一种电容式闭环微加速度计系统

为了提高闭环微加速度传感器的性能,对反馈系统实现更好的控制作用,引入了PID控制器,并建立了闭环系统数学模型,分析了系统的传输函数.利用SIMLINK对该模型进行了仿真分析,结果表明PID控制器很好的改善了系统的阻尼,减小了系统的响应时间和调节时间.通过实验得到阶跃响应波形,证明PID控制的引入可以大大提高系统性能。     

离心环境下外压协调加载控制方法研究

离心环境下外压协调加载采用离心机转动时的向心加速度模拟试件要求的过载,外压控制系统根据实时测量的加速度值(过载值)同步施加气动载荷.针对离心环境下外压协调加载控制系统对安全性、稳定性和控制精度的要求,采用了加速度传感器余度管理策略和双闭环压力控制策略,并详细阐述了其原理及实现过程.理论分析和现场试验结果表明,加速度传感器余度管理策略提高了控制系统的可靠性,双闭环控制算法满足了外压加载控制系统对动态性能指标的要求.     

三叠片式加速度计的优化设计及其在矢量水听器中的应用

使用压电方程结合梁弯曲公式和有限元仿真的方法建立了三叠片式压电加速度传感器的数学模型,通过实验验证了模型的正确性. 对三叠片式压电加速度传感器的结构进行了优化设计,在不改变传感器几何轮廓的基础上提高了传感器的灵敏度,并定量分析了不同的结构对传感器性能的影响. 提出了三叠片式压电加速度传感器在矢量水听器中的应用方案,使用有限元法对矢量水听器进行了分析计算,制作了矢量水听器样品并对其主要性能进行了测试.     

一种光电式倾角传感器的设计

以红外光电二极管作为敏感元件,弹性体作为弹簧元件,并基于电磁反馈系统,设计研究了一种-90°～+90°大量程角度测量的倾角传感器.对弹性体结构部分进行了理论计算与有限元分析,电路部分采用差分放大与PID调节驱动.经过样机性能测试与标定,结果表明:传感器在不带电磁反馈的开环系统下非线性度为0.09591％,在带电磁反馈的闭环系统下非线性度可达0.0615％,并且闭环系统综合性能明显优于开环系统.     

新型高量程冲击硅微机械加速度传感器的设计与制造

给出了一种测量高量程冲击加速度的硅微机械加速度传感器的设计和制造方法.加速度传感器采用整体式悬臂梁结构,在硅片平面内设计了两个分布方向相反结构相同的悬臂梁,每个悬臂梁顶端通过硼扩散形成两个压敏电阻,四个压敏电阻构成惠斯通全桥连接.悬臂梁两侧面和过载保护曲面采用DRIE技术加工,过载保护曲面设计成近似于冲击加速度传感器承受最大加速度时悬臂梁弯曲曲面的形状,一方面提高了悬臂梁过载保护能力,另一方面可以调节加速度传感器的工作阻尼至临界阻尼,有效提高了加速度传感器的工作频率带宽.分析和测试结果表明,加速度传感器的灵敏度达到3.024μV/g,工作频率带宽达到0～81 kHZ,量程达到0～50 000 g.加速度传感器的性能能够满足测量冲击过程的要求.     

结构损伤参量灵敏度分析的传感器数量位置优化

为判断结构是否存在一定水平的损伤,对结构健康监测系统中所需的加速度传感器的最小数目及其位置进行计算.以损伤参量的灵敏度技术为基础,根据结构损伤对各种损伤参量的影响范围的不同,以遗传算法为工具,针对各种损伤参量得出所需传感器的最小数目以及其配置位置.通过对19自由度的简支梁进行仿真分析,得到对于不同损伤参量进行损伤识别所需加速度传感器最小数目和位置,结果表明对于该算例,柔度法所需传感器数目较少,但是损伤位置比较难确定,而对于模态曲率和模态应变能所需传感器比较多.通过该布置方法可以对结构损伤情况的损伤位置有大致评估,对多损伤状态的最大损伤处有初步定位.     

基于DSP和MMA7260Q的车辆加速度测试系统设计

针对汽车道路试验的特点和需求,设计开发了一种基于DSP和加速度传感器的车辆加速度测试系统.该设计选用高灵敏度三轴加速度传感器MMA7260Q,以DSP芯片TMS320F2812为核心控制器,对加速度信号进行采样.实践证明,测试系统在汽车道路试验中能准确、动态实时地采集车辆三维加速度信号.     

