一种嵌入式集成化的振动测试系统研究

针对目前振动信号测试系统的不足,设计了一种基于ARM和加速度传感器的振动测试系统。该系统能够感应多路振动加速度信号,同时完成对信号的滤波,采集和分析处理。系统由传感器部分,数据采集部分,微处理部分和计算机系统组成。微处理部分采用基于LPC2129为核心的嵌入式微处理器;数据传输采用可靠稳定的CAN协议,以保证数据传输的正确性。系统采用USB供电方式,结构紧凑,测量操作方便。最后从人体动力学角度验证了本系统的性能。     

光栅微振动测试传感技术的研究

提出了一种微弱地震波信号新的检波理论和方法．设计了一种测微振动传感器，采用光栅谐振子为敏感元件，将地震的机械信号转换成光调制信号——莫尔条纹，再用光电器件将其转换成数字化电信号．采用80倍细分技术，使传感器分辨力达到125nm；用MATLAB软件对PIC单片机记录的信号进行振动过程重构．结构中设计了横向限振片和光栅调节器，对光栅间隙、光栅间纵横向夹角进行调节，有效地限制了光栅间隙及角度的变化产生的误差．同时也校正了光栅的累积误差．有效地抑制了横向振动，提高了系统精度，同时可降低对该系统的横向限振要求，有利于结构设计．由于该传感器直接将地震的机械信号以脉冲数字信号输出，避免了器件精度不同对传感器输出数据质量的影响，简化了组装工艺．重点介绍了光栅数字地震检波器的结构设计、理论分析、辨向细分技术等．最后给出了测试数据和结论．     

基于昆虫振动感受器的谐振式硅微机械压力传感器结构设计

针对谐振式硅微机械压力传感器输出信号十分微弱、检测难度大的问题,从结构设计的角度分析了相应的解决方法。将对昆虫孔缝结构振动感受器的研究与谐振式微机械压力传感器的设计相结合,提出在谐振敏感结构中引入孔缝结构,通过孔缝应力集中效应提高检测信号的强度,实现传感器检测性能的提高。     

运用小波分析的振动信号采集系统

介绍了一种振动测试系统设计与数据分析相结合的方法，设计喷雾干燥塔喷管故障在线检测系统时，在主控计算机的控制下，通过传感器、S7-200和计算机等实现了喷管振动信号的采集，并利用小波分析对采集的信号进行预处理。事实证明，该系统可以完成振动信号的采集，并可以分析强噪声背景下的信号。     

齿轮振动中调频信号的解调方法及仿真计算

齿轮发生裂纹故障时其振动信号会产生调制现象，包括幅值调制和频率（相位）调制两部分。目前调幅信号的解调分析已经比较成熟，但对于调频信号的解调方法研究还不够完善。全面系统介绍了近年来处理调频信号中最常用的希尔伯特相位解调和循环平稳解调两种方法，并通过仿真指出了这两种方法各自的优缺点和局限性。     

微谐振型光纤传感器研究

本文研究了一种由光束激励并检测的微谐振型光纤传感器，说明了利用单昌硅制作 微型硅谐振器的制作 方法。在实验的基础上分析了谐振器在光激励下的振动机理，给出了测量压力参数的原理。     

基于振动声调制和时间反转法的微裂纹定位检测研究

针对常规超声检测对闭合微裂纹不敏感的现象,开展了基于振动声调制技术的非线性超声检测研究,并引入时间反转法对检测信号中的非线性信号进行聚焦处理,实现闭合微裂纹的检测及定位。利用ABAQUS有限元软件仿真振动声调制技术检测铝管微裂纹,用有限长冲激响应滤波器提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号,在时域反转后重新加载到无裂纹铝管模型进行时反信号聚焦仿真。结果表明,振动声调制检测信号中的一阶旁瓣非线性信号能够在裂纹位置附近聚焦,管道径向布置的时间反转信号加载方式信号聚焦效果优于轴向布置,并且根据聚焦像的大小和位置可以对裂纹进行定量和定位。     

一种时域解调激光干涉仪调制信号的方法

针对某低频水平振动校准设备的激光干涉仪,利用NI公司的多功能采集卡,采集激光干涉仪的调制信号及与其同相位的电容式位移传感器的输出信号.根据激光干涉仪调制原理,提出一种时域解调调制信号的方法.根据调制信号条纹的时域特性和它被限幅的实际特点,利用labview软件实现了信号的解调,并将电容位移传感器信号作为参考信号,还原解调后信号的相位,从而得到振动台高精度的振动波形.实验证明,此方法对连续振动信号的解调效果良好,具有较好的重复性和稳定性,精度可达到激光干涉仪发射激光波长的四分之一.     

