基于MEMS传感器的运动物体轨迹仿真研究

本文构建了以MPU6050传感器为核心的数字采集系统,实时采集得到三轴陀螺仪和三轴加速度计随直径为25cm转台旋转一周的运动数据,基于四元素的姿态更新算法描绘其运动轨迹;为验证算法的正确性,分析了传感器在转台上的运动过程,通过计算机仿真模拟上述运动,得到传感器输出数据,仍通过上述算法解算运动轨迹.仿真出运动轨迹确实近似是直径为25cm的圆,从而验证了此算法的准确性.此外,通过对比仿真轨迹结果和实际数据解算运动轨迹,发现由于运动时间延长,陀螺漂移和积分累积误差对轨迹测量的精度有着不可忽视的影响;MPU6050传感器精度太低,适用于短时间低速运动或微小旋转角度场合.     

旋转机械实时监测的研究

旋转机械是许多大型生产设备系列中不可缺少的关键设备,必须对设备进行实时监控。把传感器节点布置在旋转机械的有利测量点上采集数据,通过软硬系统平台搭建,实现无线传感器网络传输,在监控诊断中心由专家系统进行诊断,然后实现远程和本地控制,达到对设备进行及时维护和更换。通过系统仿真到达设计要求。     

弹道导弹微动特征散射点的选取

利用雷达探测弹道导弹特有的微多普勒特征是进行目标识别的新方法,而目标体上散射点的选取是影响微多普勒特征参数提取的关键因素之一。首先建立弹道导弹弹头运动模型并简要给出基于时频分析法的弹头目标的微多普勒特征参数提取方法,然后根据散射点位置不同将目标体上散射点分4类,而后通过仿真微多普勒特征参数的提取,进而研究特征参数随散射点的变化特性。仿真结果表明:在导弹锥形的顶部、底部边沿、锥形面上选择总量小于9的散射点,可以有效地提取导弹的微动特征参数。随着散射点数量的增加,提取微动特征参数的难度也相应增加,甚至无法提取微动特征参数。     

32APSK调制在多径信道中的星座优化

为了提升APSK调制在多径信道中的使用性能,提出基于误码率分析的新星座构造方法,该方法通过星座点的旋转,能很好的对抗多径失真对信号的影响.本文以32APSK为例进行星座优化,通过计算机仿真搜索,得到32MAPSK调制星座的最优旋转角度.仿真表明,该方法不需要增加任何硬件设备,具有简便、性能提升明显的特点.     

利用通信光缆预警系统在管道安全防范中发挥作用

跟随信息时代的发展步伐,通信光缆的使用范围进一步扩大.文章研究了在长输管道同沟敷设光缆的方式下进行通信数据传输,其中主要选取了光缆中的3芯单模光纤,并且采用分布式的光纤微振动传感器进行信号的振动,通过在管道中对振动信号的沿线布置传感器来增强管道内部以及其周围的预警和定位作用,具体分析了预警系统的工作原理,将其应用在实际的工程中,加强管道安全防范.     

含旋转部件的动态目标ISAR成像及微多普勒特征提取

含旋转部件的动态目标ISAR成像中,受旋转部件微多普勒调制影响,导致目标成像质量下降,给目标识别带来巨大困难。抑制或消除旋转部件回波是处理带有旋转部件目标ISAR成像的重要内容。现有的算法在处理旋转部件时采用了单个旋转点的假设,虽然取得了较好的效果,但是对实测数据分离效果不明显。为此,本文基于含旋转部件目标主体和旋转部件回波的特点,采用时频分析的方法,实现目标主体与旋转部件回波的分离。对旋转部件信号作单独分析,能更好地获得旋转部件的微动特征参数。仿真和实测数据的结果表明了该方法的有效性。     

基于光纤光栅的杆型二维振动传感器

为了实现两个方向的振动信号检测,提出了一种以杆为弹性结构的二维光纤光栅振动传感器。首先对该传感器进行了理论分析,并推导出其固有频率和灵敏度公式。然后对传感器结构进行了优化仿真,确定各个参数的最终值。最后通过实验研究了传感器的各项性能。实验结果表明,该传感器在x方向上的固有频率为493 Hz,灵敏度为54 pm/g,线性度为99.9%;在y方向上的固有频率为466 Hz,灵敏度为5 pm/g,线性度为97.5%。此外,采用双光纤光栅消除了温度对振动信号测量的影响,温度灵敏度为0.1 pm/°C。该传感器结构简单,可检测两个方向的振动信号,消除了温度的影响,在振动信号检测中表现良好,因此在多维振动信号检测领域具有重要研究意义。     

