FBG位移传感器的标定与不确定度分析

为了提高光纤Bragg光栅(FBG)位移传感器标定精度和实现自动标定,设计一种量程为18 cm的FBG位移传感器校准装置对FBG位移传感器进行在线校准.通过对FBG解调仪测量的波长量和计算得出的位移量进行最小二乘法拟合得到FBG传感器的静态标定系数,并对标定装置和传感器进行不确定度评定.实验结果表明:FBG位移传感器标定平台标定得到FBG位移传感器的灵敏度为0.0145 nm/mm,线性度为99.87％,重复性误差为0.082％,校准装置的测量不确定度为0.11 mm.     

位移传感器特性区域直线拟合算法分析

在标定位移传感器静态特性时,原始测量数据通常为非线性分布,应选取其中能表征传感器线性特性的区域作为传感器的工作量程.为提高位移传感器特性区域的准确性和可靠性,本文提出一种识别特性区域的计算方法,利用迭代搜索法和最小二乘法拟合直线,求取特性区域的起始点和终止点.这样不仅可以获得位移传感器的最大工作量程,而且为提高传感器静态标定精度提供了保障.计算实例表明了该算法的实用性.     

FBG应变传感器标定过程中的不确定度研究

为实现光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器静态的性能测试和试验分析,设计了一种量程为700×10-6的FBG应变传感器标定装置对其进行校准实验.通过运用最小二乘法对解调仪中的中心波长和计算得出的应变量进行拟合,得到FBG应变传感器的静态标定系数,并分析标定装置的不确定度大小.结果表明:该FBG应变传感器标定装置合成不确定度是2.55×10-6,标定得出的FBG应变传感器的灵敏度1.37 ×10-3nm/10-6,线性度为99.72％,满足FBG应变传感器的标定要求,该传感器能够运用于工程实际中.     

基于累计流量计算示值误差法的涡轮流量测试研究

分析了涡轮流量传感器的工作特性曲线和误差计算方法,采用累计流量计算示值误差来修正分段仪表系数的方法,在标准法标定装置上对液体涡轮流量计进行检定测试,并给出了检定结果。结果表明,该方法使得测量较小流量成为可能,增大了流量量程,同时也大大提高了流量计的精度与可靠性。     

一种基于反函数的传感器标定方法

提出了一种基于反函数的传感器标定方法,该方法克服了目前在用的诸如硬件补偿法、分段直线法、镜像函数法、人工神经网络法等存在的弊端.给出了在应用该方法标定传感器时,拟合标定曲线的最小二乘法公式和计算标定曲线的系数时调用计算机数据处理模块的格式,同时给出了反映标定结果的示值绝对误差、相对误差、引用误差和非线性误差的计算公式.以某霍尔式位移传感器为例对该方法的具体应用进行了详细的论述,将其非线性误差从标定前的6.79%降低到了0.005%.     

MSP430的便携式压力传感器标定系统设计

为了实现压力传感器压力值标定,以HB2119-S系列高量程压力传感器为标准,对被测压力传感器进行标定.本文设计了一种便携式压力传感器标定系统,主要包括:压力传感器测量桥电路、压力传感器驱动电路、信号采集放大模块、MSP控制模块、LCD显示模块、SD模块和按键模块等.最后,对标准压力传感器和被测压力传感器进行实验测试,对标定数据进行线性回归分析,得出被测传感器的输出特性参数.     

高g值加速度传感器校准不确定度及误差分析

总结了霍普金森杆校准MEMS高量程加速度传感器过程中的不确定度、误差来源及影响。通过对实验设备中存在误差和不确定因素的各个方面进行分析研究,得到实验设备的不确定度为1.7%,并分析了两种标定方式结果。在此实验基础上对实验室自研的传感器进行了标定,得到了传感器的参考灵敏度。     

基于Stewart平台六维力传感器的分区静态标定方法

基于Stewart平台的六维力传感器具有结构紧凑、刚度大、量程宽等特点,它在工业机器人、空间站对接等领域具有广泛的应用前景.好的标定方法是正确使用传感器的基础.由于基于Stewart平台的六维力传感器是一个复杂的非线性系统,所以采用常规的线性标定方法必将带来较大的标定误差从而影响其使用性能.标定的实质是,由测量值空间到理论值空间的映射函数的确定过程.由函数逼近理论可知,当只在已知点集上给出函数值时,可用多项式或分段多项式等较简单函数逼近待定函数.基于上述思想,本文将整个测量空间划分为若干连续的子测量空间,再对每个子空间进行线性标定,从而提高了整个测量系统的标定精度.实验分析结果表明了该标定方法有效.     

基于大变形理论的机械手四维柔性位移感器研究及标定

本文针对柔性四维位移传感器各方向位移之间的耦合问题，对其位移与应变关系进行了研究。通过对弹性体表面应变片布片方案的优化以及采用基于悬臂梁模型的大变形理论，有效降低了x、y、z、θ_z四个方向之间的位移耦合，实现了对各方向位移的精确测量，并通过仿真分析验证了该模型及方法的正确性。最后，制作了四维位移传感器，并进行了实验测试及标定，结果表明该传感器不仅能同时进行多方向位移测量，还能把全量程测量误差控制在4%以内，尤其是x、y方向测量误差小于2%。实现了结构简单、测量范围大、测量精度高的四维位移传感器的设计及验证。     

Flex土体大位移监测传感器研究

基于Flex技术制备了一种大位移传感器,可用于土体内部大位移的实时监测,研究中的Flex大位移传感器,具有体积小、耐腐蚀、成本低、线性度好、量程大等优点.Flex大位移传感器主要由Flex传感器和铰链弯曲结构组成.通过标定试验可知,在0～60°的测量范围内Flex大位移传感器信号与弯曲角度呈现良好的线性关系,其分辨率可达到0.5°～0.7°.在室内模型箱试验中,对Flex位移传感器与灵敏度较高的FBG(fiber Bragg grating)位移传感器测量结果进行比较,得到的数据结果吻合良好,验证了Flex大位移传感器的可靠性.     

