基于FBG传感器阵列反演结构振动位移的监测方法

针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线重构算法和获得的应变数据重构结构各点的动态位移,然后运用卡尔曼滤波算法将曲线重构算法导出的位移数据与同位置处的单点加速度数据相融合,获得更为准确的位移数据。实验结果表明：该方法可成功重构出监测结构任意时刻的振动形态,悬臂铝板和简支管道的振动位移重构相对均方根误差分别小于5.5%和7%。     

基于MEMS加速度传感器的轴承故障检测

提出了一种通过利用低成本的MEMS加速度传感器进行振动分析,实现检测电动机深沟球轴承多重故障的简易方法。首先分析了轴承多故障特征频率,然后通过快速傅里叶变换算法对轴承出现故障的电动机振动频率进行了分析,从振动频谱中提取故障频率来诊断轴承多重故障的存在。同时,基频分量周围的边带频率分量表明由于故障轴承存在空气间隙。在空载、单相以及失衡电压条件下通过实验对提出的方法进行了研究,结果显示提取出的故障频率与理论值两者十分接近,表明提出的方法能够有效检测并识别出感应电动机的多故障特征。     

光拍窄带检测小位移

本文给出两种检测小振动位移的方法,其中光拍振幅窄带检测小位移灵敏度达5.2×10~(-4)nm(振动频率2kHz),且从噪声谱测试角度比较了振幅检测法与相位检测法。     

晶体振荡器双层隔振系统的设计与实验

分析了振动环境对晶体振荡器的影响,并以此为依据设计了一种针对晶体振荡器的双层被动隔振系统。仿真结果表明该隔振系统具有较低的位移传递率。实验结果表明,在频率为20～2 000 Hz、功率谱密度为0.05 g2/Hz的随机振动下,加速度灵敏度约为2×10-9/g、中心频率为12.8 MHz的AT-切晶体振荡器,通过应用此双层被动隔振系统,晶体振荡器的动态相位噪声可由-102 dBc/Hz@1 kHz降低到-120 dBc/Hz@1 kHz。     

空间垂直方向位移在行为识别中的应用

为了提高行为识别中上下楼识别的准确率,提出一种利用重力方向位移变化对上下楼区分的方法。将手机坐标系的加速度数据转换为大地坐标系的加速度数据,再利用大地坐标垂直方向的加速度分量得出垂直方向的位移量,并将位移量作为垂直方向的特征值之一。水平方向的特征值、合成加速度的特征值和垂直方向的特征值作为分类器的输入。实验结果表明,在不计手机放置位置时上下楼的识别率提高了10%以上,因此该方法有效地提高了行为识别的准确率。     

法布里珀罗腔振动敏感度的分析

法布里珀罗腔被用作高稳定光频振荡器的频率参考。腔长的稳定性会受到由于振动导致的腔体形变的破坏,进而使激光器产生频率噪声。通常采用有限元分析来考察光腔在任意加速度下的弹性形变。推导出了由腔镜的位移和倾斜带来的腔长变化的通用表达式,表达式明确地给出了光腔形变和其导致的振动敏感度之间的关系。根据该方法,分析了一种水平光学腔的振动敏感度,并且通过优化支撑结构降低了光学腔对振动的敏感性。此外,设计了一种小型振动平台,可以在三个相互垂直的方向对腔体施加振动。     

对角切片谱法分析信号中相位耦合的频率分量

给出了三阶累积量对角切片谱的性质，分析了水中目标辐射信号的特点，并将3阶累积量对角切片谱法应用于提取水下目标辐射信号中相位耦合的频率分量。以水下某目标辐射噪声的实测数据为例，进行了仿真研究。结果表明，该方法在提取水下运动目标辐射信号中的参加相位耦合的频率分量和相位耦合产生的频率分量、抑制环境噪声和非耦合的频率分量等方面的性能优于自相关谱法。     

用分段采样啁啾光栅实现谱相位编码

设计并实现了基于采样光纤光栅的光码分多址(OCDMA)谱相位编解码器.根据等效啁啾原理,采用分段采样啁啾的方法将宽谱光源的不同频率分量在时域上分离并重新组合,并将地址码信息用等效相移的方式引入到不同的频率分量上实现谱相位编码.采用该方法制作的编解码器具有制作简单、工艺要求低的特点,便于系统应用.对该编解码器的性能进行了计算机仿真并与实测数据进行了对比,结果显示该编解码器具有较好的性能.     

基于激光干涉法的谐振式高加速度振动传感器校准技术研究

校准是保证振动传感器测量结果准确和可靠的重要手段。针对传统中频校准装置无法提供高加速度振动激励以及高加速度振动量值无法溯源的问题,开展基于激光干涉法的谐振式高加速度振动传感器校准技术研究。基于谐振原理建立谐振式高加速度振动发生装置,实现高加速度振动发生;建立外差激光干涉法绝对振动校准系统,通过对外差激光干涉信号的直接采集和解调,实现了高加速度振动测量和校准。实验结果表明,该系统能够在140-2929 Hz频率范围、100-10000 m/s²加速度范围内实现振动传感器的灵敏度幅值与相位的有效校准。     

基于油田示功仪的加速度信号处理方法

本文给出了一种将油田示功仪中测量到的加速度信号进行处理得到位移数据的方法。提出了利用FIR数字滤波器,对平滑滤波后的加速度进行处理,实现了对加速度传感器干扰振动信号的滤除,再利用加速度双重积分算法得到位移数据的处理方法。实验结果表明,使用平滑滤波、FIR数字滤波基础上的加速度双重积分算法得到位移数据的方法可行,系统示值相对误差小于2％,满足工程实践的需要。     

