试验机传感器误差补偿系统与智能化

如何提高试验机产品质量及可靠性是个重要的课题。本文对试验机的关键部件传感器非线性误差检测和补偿技术作了专门的探讨。提出一种在数字域内对传感器的非线性误差进行补偿的方法,编制了相应的软件。实验结果表明,补偿效果显著,避免了以往采用硬件补偿的方法,使电路复杂成本较高的缺点,为纺织检测仪器及其它检测仪器的检定与误差补偿提供了一种有效的方法。     

阵列传感器在分析检测中的应用与发展

在分析检测中研究较多的阵列传感器主要有电荷耦合器件、电荷注入器件、光电倍增管和光电二极管阵列检测器.电荷耦合器件应用最广,适用于大多光谱仪器.电荷注入器件运行成本较高,应用范围受限.光电倍增管最适用于光电直读光谱仪.光极管阵列检测器则更多地用于液相色谱分析.随着传感器研究不断深入,有更多新技术应用于分子识别、物质结构分析等化学检测中.     

电磁矢量传感器取向误差自校正方法

采用子空间方法研究了基于发射天线旋转的信号波达方向估计和取向误差自校正方法．利用一个到达方向未知的信号源,将校正过程中信号源发射天线绕z轴和x轴以90°进行两次坐标旋转,待校正电磁矢量传感器阵列分别接收和这3个到达方向有一定关系的发射信号,根据子空间理论并利用坡印廷矢量间的关系估计信号源到达方向和阵列的取向误差矩阵．该方法仅需要一次特征分解,不需要搜索运算和参数配对运算,计算量小,计算精度高．由实验结果可看出,校正后的参数估计值与真实值吻合得很好．     

角速度陀螺等仪表的安装和标定误差及其对参数估计的影响分析

基于某飞行器线性化数学模型，系统地分析了控制变量、运动变量、加速度仪表等的标定误差及角速度陀螺的安装误差及其对气动参数估计的影响．分析表明一定百分比的标定误差将宜接导致相应参数有等量的相对误差，角速度陀螺安装的俯仰轴不平行度误差将严重影响参数估计精度。分析结果对非线性模型同样具有重要意义．     

基于椭圆拟合误差补偿算法的数字磁罗盘

设计了一种基于磁阻传感器和加速度计的低成本的电子罗盘导航系统。介绍了电子罗盘的工作原理,并给出了航向角的计算方法,同时对电子罗盘的影响因素进行了说明。在利用硬件对采集的数据进行滤波处理以提高精度的同时,还采用了基于椭圆拟合误差补偿方法对磁罗差进行补偿。试验结果表明:椭圆拟合误差补偿方法补偿效果显著,系统性能稳定,适合于低速的便携导航应用。     

基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法

磁轴承转子位移的检测精度直接影响到磁轴承的稳定性。在磁轴承系统中,虽然位移传感器的差动输入可以提高测量精度,但差分信号误差及检测中心与磁轴承中心不重合问题会影响差动测量的检测精度。针对这一问题,提出了一种基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法,以差分信号为自变量建立误差补偿方程,对差分信号中的误差进行补偿;通过误差补偿方程推导出转子在控制坐标系下的位移方程,求解转子在控制坐标系下的实时位移。仿真实验结果表明,对差分信号进行误差补偿后,差分信号的相对测量误差从96.46%减小到了0.04%,转子位移的计算值与测量值之间最大误差的绝对值仅为0.017 mm,对于提高转子位移的检测精度及磁轴承控制系统的稳定性具有重要的意义。     

基于微透镜阵列的重金属离子阵列传感器研究

研制了一种基于微透镜阵列的光寻址电位阵列传感器,用以实现同一溶液中多种重金属离子的同时检测.采用脉冲激光沉积（PLD）技术在LAPS上制备Cu2+、Cr6+、Pb2+、Fe3+4种重金属离子的敏感薄膜,并利用微透镜阵列把单束激光转化成激光点阵作为LAPS阵列的光源,从而得到4×4的重金属离子敏感LAPS阵列,实现了对这4种重金属离子的检测.实验结果表明,LAPS阵列传感器能够同时检测浓度为10-5~10-3 mol/L的以上4种金属离子混合溶液.     

车体双轴倾角传感器的标定

为了消除由双轴倾角传感器基准面加工误差、电子元器件的焊接误差、电路板的安装误差和标定过程不规范所带来的传感单元敏感轴与标定平台的旋转轴之间的平行误差,在MEMS倾角传感器的测量原理基础上,分析了双轴倾角传感器标定过程中误差的来源并建立了标定误差的数学模型.根据该误差模型对测量数据进行了模拟,分析模拟结果并提出了有效的软件实时修正的标定方法,弥补了传统标定方法的不足.对采取该修正方法前后的数据进行比较,实验结果表明传感器输出数据误差减小了1个数量级以上.文中方法可明显提高双轴倾角传感器的标定精度.     