基于STC89C52的多路温度传感器标定系统

针对工业领域中温度传感器需要标定的问题,设计了一种可以同时对多路温度传感器进行标定和特性分析的系统。系统包括以STC89C52单片机为核心的硬件电路和在PC机上运行的软件程序。介绍了标定和分析的方法、硬件电路和软件设计。本系统实现了在0℃～100℃范围内标定和分析多种温度传感器采集的温度值。用该标定系统标定过的温度传感器的各项误差均在应用允许范围内。     

基于纳米晶合金的宽频差分式磁场传感器的研究

介绍了一种基于纳米晶合金的差分式交变磁场传感器结构,给出了传感器磁芯的长径比与有效相对磁导率的关系曲线.为扩展传感器工作频带,对线圈模型的幅频与相频曲线进行仿真,并根据仿真结果设计了补偿电路.所设计传感器标定后的结果表明,该传感器可以在1 Hz-10 kHz较宽频率范围内保持平坦的灵敏度曲线,可以满足工程中弱磁场探测的需要.     

基于数据融合的过载参数校准技术的研究

线加速度传感器是飞行试验获取飞机各机体轴系过载参数的基础,利用离心机对线加速度传感器进行校准是符合传感器真实物理意义的校准,在分析了安装旋转半径是影响传感器校准精度主要因素的基础上,提出了用重力场下的校准数据反算传感器在离心机上的旋转半径,并将自适应加权数据融合方法应用于单传感器的测试系统中精确计算旋转半径,从理论和实践两个方面验证了该方法的有效性,提高了线加速度传感器的校准精度。     

机器人用六维腕力传感器标定研究

本文在基于获得最高标定精度的基础上，推导出标定力的选取原则；同时提出了传感器相对干扰矩阵的新概念，在此基础上，建立了一套传感器标定的实验系统，并对笔者研制的六维腕力传感器进行了标定     

一种基于示值误差的传感器标定方法

以传感器测量值的示值误差为拟合对象,给出了在应用该方法标定传感器时,拟合传感器测量值的示值误差曲线时的最小二乘法公式和计算拟合曲线的系数时调用计算机数据处理模块的格式,同时,给出了标定曲线、标定值的示值误差和非线性误差的计算公式。以某力传感器为例,对该方法的具体应用进行了详细的论述,将其示值非线性误差从0.416%分别降低到0.066%,0.023%,0.026%。     

一种微惯性测量单元标定补偿方法

在介绍微惯性测量单元组成与结构的基础上,根据MEMS惯性器件的输出特性,建立了微惯性测量单元中加速度计和陀螺仪的数学标定模型,提出并推导了一种适用于微惯性测量单元的标定方法,该方法可以得到微惯性测量单元中惯性传感器的零位、标度因数、安装误差系数及g值敏感项等33个参数;然后,具体介绍了通过加速度计重力场静态翻滚试验和陀螺仪恒角速率试验对MIMU中参数标定的方法和步骤,并对实验室自研的MIMU进行了标定;最后利用得到的标定参数对测试结果进行了误差分析与补偿;实验结果表明,该方法使MIMU的测量精度提高了1～2个数量级,能够满足姿态解算及导航计算的精度要求。     

基于谐波分析的捷联惯导系统加速度计组件标定技术

惯性器件误差是影响捷联惯性导航系统(SINS)精度的主要原因之一,任何由加速度计和陀螺构建的SINS在使用之前都须进行精确标校,以建立起惯性器件静态误差补偿模型。首先根据三轴加速度计组件的输出建立起加速度计输出模型;然后利用三角谐波的正交特性,设计了1 g重力场下的多位置转台翻滚试验,分离出加速度计组件的各项静态误差系数的解析表达式;最后,分析了由基准误差引入的参数标定误差。利用双轴位置转台对标定方法进行验证,结果证明此方法能够有效标定出三轴加速度计组件的刻度因数、交叉耦合系数和零位偏置,满足系统设计指标要求。     

一种钢轨动态轮廓数据校准方法研究

为减轻轨检车振动对车载视觉测量系统动态测量钢轨轮廓的不利影响,提出一种基于轮廓曲线特征点和最近点迭代算法ICP(Iterative Closest Point)的数据校准方法。通过识别动态轮廓曲线的特征点,完成数据初步校准,然后利用ICP算法确定初步校准数据与标准数据之间的变换矩阵,实现动态数据最终校准。最后通过实验模拟了振动对测量的影响。实验结果表明：在垂磨和侧磨测量点处,校准后数据与标准数据偏差值的标准差分别为0.088 mm、0.085 mm,取置信水平为0.99时,校正精度分别为±0.227 mm、±0.219 mm,该方法有较好的精度,可应用于工程测量。