新型谐振式硅微机械加速度计

制作出一种新型结构的谐振式硅微加速度计，其输出频率信号可以克服微机电系统器件输出微弱信号检测的困难、采用双端固定音叉作为谐振器，在加速度作用下，质量块的惯性力通过悬臂梁施加于音叉轴向，利用音叉谐振频率的变化测量加速度．在每个音叉臂上制作了梳齿结构，用梳齿间的静电力激励音叉产生谐振，并利用其构成的电容检测其振动频率．该加速度计采用体硅工艺制作，文中给出了工艺流程、用有限元方法仿真估算，得到传感器的灵敏度约为2／gHz．     

基于坡莫合金的微磁传感器系统在机动车辆流量检测系统中的应用

在单车道路段交通系统中利用车辆的磁特性,使用基于微磁传感器的自动检测系统,可以方便、快捷地获取和处理机动车辆的流量和速度信息.本文提出了一种基于微磁传感器的SOP(System on PCB)自动检测系统,能可靠地完成机动车辆弱磁信号的检测、信号处理、数据存储等功能.经过实验验证,真正实现了交通管理中车辆检测的无人化和智能化.     

一种光纤机敏蒙皮系统

在简述作者提出了的种新型的光纤传感阵列及其信号处理的神经网络方法的基础上，给出了一种光纤机敏蒙皮系统的结构及功能，阐述与分析了系统实验的结果。     

大型结构应变场光纤分布监测系统

研究了一种用于大型工程结构应变、变形状态监测的基于光时域反射技术的分布式光纤应变传感系统。设计了一种新型的光纤微弯传感器结构,用于对沿传感光纤分布各测量点的应变信息进行提取;在此新结构的基础上,了全光纤型应变传感器串行阵列,以对构件应变测量和安全监测为主要目标,建立了起了分布光纤应变实时监测系统,进行了系统实验了得到了良好的结构。     

Prediction of Impact Contact Forces of Composite Plates Using Fiber Optic Sensors and Neural Networks

Real-time determination of contact forces due to impact on composite plates is necessary for on-line impact damage detection and identification. We demonstrate the use of fiber optic strain sensor data as inputs to a neural network to obtain contact force history. An experimental and theoretical study is conducted to determine the in-plane strains of a clamped graphite/epoxy composite plate upon low-velocity impacts using surface-mounted extrinsic Fabry-Perot interferometric (EFPI) strain sensors. The plate is impacted with a semispherical impactor with various impact energies using the drop-weight technique. The significant features of the strain and contact force response are contact duration, peak strain, and strain rise time. We have designed and built an instrumented drop-weight impact tower to facilitate the measurement of contact force during an impact event. The impact head assembly incorporates a load cell to measure the contact forces experimentally. An in-house finite-element program is used to establish the validity of the EFPI fiber optic sensor contact force response. The finite-element model is based on a higher-order shear deformation theory and accounts for geometric nonlinearity. Experimental load cell data and finite-element impact-induced contact force responses are in close agreement. The load cell data is used to train a three-layer feed-forward neural network which utilizes the Delta Bar Delta back-propagation algorithm. The output of the neural network simulation is the contact force history and the inputs are fiber optic sensor data in two different locations and time in 10-ms intervals. The efficiency and accuracy of the neural network method is discussed. The neural network scheme recovers the impact contact forces without using any complex signal processing techniques.     

