集成激光位移传感器与线性编码器的自由曲面测量方法及系统

利用激光位移传感器在小测量范围内精度高和线性编码器大量程高精度、动态测量的特点,研究开发了一种大量程自由曲面非接触测量系统。分析了激光位移传感器和线性编码器的测量原理和特点,并对其进行了相关实验标定。以LabVIEW为系统软件平台,采用改进多项式自动跟踪算法对一球体截面进行了测量。实验结果表明:该系统测量稳定可靠,可对测量倾角≤±45°的自由曲面进行高精度测量。     

地下隧道变形检测的无线倾角传感器

设计了一种无线倾角传感器来检测地下隧道的结构变形,并研究了该无线倾角传感器所采用的温度补偿和数字滤波算法.首先,根据地下隧道结构特点,结合微机电系统(MEMS)技术和无线传感器网络技术,给出无线倾角传感器的硬件结构,并描述了传感器实现无线通信和可视化上位机界面的软件设计流程.然后,针对地下隧道温度变化大、振动扰动频繁等因素,分析其对传感器精度的影响,实现了对无线倾角传感器的温度补偿.最后,通过对传感器数据噪声频谱分析,选择数字滤波方法,充分抑制振动对传感器的影响,提升了无线倾角传感器的测量精度.实验结果表明:无线倾角传感器在±30°范围内的测量精度为0.05°,符合地下隧道变形检测的功能需求.     

便携式无线倾角传感器测量系统的设计

在研究加速度传感器测量倾角原理的基础上,利用射频芯片CC2530和三轴加速度传感器ADXL345,以及Zig Bee无线通信协议,设计了一种结构简单的无线倾角测量系统。通过试验验证该系统测量精度较高,能够满足大多数领域对角度测量精度的要求,且具有成本低、功耗低、通信效率高等优点,可广泛应用于测量、监测、报警等领域。     

叉车门架倾角的计算机检测系统

针对传统方法检测叉车门架倾角精度和效率低的状况,我们开发了一种新型叉车门架倾角检测装置,该装置选用不同量程和精度的倾角传感器,可对叉车加载后的倾角变化量和工作装置最大可调角度进行测量。该装置具有中文菜单操作提示、检测数据自动存储、无线传输、有线传输、查询和遥控器红外线操控等功能,     

一种新型六维加速度传感器的结构设计与分析

基于Stewart平台,设计了一种新型的六维加速度传感器,进行了传感器结构设计和固有频率计算,分析了传感器的加速度量程和加速度测量的应力应变情况,为实际制造和应用提供了理论依据。     

一种基于三轴加速度传感器的倾角测量装置

介绍了一种高精度倾角测量装置,该装置使用ADXL335三轴加速度传感器获取姿态信息,经ARM7微处理器计算处理后得到倾角数据并显示在1602液晶屏上。实验验证和比较使用不同计算方法所得结果,分析了造成误差的主要原因,最终采用插值补偿的方法对测量结果进行补偿,使倾斜角测量的绝对误差不大于±0.2°。     

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...     

基于MEMS加速度传感器的云高仪倾角和振动测量

提出了一种基于MEMS加速度传感器的半导体激光云高仪倾角和振动测量方案.根据系统要求和加速度传感器的信号特点,研制了外部信号滤波调理电路,并对不同的滤波参数进行了实验比较分析.结果表明:该方案利用一片MEMS加速度传感器的数字和模拟输出,分别进行滤波调理,同时实现精密的倾角和振动测量.测量方案满足系统要求,有效辅助了云高的测量,电路构成体积小、可靠性高、成本较低.     

基于C8051F005单片机和MEMS加速度传感器ADXL311的倾角仪

提出了一种基于C8051F005单片机和ADXL311双轴加速度传感器的数字式倾角仪的设计方法,并介绍了其软硬件的实现。该倾角仪的工作原理是依次在0°、90°、180°3个不同位置,由C8051F005单片机A/D转换进行定标,然后将处理后的数据送外部设备显示。该倾角仪首次使用需先进行标定,改善因在不同工作环境下所产生的角度误差,与传统的倾角仪相比具有很高的灵敏度,满足各种不同场合下测量精度的要求。     

基于MEMS加速度传感器的数字水平仪

介绍了一种基于热对流式加速度传感器的二维高精度数字水平仪的设计方案.从数学模型入手,推导了倾角测量算法.采用硬件抑制、软件滤波的方法,最大限度地降低了外界干扰,解决了测量大角度时的零点漂移问题.研究结果表明:该仪器可以进行多种高精度的倾角测量.     

基于传感器数据融合的倾斜角度测量方法研究

倾斜角度的测量精度直接决定了状态控制系统的工作效果。在单一传感器测量倾斜角度的研究基础上,探讨了传感器数据融合技术用于倾斜角度测量的方法。首先分析基于加速度计和陀螺仪测量倾斜角度的原理,并研究加速度计和陀螺仪测量结果的频率特性;然后根据加速度计和陀螺仪测量结果的频率特性选定互补滤波器作为数据融合的方法;最后选定量子粒子优化群(QPSO)算法作为互补滤波器的参数寻优方法,并对比量子粒子优化群算法和粒子群优化算法的参数寻优效果。实验结果表明,互补滤波器可以在广泛频域范围内准确测量倾斜角度值,并且量子粒子群优化算法相对于粒子群优化算法具有更好的参数寻优效果。     

新型加速度传感器在倾角测量中的应用研究

详细介绍了新型三轴加速度传感器MMA7260Q的结构、工作原理及其功能.测试了此加速度传感器敏感轴随倾斜角度变化的输出特性,并利用其感受重力加速度在传感器三自由度上的大小,测量物体倾斜角的大小.推导了该传感器的计算公式,并介绍了MMA7260Q与MSP430单片机的接口电路.     