基于高速摄像技术的管系振动位移测量

针对试验中高速摄像技术在远距离测量振动响应精度较低的问题,提出结合双三次 插值法与Sobel算子边缘检测图像技术的方法,用其处理测得图像来提高测量精度。首先,设计了采 用高速摄像与加速度计两种测量系统的管系振动台试验。然后,对高速摄像系统测得的图像 与加速度计测得的加速度振动响应进行处理并提取位移振动响应数据。最后,从时域和频域 两个角度对比高速摄像与加速度计两种测量系统测得的位移振动响应数据,对高速摄像系统 测得数据的准确性进行分析。结果表明,结合双三次插值法与Sobel算子边缘检测图像处理 技术优化高速摄像技术测得的图像可以获得满足测量与使用要求的高精度位移振动响应数 据。     

一种手持振动信号采集分析仪的设计与实现

为满足工业现场设备状态信息化采集和数据快速分析的需求,开发了一种手持振动信号采集分析设备,系统采用便携式嵌入式系统构架,利用加速度传感器获取振动信号,通过两级改进的积分器模拟电路得到速度和位移信号,经过滤波整形处理后送ARM处理器存储并处理,系统配备USB和无线Zigbee两种与上位机和其他分析仪之间进行通信,设计了大容量Flash存储器、48位信息钮识别器、节能电源设计和液晶显示功能。具有时域信号显示分析、频谱分析、共振解调和趋势分析等功能。实验表明,系统运行稳定可靠,数据分析结果准确、速度快、精度高,达到了预期目的。     

正弦相位调制位移干涉测量技术中调制频率的优化选择

针对正弦相位调制(SPM)干涉测量技术用于位移测量时,调制频率对干涉信号相位解调的影响,提出一种调制频率的优化选择依据.通过对干涉信号的频谱进行分析,发现当被测位移幅度较小时,较小的调制频率即可满足相位解调的要求;而当被测位移较大时,必须相应地增大调制频率,才能获得比较准确的测量结果.模拟计算以及实验结果表明,被测位移信号的幅度每增大四分之一测量光源波长,调制频率需要相应增大4倍于被测信号频率的大小,才能满足正弦相位调制位移干涉测量技术信号处理的需要.     

自适应线谱增强器的改进及实现

针对舰船辐射噪声中线谱检测及提取难问题,研究了基于矢量水听器的自适应线谱增强器。利用矢量水听器同步、同点测量声场的声压和振速的特点,将传统自适应线谱增强器改进为双输入结构,由于所测声压信号与振速信号间的相关性,提高了线谱增强的效果。通过实测数据对改进算法进行了验证,并在Simulink中的DSP Bulider平台下对改进的自适应线谱增强算法予以实现。     

基于傅里叶变换相位的散斑面内位移量算法

散斑照相计算面内位移时,传统算法直接使用散斑图傅里叶变换的功率谱信息,最小可检测位移量会受到散斑尺寸的限制。为了解决这一问题,采用基于傅里叶变换相位信息的新算法进行了理论分析,证明了新方法中最小和最大可检测位移量取决于所用光电转换器件（如CCD或CMOS）的像元间距和光敏面大小,与散斑尺寸无关。结果表明,该方法的测量范围最小可达2pixel间距,最大可达光电转换器件光敏面宽度的一半。实验测量与理论值吻合。     

基于匹配解调方法的光纤光栅振动检测技术与实验研究

介绍了光纤光栅振动检测原理及优点,建立了光纤光栅加速度振动检测的力学模型,分析岩土、结构、建筑行业低频微振动监测的单点光栅匹配解调方法,利用反卷积方法进行传感光栅中心波长的解调,并进行了模拟仿真和实验分析,通过对低频振动信号应用匹配光栅解调检测以及对信号频谱分析,得知该技术方法可行,能有效检测低频振动.     

机载电子设备隔振系统固有频率的确定

讨论了机载电子设备减振系统在基础随机激励下,设备的绝对位移响应均方值、加速度响应均方值随系统固有频率的变化.综合考虑位移响应均方值、加速度响应均方值的影响,确定了系统的固有频率.最后,通过一个工程实例说明了该方法的有效性.     

高灵敏抗冲击光纤光栅微振动传感器

针对高灵敏度的光纤布拉格光栅（FBG）振动传感器的抗冲击可靠性,设计了一种具有限振结构的双悬臂梁型FBG振动传感器,理论分析了结构参数与灵敏度和振动位移的关系,进行了结构优化,确定了限振幅度。制作了限振幅度约为90m的传感器样品,对传感器的加速度灵敏、频率响应、抗冲击性能进行了测试,结果表明,传感器的加速度灵敏度达到525 pm/g,谐振频率约为66 Hz,传感器经过50 g反复冲击,频响特性具有良好重复性,表明传感器具有较高的可靠性。     

基于向后搜索的变速变加速算法研究与应用

在实际数控加工中,为实现数控系统的高速高精度加工性能,在对加工曲线进行前瞻处理并进行四次位移曲线规划的基础上,针对实际生产中的复杂加工提出了一种辨识复杂加工轨迹段特征的向后搜索算法,且在此基础上针对轨迹的不同特征采用变速变加速四次位移曲线算法,改变了四次曲线位移算法加速度的单一性,在加工中更加灵活,实现加工精度和加工速度的很好平衡,大大提高机床的性价比,满足加工时的高速高精度要求。