displacement measurement error. The sensor was able to measure speed as low as 27.7 mm/s, corresponding to 6.6 Hz in Doppler frequency, with an estimated velocity resolution of 2.7 mm/s. A digital quadrature mixer (DQM) was configured as a phase-detecting processor, employing a quadrature sampling signal-processing technique, to overcome the nonlinear phase response problem of a conventional analog quadrature mixer. The DQM also enables low Doppler frequency to be measured with high resolution. The Doppler frequency was determined by applying linear regression on the phase sampled within only fractions of the period of the Doppler frequency. Short-term stability of the microwave signal source was also considered to predict its effect on measurement accuracy.     

小波分析在激光自混合干涉位移传感器中的应用

为减小激光自混合干涉位移传感器测量误差,提 出了基于小波分析的自混合干涉信号 处理方法。在进行全相位快速傅里叶变 换(FFT)解调相位之前,利用离散小波分解、重构去除自混合干涉归一化信号的奇异点 ,有效降低调制电流斜率突变引入的高次 谐波干扰,同时去除高频随机噪声干扰。简述了自混合干涉位移测量原理,介 绍了基于小波分析的自混合干涉信号处理算法原理并进行了算法仿真,采用数值仿 真分析了系统反馈水平及调制参数对测量误差的影响,利用压 电陶瓷(PZT)对自混合干涉位移测量系统进行标定。结果表明,位移测量误差减小到2.45nm。应用小波分析处理干涉信号可减小激光自混合干涉位移传感器的 测量误差。     

一种新型变面积电容式角度传感器的设计

介绍了一种电容极板固定于同一平面的变面积电容原理的非接触式角度传感器.传感器借助于多相激励信号源在极板上产生平面位置信号,通过过渡极板耦合形成对应于角位移信号的合成电场,利用合成信号与基准信号鉴相比较实现以角位移信号的测量.通过模型仿真和样品试验,验证了原理设计的可行性,并在误差分析基础上给出了减小误差的方法.传感器具有固定侧出线、低成本和测量区域及性能可拓展等特点.     

多光束激光外差测量磁致伸缩系数的方法

提出了一种多光束激光外差测量磁致伸缩系数的方法。基于激光外差技术和多普勒效应,把待测参数信息加载到外差信号的频率差中,通过对外差信号作快速傅里叶变换(FFT)解调后可以同时得到多个待测参数值,对待测参数加权平均处理最终可以提高待测参数的测量精度。利用Matlab仿真模拟了不同电流条件下待测样品的磁致伸缩系数,结果表明相对误差仅为0.48%。     

变栅距光栅位移传感结构研究与误差分析

针对传统位移传感器测量精度低、量程小和稳定性不足的问题,文章提出并实现了一种基于变栅距光栅的位移传感器,进行位移特性测试并重点分析了测量过程中的误差问题。实验中将变栅距光栅置于电动位移平台上,通过调节平台位移控制光斑入射位置,建立光栅位移与反射光谱一级衍射中心波长之间的相关关系,实现波长对位移的编码。平台移动范围为0~20 mm,步长为2 mm,往返重复测量6次,记录各位移点处的中心波长,标定传感器的位移特性。针对各位移点重复测量产生的中心波长数据进行误差分析,采用贝塞尔公式结合别捷尔斯法分析各点多次测量数据的标准差,并结合莱以特(3σ)准则进一步判定数据的可靠性。实验结果表明,该传感系统无系统误差和粗大误差;波长与位移呈线性变化,多次重复线性度优于0.9946,传感器全量程平均位移灵敏度为16.67 nm/mm,为基于变栅距光栅位移传感系统的研究提供了一定的参考。     

傅氏级数和多项式结合的图像灰度建模及位移测量

利用图像传感器的成像灰度实现位移测量,需要在位移过程中用相机对靶标进行成像,进而建立位移值与成像灰度值之间的映射关系,即成像灰度模型,该方法的测量精度取决于成像灰度模型与灰度噪声水平。实际测量过程中,光照不均匀、靶标制造误差、相机成像系统畸变等外部误差源以及内部不同图像传感器单元之间成像特性的差异性均会使成像灰度模型偏离理想情况,从而影响测量结果。为了进一步提高测量精度,所提方法考虑了上述的非线性因素带来的建模误差,采用Fourier级数与高阶多项式结合构造成像灰度模型类,提高模型的泛化逼近能力进而提高建模精度,校正上述误差源导致的灰度畸变。在此基础上,采用基于位移连续性原理的顺序求解法解算位移,实验结果显示,使用该改进模型在10.46 mm行程下的位移测量误差标准差由校正前的56.4 μm降低至1.5 μm。