新型光纤光栅加速度传感器动态特性的研究

以大型桥梁和建筑结构的健康监测为背景,设计了一种新型的低频高灵敏度光纤光栅加速度传感器,并利用有限元法对该传感器进行了优化设计和动态特性分析,结果表明:该新型光纤光栅加速度传感器具有灵敏度高、横向灵敏度小、测量精度高和动态特性较佳等特点.     

混合集成电容式加速度传感器的设计

详细分析了一种电容式加速度传感器的工作原理,设计了基于这种电容式检测原理的加速度传感器.该传感器能将线加速度产生的惯性力转换成弹性变形,通过转换电路转换为可测量的电学量.通过厚膜工艺技术实现了电容式敏感元件与信号调理电路混合集成设计,这种集成系统被加工制备并封装形成一个完整的电容式加速度测量系统,该系统具有小型化和高集成度的优点.文中详细阐述了厚膜电路的加工工艺方法,并对设计的传感器进行了实验测试和数据分析.实验测试表明:集成后的加速度传感器具有较好的线性度和高的灵敏度.     

无源无线加速度计的系统设计与仿真

传统加速度传感器需要电缆或外置设施进行能量供应和数据传输，复杂化的线路布置增大了设备损坏风险和维修难度。本文基于带短接单元的贴片天线和调频连续波雷达原理，设计了一种无源无线加速度传感节点，设计了高频采样机制，并对传感系统的工作模式进行了理论分析和基于Matlab和高频结构仿真器的数值仿真，获得了在典型加速度激励下的传感器测试结果。该传感器加速度测试范围设计为±0.2 g,仿真结果表明：在测试设计范围内，加速度测试误差为3.24%。另外，传感器可实现简单的自我定位，定位精度为0.3 m。     

MEMS高量程加速度传感器封装技术仿真研究

针对现有MEMS高量程加速度传感器芯片结构设计了一种不锈钢管壳封装结构,通过有限元软件分析研究了灌封对高量程加速度传感器封装性能的影响.仿真结果表明,管壳结构在200 000 g的冲击载荷下,其所受到的最大应力为260.538MPa,小于不锈钢的抗拉强度785MPa,可以承受高达200 000 g的冲击载荷.灌封可以提...     

一种新型悬臂梁式光纤光栅加速度传感器

建立了加速度传感器力学模型,设计了一个新型光纤加速度传感器;采用三维建模软件进行建模,并推导固有频率计算公式进行理论计算,采用ANSYS软件对板簧进行模态分析,对加速度传感器进行动态测试。实验结果表明,所设计传感器结构的固有频率可达到95Hz,灵敏度达到300pm/g,能扩大其工程应用的范围。     

侧面扩散电阻的微机械加速度传感器的设计

给出了一种新型的侧面扩散电阻的硅微机械加速度传感器的设计和制造方法.硅微机械加速度传感器采用压阻式双悬臂梁整体式结构.两个结构相同分布方向相反的悬臂梁采用DRIE工艺加工,在每个梁的侧面通过硼扩散形成两个压敏电阻,四个压敏电阻构成惠斯痛全桥连接,在悬臂梁的根部采用DRIE工艺形成电隔离窄沟槽,并淀积二氧化硅薄膜来填充隔离沟槽,形成电阻与其它区域间的电绝缘.计算结果表明,这种结构的加速度传感器的灵敏度比常规设计的加速度传感器灵敏度要高77%.工艺可行性试验表明,电隔离窄沟槽的制作工艺稳定可靠.因此,这是一种先进的压阻式硅微机械加速度传感器设计和制造方法.     

气体摆式加速度计与射流角速度陀螺

报导了利用自然对流气体的"摆"特性敏感水平姿态和加速度的传感器原理结构和性能,利用强迫对流气体敏感角速度的陀螺结构原理和性能,以及利用陀螺消除动基座加速度对水平姿态信号干扰的气体摆式组合惯性传感器的原理、信号处理和性能.论述了自然对流气体的浮升力与摆特性,给出气体摆与固体摆的参数对比,气体射流陀螺与传统陀螺工作原理类比.论证了气体摆式组合惯性传感器的工作原理和信号处理技术,实验表明这种传感器具有抗干扰加速度的能力.     

