压阻式冲击硅微机械加速度传感器的温度补偿

给出了一种压阻式冲击硅微机械加速度传感器的温度补偿与实现方法.该方法采用串并联电阻来补偿加速度传感器的零位温度漂移,采用在电源后串联二极管来补偿加速度传感器的灵敏度温度漂移.具体实现时,采用高低温试验机对加速度传感器的环境温度进行变化,通过检测系统测量出4个压敏电阻在高低温时的电阻值,运用软件计算出补偿电阻值、补偿电阻在桥路中的位置以及串联二极管的数量,并根据计算结果构建出了带温度补偿的传感器检测电路.测试结果表明,这一方法能有效补偿加速度传感器的温度漂移.     

压电材料动态称重传感器的融合设计方法

针对压电薄膜传感器测量受温度影响较大、压电石英传感器价格昂贵的问题,提出将2条压电石英传感器嵌入4排压电薄膜传感器的融合设计方法,建立压电薄膜传感器的等效安装模型及温度补偿算法,利用压电石英传感器对各排压电薄膜传感器进行实时准确的温度补偿。通过MATLAB软件,在正弦波路面激励下,当车速为10～120 km/h,环境温度为0～40℃时,对1/4车辆模型进行动态称重仿真实验。结果表明,融合设计的称重误差均值控制在0. 97%以内,比4排压电薄膜传感器精度提高23倍多,比4排压电石英传感器价格降低3倍多,实现了车辆动态称重的高精度低成本检测目的,工程应用价值好。     

压力传感器加速度效应的系统辨识与建模研究

压力场测试过程中,由于压电型压力传感器的加速度效应给测试带来很大误差。针对这一问题,对压电型压力传感器中压电材料的加速度效应进行了理论分析和有限元静态与动态研究分析。根据系统辨识理论,运用马歇特锤试验数据,对压力传感器加速度效应进行了ARX模型系统建模。基于该模型建立加速度效应数字补偿滤波器,试验结果表明:经过该模型滤波后压力传感器加速度效应降低88%以上。该模型具有精确度高,可靠性和通用性强的特点。     

SD1221加速度传感器的一种温度补偿方法

温度误差在电容式加速度微传感器总误差中占有很大的比重,因此温度补偿的好坏直接影响着传感器的测量精度.文中在分析SD1221加速度传感器受温度影响变化规律基础上,提出了一次线性预测修正方法,得到该补偿方法的硬件实现电路,并对采用该补偿电路前后的误差进行了测试与比较.实际测试表明:该方法可以有效降低温度变化的影响,简化修正过程,满足宽温度范围使用要求.     

微机电系统压电振动台迟滞补偿方法研究

微机电系统（MEMS）压电振动台作为加速度传感器现场标定平台的新秀,能够提供片上物理驱动环境,为加速度传感器的快速重新标定提供持续稳定的加速度信号,然而用于压电振动台驱动的压电材料具有明显的迟滞特性,严重影响平台振动信号的稳定性和连续性。基于上述振动台振动特性,建立基于多项式拟合的压电迟滞模型,采用前馈控制和反馈控制相结合的复合控制方法对压电振动台进行控制和加速度滞后补偿。实验结果表明,在10 V（317 Hz）正弦电压激励下,MEMS压电振动台提供的简谐振动信号的加速度最大误差从1.3g降到了0.05g。     

压阻式压力传感器温度误差的数字补偿技术

压力传感器性能易受温度变化的影响,产生零点温度漂移和灵敏度温度漂移,从而增加了测量结果的误差.根据压阻式压力传感器温度误差分析,提出了基于MAX1457芯片的数字补偿技术,对温度误差进行补偿,并运用到多个压阻式压力传感器上,在特定的温度允许下进行补偿.结果表明该种方法补偿精度高、稳定性好,有效地抑制了温度漂移.     

一种压阻传感器温度误差校正方法

对影响压阻式传感器性能的诸多因素进行了分析,对于压阻式加速度传感器的结构特性、工作原理进行了介绍。压阻式传感器是一种专用传感器信号处理器,它可以补偿温度误差和非线性误差,使传感器的精度达到0.5‰以内。阐述了压阻式传感器自补偿的原理,并通过公式逐步描述了其补偿的步骤和作用。通过实验结果可以看出,该传感器的非线性误差很小,性能优越,灵敏度较高。     

六维加速度传感器的模型设计

针对现有六维加速度传感器结构复杂、量程小等缺点,设计了一种基于冗余并联机构的弱耦合六维加速度传感器,其具有结构简单、精度高、量程大、解耦快等优点.详细介绍了传感器的结构设计和解耦过程,对冗余并联机构、压电陶瓷和弹性球铰链的性能进行了分析.通过Matlab仿真验证了实时测量的可行性及精确性,为六维加速度传感器的设计提供了...     

压电半球冲击传感器的仿真与分析研究

利用COMSOL软件仿真分析了传感器性能,建立压电半球冲击传感器内部结构模型,初步确定传感器在多个角度上均具有冲击应力,分析冲击应力在厚膜上的分布情况,选择压电厚膜与基底结合最合适倒圆,在垂直方向上冲击产生电荷产生量和冲击加速度大小成正比,利用电流体喷印工艺制备了传感器半球压电厚膜,采用电喷打印装置进行电流体喷印实验保证厚膜质量,利用磁控溅射技术在厚膜表面制备电极并进行极化,最后使用小型冲击实验台和标准传感器进行测试,得到压电半球传感器在3000g加速度下冲击信号曲线,测得传感器的灵敏度为2.86 pc/g,验证了压电半球冲击传感器性能.     