局部放电超声波在电机定子中传播的仿真分析

采用超声传感器进行发电机定子局部放电点的定位研究中,存在着超声信号检测不明显或无法检测的问题.该文对发电机中有利于传感器接收超声信号的位置分布规律进行研究,通过ANSYS Multiphysics进行发电机定子模型声场仿真,获得超声信号在发电机定子外壁的声压分布图,从而提出了适用于发电机局部放电点定位的传感器放置方法,为电机定子绕组局部放电定位的后续研究奠定基础.通过将仿真结果与实验检测结果进行对比发现,仿真得到的声压分布与实验检测结果相近,从而证明了该文所得结论的有效性.     

红外探测器振动试验中的传感器安装研究

介绍了振动试验的概念、目的以及各个组成部分,并对各种试验作了简单说明。通过振动试验可以检验红外探测器各部分的薄弱环节。为保证试验数据的准确性,其传感器起决定性作用。主要从传感器安装方法、安装角度、控制点选择等方面进行了分析。结果表明,正确的传感器固定方式可将系统静态噪声从0.105 mV下降到0.019mV。试验中传感器单点控制会造成探测器在一些频率点的数据放大22.9倍,而通过多点控制研究应用,可将振动量级控制在1.007倍,有效保证了振动试验的准确性。     

基于M-Z干涉原理的定位式光纤振动传感器

文章基于M-Z(Mach-Zehnder)干涉原理,提出了一种新型光纤振动传感器方案,该传感器能判断振动事件发生的位置.仿真分析研究了该定位式传感器的信号处理技术,通过增大信号的带宽、延长信号的持续时间、增大信噪比和改善定位算法,实现了较好的定位性能,验证了该定位式光纤振动传感器方案的可行性.     

An optimization approach to optimal placement of collocated piezoelectric actuators and sensors on a thin plate

The purpose of this paper is to suggest a criterion for the optimal placement of collocated piezoelectric actuator–sensor pairs on a thin flexible plate using modal and spatial controllability measures. Consideration is given to the reduction of control spillover effect by adding an extra spatial controllability constraint in the optimization procedure. The spatial controllability is used to find the optimal placement of collocated actuator–sensor pairs for effective average vibration reduction over the entire structure, while maintaining modal controllability and observability of selected vibration modes. It is found that the methodology for optimal actuator placement can be used for a collocated system without damaging the observability performance of the collocated sensors. Experimental validation of our optimal placement is done on a simply supported thin plate with a collocated piezoelectric actuator–sensor pair.     

基于网格点覆盖模型的高效传感器网络节点配置算法

节点配置问题是传感器网络研究的关键问题.在DhillonS.S.的模型化方法基础上,完成了两种改进的高效节点配置算法.以最少化传感器数目为目标,通过减少局部冗余、优化整体性能以及考虑传感器检测范围的有限性,修改算法的初始化模型等方法,对现有的传感器节点配置算法进行了改进.通过仿真分析,充分验证了两种模型的可行性与性能的优越性.     

光纤光栅振动传感器结构设计研究

传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。振动信号的检测在工业尤其在石油勘探方面有着重要作用。其中,基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)的振动传感器具有诸多优点而备受关注。简单介绍了FBG振动传感器的原理,并根据结构类型对近几年研发出的FBG振动传感器进行了分类和总结。阐述了四种FBG振动传感器的优缺点,并重点对悬臂梁式和柔性铰链式结构的FBG振动传感器进行了总结。接着从三个方向对现有的FBG振动传感器进行了分析并提出了优化建议。最后对FBG振动传感器的发展做出了预测与展望。     

基于故障检测和可靠性约束的传感器布局优化

传感器布局优化是实现机电设备机内测试(BIT)系统设计优化的重要方法之一,保证系统对检测目标具有较好的检测效能是传感器布局优化的重要约束.通过测试信息模型分析,可知传感器自身可靠性问题将会影响系统效能的实现.本文在分析传感器故障概率对测试系统故障检测效能的影响的基础上,以传感器的故障概率和最小及传感器总价格最小为优化目标,以故障检测率、故障隔离率及虚警率为约束,基于系统故障——传感器的测试信息模型,设计并构建了一个传感器布局多目标优化的非线性整数规划模型(MINLP),对其求解可得到BIT系统的传感器布局优化设计方案,并以某伺服BIT系统为例进行优化设计分析.     