基于MPU-6050的步态信号采集系统

针对目前获取步态信号类型比较单一,只采集三轴加速度信息,可供分析的信号来源较少,多传感器组合应用存在传感器之间的轴间差等问题,设计了一种基于数字运动处理器的无线步态采集系统.传感器选择集成三轴加速度和三轴陀螺仪信号的MPU-6050以获得更多的步态信息,确保了无轴间差校准问题.系统主要由微控制器STC90LE52、运动传感器MPU-6050以及无线通信模块RF1100SE组成.由MPU-6050采集步态加速度和陀螺仪信号,STC90LE52读取数据并通过RF1100SE发送,接收端将接收到的数据通过串口送到计算机中.通过对数据进行分析可知,在步态信号中,重力方向和前进方向的加速度信号周期性较好,而陀螺仪的俯仰角信号周期性优于其他两个轴的信号.     

微机械加速度计内部噪声影响的对比分析

以一种新型的梳状栅电容结构微机械加速度计为研究对象,对比分析机械热噪声和量子噪声对其检测精度的影响。研究结果表明,当微机械加速度传感器的结构尺寸接近纳米尺度时,在一定的温度条件下,量子噪声取代了机械热噪声成为影响加速度传感器自身噪声性能的主要因素,且量子噪声等效加速度大于机械热噪声等效加速度的温度临界点随着器件结构尺寸的减小而增大。     

基于结构健康监测系统的桥梁数据异常诊断研究

桥梁结构监测主要集中在对桥梁结构损伤位置和损伤程度的研究, 然而, 这是以桥梁结构健康监测系统数据有效为前提的. 在实际的环境里, 由监测系统自身故障引起的异常往往会对监测数据有一定影响, 使得监测系统产生损伤误报, 增加了虚警率; 同时, 由某些外部荷载引起的突发事件, 可能会对结构有严重破坏, 不利于桥梁的安全维护和管理. 为了保证桥梁的安全, 提高桥梁结构监测的有效性, 有必要对特殊事件进行异常诊断. 该文将一类识别方法应用到桥梁数据诊断中, 即通过核主成分分析和超球面一类支持向量机方法将一般监测数据和特殊事件数据有效区分, 并利用江阴大桥的加速度传感器数据验证了该方法在船撞、台风、传感器装机噪声和传感器跳变信号下的有效性.     

FAST 30m模型健康监测系统

为了有效地评定结构安全性和使用性,研究并设计了大射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)30 m缩尺模型结构健康监测系统.针对FAST30 m模型结构特性,确定健康监测系统的组成、功能和监测内容;依据适用条件、性价比等对传感器优化选型,计算结构"热点应力"位置并采用概率灵敏度分析方法计算应力变化对结构刚度影响最大位置,以此优化应力传感器测点位置,采用有效独立方法优化计算加速度传感器测点位置;提出了FAST30 m模型结构的安全评定及预警方法;综合运用Matlab、Ansys和Labview等软件设计了健康监测系统.FAST30 m模型健康监测系统能协调运行,并应用于FAST30 m模型索网结构张拉成形施工过程中,实现了预期设计功能.     

运动控制器的PID参数整定

介绍了运动控制器的分类和功用,引入了速度/加速度前馈控制算法,并分析算法中各参数对系统控制性能的影响.详述了3种运动控制器的PID参数整定方法,并采用基于计算机标准总线的运动控制器和安川交流伺服电机组成速度内环、位置外环的闭环控制系统,对该3种方法进行验证,同时也验证了速度/加速度前馈算法.实验结果表明:速度/加速度前馈可以增加系统的鲁棒性,提高了系统的控制品质,3种整定方法方便、快捷、实用.     

一种新型电容式加速度传感器敏感电极的研究

针对现有加速度传感器在测试时相对于高冲击后可能导致丧失高灵敏度的性能,提出了一种新型电容式加速度传感器.该传感器利用水银作为液体敏感电极代替传统的固体敏感电极,结构简单.实验证明:该传感器性能良好,线性度为6.52%,灵敏度为0.501pf/g,重复性为1.45%,可广泛应用于抗高过载低量程方面的加速度测试.