水下声传感器阵列虚拟扩展技术研究

针对水下小孔径作战平台信号处理问题,给出了声呐阵列虚拟扩展技术的性能评估方法.建立了水下声传感器阵列虚拟扩展后的数学模型,推导了阵列实阵元总数、虚拟的新阵元数和虚拟一个阵元使用的实阵元数之间的数学关系式.给出了虚拟扩展后的阵列信噪比增益数学表达式,并分析了其与实阵元总数、虚拟的新阵元数和信号入射角度之间的关系.通过对虚拟扩展后阵列波束图的分析,论证了阵列波束宽度的变化及多目标分辨能力的改变.最终通过对扩展后阵列信噪比增益及多目标分辨能力的理论分析和计算机仿真,论证了虚拟扩展技术对阵处理增益、波束宽度等阵列主要性能指标的影响,并对该技术在实际工程应用中的适用条件进行了分析.     

机床热误差补偿建模方法研究

在机床热误差补偿技术研究中,热误差鲁棒建模是机床热误差补偿的成功关键之一。对国内外几种主要的热误差建模方法进行了较为深入的分析研究,比较了不同方法各自的优缺点,并针对缺点介绍了一些改进方法。在此基础上,总结归纳了目前研究存在的问题,并对未来的发展方向进行了探讨。     

关于电容式传感器的误差研究

对电容式传感器在使用中受环境、工作条件、安装技术等影响所产生的误差进行了深入研究，建立了符合实际工程要求的相对误差关系式，提出了改进办法和相应措施。     

窄声束阵列传感器的仿真优化与研制

针对厚壁管道的检测,提出并研制了一种新型的超声导波阵列传感器,其特点是声束窄、能量集中.首先,选取了对厚壁管道内外表面缺陷均敏感的周向导波模态,确定了激励该模态的入射角度及频率;然后,对阵元间距为0.5λ~1.0λ、阵元个数为4~8的传感器进行了声场的有限元仿真优化,选取了最优的阵元个数与阵元间距.最后,制作了传感器实物并进行了声场指向性测量.实验结果表明,该传感器相较于传统单阵元传感器,指向性好,能量集中.     

嵌入式数控机床热误差补偿装置设计与实现

为减少热误差对数控机床加工精度的影响,针对华中数控HNC-848型数控系统机床设计了一种嵌入式热误差补偿装置。该装置采用基于STM32+FPGA的嵌入式系统设计方法,实现机床温度数据获取、热误差建模、热误差补偿执行等功能。利用采集的前2 160组优化后机床测温点数据在STM32处理器内进行多元线性回归热误差建模,后2 160组优化后数据进行热误差预测。测试结果表明该装置热误差预测效果良好。通过在机床数控系统编写补偿子程序,利用该热误差补偿装置,实现了热误差实时补偿功能。     

阵列误差对MUSIC算法性能的影响与校正

理论上分析了阵元增益误差和相位误差对基于子空间分解的MUSIC算法进行DOA估计性能的影响，在此基础上给出了一种基于最大似然估计的Toeplitz化通用自校正方法．该方法利用理想阵列协方差矩阵的Toeplitz性质，无需估计误差而可以对其作出补偿．仿真结果表明该方法不但可以减少MUSIC方法对阵列误差的敏感性，而且可以进一步降低其信噪比门限．     

空气中任意阵列声被动定向模型的误差分析

针对空气中基于时延的任意阵列被动定向问题，提出了一种基于最小二乘法的统一模型，并对影响该模型定向精度的几种因素进行了深入的分析。由于可以用于任意结构阵形，该统一模型能够方便地分析阵元位置误差引起的定向误差，能够避免实际系统由于更换阵形而带来的较大的软件变化；并且，当实际阵列与设计模型存在较大误差时，可以方便地改变模型参数使其与实际的阵列匹配。对影响定向误差的各种因素的分析和计算机仿真，为确定和提高被动声定向的精度提供了有价值的参考。     

高压激励电容层析成像系统传感器阵列设计

为了解决高压交流激励电容层析成像系统微小电容检测的灵敏度和分辨率更高给电容传感器阵列设计带来的新问题,分析了极板长度和极板张角对几个重要的传感器阵列评价指数的影响,利用仿真方法评估了不同极板参数条件下中心型、层流型和环流型的重建图像的空间图像误差,并以此为依据确定了一组极板参数.最后给出了根据设计参数制作的8极板传感器阵列模型及高压激励电容层析成像系统的图像重建实验结果.实验结果证明:所设计的传感器阵列达到了设计的预期目标,所确定的参数方法是可行的.