FBG传感器和电阻应变仪的振动监测特性

将光纤布拉格光栅（FBG）传感器和电阻应变片固定在等强度梁上,研究了两种传感器的振动监测性能,总结比较了其优缺点。通过固定在等强度梁末端的电机来产生振动,测试了FBG 传感器和电阻应变片监测到随时间变化的振动信号,并分析了振动信号经傅里叶变换（FFT）的频谱图。实验结果表明,FBG 传感器和电阻应变片监测到振动信号的时域图基本一致,但是FBG 传感器监测到振动信号经FFT 变换的频谱图出现较明显的二次谐波和三次谐波,电阻应变仪监测到的频谱图出现的谐波较弱。在实验中还观察到,在有电磁干扰情况下,电阻应变仪监测不到振动信号,而FBG 传感器正常工作,不受电磁干扰。     

压电智能复合材料层板冲击压电响应仿真分析

基于1阶剪切变形理论,采用有限单元方法,建立了压电智能复合材料层板有限元模型,采用低速冲击对其压电传感器的瞬态响应进行了仿真分析.结果表明,各压电传感器响应信号特征与各传感器的布置位置、冲击荷载位置及层板的边界条件等因素有关.综合分析各传感器响应信号并进行特征提取,可建立传感器响应与冲击位置间的非线性关系,从而实现结构加载损伤位置的自诊断.     

基于改进离散粒子群算法的传感器优化配置

传感器优化配置是实现航空设备故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)系统设计的基础和保证.本文首先对系统的故障-传感器相关性矩阵进行了改进,在此基础上根据系统测试性指标要求建立了考虑传感器故障率的约束优化模型,并采用一种改进的离散粒子群算法求解.算法根据传感器优化配置的特点设计了粒子个体适应度计算方法,惯性权重则基于群体早熟程度自适应调整.仿真实例验证了本文方法的有效性,优化结果满足系统各项测试性指标要求,可为航空设备PHM系统的传感器优化配置提供有效指导.     

PZT-5H基压电纤维复合材料低频传感性能研究

随着地震勘探的深度越来越大，地震反射波不断向低频段发展，迫切要求开发低频传感器。该文设计制备了PZT-5H基压电纤维复合材料(MFC)悬臂梁式传感器，并将其应用于低频传感领域。通过有限元仿真模拟，力-电耦合分析探明了MFC悬臂梁结构中基板材料及结构尺寸参数对MFC电输出性能的影响规律，进而优化结构参数，研制了低频振动监测用MFC悬臂梁传感元件。对其传感性能进行了测试研究。测试结果表明，MFC悬臂梁可很好地感知低频振动加速度的变化，在低频段(5~190 Hz)时加速度灵敏度可达205 mV/g(g=9.8 m/s²)。     

干式电力变压器振动信号调理电路的设计

基于振动法的变压器状态监测系统通过安装在变压器器身上的振动传感器来测量运行中的变压器的振动信号,通过对干式电力变压器振动特性的分析,得出振动量的量化特性,方便了调理电路的参数设计.振动信号的调理过程,采用一种内装IC的加速度传感器YD35D,适合用来测量电力变压器的振动信号,通过电荷放大器、增益放大电路和滤波电路将加速度信号转变成微处理器可采集的0-5v的模拟电压量,较为详细地介绍了信号处理各部分电路的设计及电阻电容的参数计算公式.通过电子电路仿真软件Multisim对电路参数进行了合理配置,仿真结果表明系统的信号幅度控制合理,滤波效果明显,电路设计具有实际应用价值.     

Design and analysis of a high bandwidth disk drive servo systemusing an instrumented suspension

Resonance modes in the suspension of hard disk drives limit the closed-loop bandwidth. The bandwidth of the servo can be increased by active vibration control of the resonance modes. This paper considers the optimal placement of strain gauge sensors on a suspension to observe the vibration states of the suspension. Using a finite-element simulation of an actual suspension, a state-space model is identified for the two normal strains and the shear strain at each finite element. The state-space model includes the dynamics of the three primary resonance modes. A numerical search algorithm is used to determine the sensor location and orientation which maximizes the minimum singular value of the observability grammian. With the strain gauge output signal, a multirate inner loop controller is designed to be used with the existing head-positioning system. Simulations and analysis results suggest that use of an instrumented suspension is a viable candidate method for improved disk drive servo performance