用于FRP固化在线监测的光纤微弯压力传感器

无论在军事还是航空航天领域,光纤传感器都是一种极具应用前景的智能化监测手段。目前,将光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的监测的研究是一个热点。但由于大多数光纤传感器监测固化过程成本较高,所以还没有被广泛的应用于实际生产当中。开发了一种新型的低成本、高灵敏度、易操作的光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的在线监测。光纤传感器的设计基于光纤微弯损耗原理,其监测的直接目标参量为增强纤维所构成的网络所承担的压力变化,可以进而通过Gutowski的树脂流动/纤维变形理论间接得出对于固化过程中的几个关键参量。给出了这种压力传感器的设计制作方法,测定该种传感器在静态和动态下的压力-光损耗响应曲线,分析了该传感器对环境温度与折射率变化的响应。完成了利用微弯压力传感器进行纤维增强复合材料在热压釜中固化成型过程的在线监测实验,获得了良好的结果。     

硅微机械与光纤组合式列阵传感器的研制工艺

系统地介绍了一和中新颖的硅微机械与光纤组合式列阵传感器的特殊制造工艺。在工艺实验的基础上对硅微悬臂梁列阵形成的光刻技术，各向异性腐蚀的机理与方法，梁膜厚度的精确控制，传感器的一体化等技术进行了较深入的研究，并对实验结果进行了详细地分析。这些工艺与常见的ＩＣ工艺兼容，为这类微传感器和执行器的研制打下了较好的实验基础。     

结构状态探测及损伤估计系统：基于光纤传感阵列和神经网络信号处理技术

给出了结构状态探测及损伤估计系统的原理和结构。描述了一种新颖的光纤传感阵列和适宜的神经网络信号处理技术。在石膏构件上的初步实验结果表明此系统能够对结构的状态（如受力和挠度等情况）进行监测。可发展成为机敏结构，在航空航天、船舶和土木建筑等领域有潜在的应用价值。     

LAMOST球焦面光纤坐标检测方案

对LAMOST光纤定位系统中球冠状焦面板上4000个光纤头位置的检测,要求检测系统检测速度快、精度高,为此采用极坐标旋转扫描装置进行检测。检测装置包括角度传感器和绕球冠状焦面板中心旋转的圆弧形扫描梁,后者由多片线阵CCD软拼接而成,其数据用并行主从结构进行采集与处理。采用“光重心法”对光纤出射光斑信号进行处理,获取光纤端部的位置特征。     

光纤模斑传感器应用于在线监控复合材料工艺过程

复合材料的固化有着复杂的内部过程, 传统的工艺条件难以保障产品的质量, 发展智能化的在线监控技术是个有效途径, 在线监控系统需要有先进的传感器。研制了一种新型光纤传感器, 提出通过测量光纤末端近场模斑谱反映光纤埋置周围树脂折射率的变化。给出了利用这种传感器进行复合材料固化监测的实验结果。发现这种光纤传感器的信号能反映固化凝胶点、固化结束点及树脂粘度的最低点, 又由于光纤与复合材料的兼容性好以及装置简单、廉价、可靠性高, 因此可以应用于复合材料固化过程的在线监控系统。     

Simultaneous sensing of the strain and points of failure in composite beams with an embedded fiber optic Michelson sensor

A fiber optic Michelson sensor was embedded in composite beams to sense the internal strain and points of failure of the composite structures. The bending deformation and matrix cracking were investigated by four-point bending tests of cross-ply composite beams with the embedded fiber optic sensor. The failure points of composite beams were detected by using both a PZT sensor and a fiber optic sensor in order to investigate the fiber optic failure signals. The failure due to matrix cracks in a composite beam was confirmed by the edge replica method. The digital processing of the fiber optic signal was carried out to determine the strains and failure points of composite beams. The failure points were observed from the processed failure signal by high-pass filtering. The initial failure strain of the composite beam was measured and processed from the fiber optic strain signal after low-pass filtering.     

光纤光栅视觉系统

利用光学衍射原理，研制成了光纤光栅衍射屏，并与计算机神经网络相结合，开发了了一种识别立体形状的视觉系统。本文介绍了光纤光栅的设计原理及计算方法，给出了系统的总体结构及工作原理，完成了三棱 柱，三棱锥、四棱柱，四棱锥和球等立体形状学习与识别，并讨论了实验结果。