基于LabVIEW的压电加速度传感器性能分析测试系统

为了克服传统的传感器特性测试仪功能单一、专用性强的缺点,应用LabVIEW设计了一种压电加速度传感器性能分析测试系统,介绍了其硬件组成和软件构架.系统利用计算机产生激振信号,并采集传感器的振动信号.从而进行传感器的时域和频域性能分析,得到传感器的静态和动态特性参数.结果表明该系统能够更方便、直观、准确地分析压电加速度传感器的性能和得到其力学模型.     

压力传感器温度漂移补偿的RBF网络模型

压力传感器在实际应用中普遍存在着温度漂移现象,这降低了传感器的测量精度,因此需要采取适当的补偿措施对传感器的温度附加误差进行修正,从而提高测量的准确性.本文针对在压力传感器电路中采用温度硬件补偿措施成本较高且精度不高的情况,建立了RBF网络软件补偿模型.RBF网络具有良好的非线性映射能力和泛化能力,采用带遗忘因子的梯度下降算法进行RBF网络的参数调整,实验表明RBF算法学习速度快,精度高.对实验中采集的数据进行非线性补偿,取得了良好的效果,大大提高了压力传感器的性能和测量精度.     

压电力传感器晶片与电极接触刚度影响研究*

以压电力传感器为核心的多分量测量系统是航空、航天等领域重要的力学测量装置。压电力传感器中晶片与电极结合面接触刚度是基础性能参数,对压电力传感器的分载效应及灵敏度,多分量测量系统的整体刚度及静、动态性能有直接影响。由于尚无对该参数的研究,导致在设计封装压电力传感器过程中缺少相应的理论依据,在使用多分量测量系统时存在标定困难等问题。针对以上问题,研究晶片与电极结合面接触刚度的影响因素,建立基于分形理论的接触刚度模型,优化了晶面表面形貌、压电材料、电极材料、预紧力等参数。在此基础上,研究接触刚度对传感器性能——刚度、灵敏度、固有频率等影响,提出一种以接触刚度为约束的晶片表面形貌优化方法。基于结构函数法,建立分形理论与实际工程测量参数的联系,通过两种压电晶体——石英与硅酸镓镧,四种电极材料——钛合金、不锈钢、黄铜、铝,试验验证了理论模型。试验表明,优化晶片表面分形参数、提高预紧力、选用弹性模量小的电极有助于提高晶片与电极接触刚度,进而提高传感器的整体刚度、灵敏度和固有频率。研究为高性能压电力传感器的设计提供了理论参考。     

压电应变传感特性的理论分析与实验研究

提出了一种通过测量动态应变实现工程中低频振动监测的方法.在对动态应变压电传感特性进行理论分析的基础上,对压电传感元件在不同激振频率下(0.1~40.0Hz)的动态响应进行了实验研究,实验给出了较好的测量精度.结果表明,压电传感元件灵敏度高、频响范围宽、响应时间快,符合工程中低频振动测量的要求.     

随钻测量中加速度传感器的标定分析

介绍了压电式加速度传感器在随钻测量中的应用.针对钻井中井下环境及重力加速度对随钻测量的数据的影响,提出了加速度传感器在钻井工程中的标定方法.通过对加速度传感器进行多种方案的标定,分析并对比标定结果,验证了IC压电式加速度传感器的幅频特性和灵敏度,系统的正确性,以及振动加速度对电路板的正常工作的影响.同时研究了改变冲击钻的机械结构对传感器的工作状态的影响.最后,分析了标定中出现误差和噪音的更多方面因素,并提出解决方法.     

Application of synthetic grey correlation theory on thermal point optimization for machine tool thermal error compensation

This paper presents two new methods to optimize the selection of minimum number of thermal sensors for machine tool thermal error compensation. The two methods, namely, direct criterion method and indirect grouping method, are based on the synthetic grey correlation theory. They are applied to analyze the data of an air cutting experiment on a CNC turning center. After optimization, the number of thermal points reduced from 16 to four. Thus, for machine tool thermal error modeling, the number of temperature variables is greatly reduced while coupling problems among temperature variables can be avoided. A real cutting experiment is then conducted to verify the efficiency of the presented optimization methods under practical manufacturing conditions. The comparison of the results between the model with all 16 thermal sensors and the model with four optimized thermal sensors indicates that, after optimization, the model accuracy is greatly improved.     

Note: Piezoelectric strain voltage sensing at ultra-low frequencies

Piezoelectric sensors have emerged as a versatile tool for measurement of various quantities such as pressure, acceleration, strain, or force across many industrial applications. When mechanically strained, electric charges are produced inside a piezoelectric transducer. These charges result in an electric field that may be measured as a voltage difference between two electrodes, from which the strain can be inferred. To measure this voltage the sensor must be interfaced with an external device that would typically have a finite input impedance. This, together with the capacitive nature of the piezoelectric sensor, results in an inability to measure strain at low frequencies. We propose a method, based on using a varactor diode in an oscillator circuit, which can result in accurate measurements of the piezoelectric voltage at ultra-low frequencies. We demonstrate successful measurements at 1 mHz.     

A novel method of temperature compensation for piezoresistive microcantilever-based sensors

Microcantilever with integrated piezoresistor has been applied to in situ surface stress measurement in the field of biochemical sensors. It is well known that piezoresistive cantilever-based sensors are sensitive to ambient temperature changing due to highly temperature-dependent piezoresistive effect and mismatch in thermal expansion of composite materials. This paper proposes a novel method of temperature drift compensation for microcantilever-based sensors with a piezoresistive full Wheatstone bridge integrated at the clamped ends by subtracting the amplified output voltage of the reference cantilever from the output voltage of the sensing cantilever through a simple temperature compensating circuit. Experiments show that the temperature drift of microcantilever sensors can be significantly reduced by the method.