基于两轮自平衡机器人组合定位方法的研究

对两轮自平衡机器人的运动控制过程中相对定位的问题进行了研究.根据两轮自平衡车的特点,对诸如车轮打滑、碰撞、越障及转向等运动情况下的位置传感器和姿态传感器的信号进行了分析,提出了将光电码盘、MEMS陀螺仪与MEMS加速度计数据融合的方法,对机器人的位姿进行检测估计,从而解决了采用传统的单一位置传感器对机器人测程不准确的问题.同时也降低了陀螺仪、加速度计固有漂移的不利影响,提高了两轮自平衡机器人的定位精度.通过对两轮机器人分别进行直线运动实验、越障实验和异常碰撞试验,验证了两轮自平衡机器人组合定位方法的合理性和有效性.     

On-Machine Measurement of the Straightness and Tilt Errors of a Linear Slideway Using a New Four-Sensor Method

Although there are some multi-sensor methods for measuring the straightness and tilt errors of a linear slideway, they need to be further improved in some aspects, such as suppressing measurement noise and reducing precondition.In this paper, a new four-sensor method with an improved measurement system is proposed to on-machine separate the straightness and tilt errors of a linear slideway from the sensor outputs, considering the influences of the reference surface profile and the zero-adjustment values. The improved system is achieved by adjusting a single sensor to di erent positions. Based on the system, a system of linear equations is built by fusing the sensor outputs to cancel out the e ects of the straightness and tilt errors. Three constraints are then derived and supplemented into the linear system to make the coe cient matrix full rank. To restrain the sensitivity of the solution of the linear system to the measurement noise in the sensor outputs, the Tikhonov regularization method is utilized. After the surface profile is obtained from the solution, the straightness and tilt errors are identified from the sensor outputs. To analyze the e ects of the measurement noise and the positioning errors of the sensor and the linear slideway, a series of computer simulations are carried out. An experiment is conducted for validation, showing good consistency. The new four-sensor method with the improved measurement system provides a new way to measure the straightness and tilt errors of a linear slideway, which can guarantee favorable propagations of the residuals induced by the noise and the positioning errors.     

Superconducting accelerometer using niobium-on-sapphire rf resonator

An accelerometer is described which uses a rf niobium-on-sapphire resonator as its sensor element. The accelerometer uses a magnetically levitated spool as a test mass and the spool modulates the inductance of the resonator; its position is servo controlled to maintain the resonator at the external rf excitation frequency. The accelerometer has high sensitivity over the full audio frequency range, but is optimized for frequencies between 100 Hz and 1 kHz, where the calculated displacement sensitivity approaches 10(-15) cm for a 1 Hz measurement bandwidth. The system noise sources are analyzed and possible improvements are discussed.     

SAW加速度计量程调整及计量标定方法研究

提出了用声表面波滤波器测知加速度方向和大小的方法，研究了电容器中的静电吸引力对加速度计敏感质量块的位置稳定作用，以及用它扩大悬臂梁式加速度计量程的原理。用SAW滤波器和电容器中的静电吸引力扩大和调整了悬臂梁式基本加速度计的量程之后，需要对量程调整后的加速度计测量值进行校准和计量标定。本文利用精密离心机转速与其向心加速度之间的对应关系对SAW加速度计的测量数据进行了计量标定。     

一种倾角及温度同时测量的光纤传感器

叙述了一种用于倾斜角及温度同时测量的传感器。该传感器由光纤锥和光纤布拉格光栅构成,当传感器倾角发生改变时引起光纤锥的通光损耗改变,通过测量通光损耗的变化而测量倾角,通过测量光纤光栅的反射波长的变化而实现温度测量,此外光纤布拉格光栅还有提高倾角测量灵敏度的作用。     

A tilt sensor with a compact dimension based on a long-period fiber grating

A tilt sensor with a compact dimension based on a long-period fiber grating (LPG) is proposed and experimentally demonstrated. The LPG is fixed in a rigid Plexi-glass tubular with a slant orientation and half of the LPG is immersed into the NaCl aqueous solutions, whereas the other half is exposed in air. The tilt angle is obtained by monitoring the dip wavelength shift of the LPG, which changes gradually when the immersed length of the LPG varies with the tilt angle. Experimental results show that the average sensitivity 0.077 nm/° is achieved within the measurement range from -30° to 30° at the static measurement.     

基于三轴加速度计的多维力传感器静态自校正

提出了一种多维力传感器的静态自校正方法.将三轴加速度计静态应用,可以测得其敏感轴与重力加速度的相对夹角.将多维力传感器中集成三轴加速度计,在校正过程中,旋转施加着标准砝码的多维力传感器,测量力传感器的输出,同时通过三轴加速度计测量力传感器的旋转角度姿态,计算得到砝码重力施加在传感器E的力向量,最终自动地得到多维力传感器的校止矩阵.实验结果表明,该方法显著地提高了校正效率,但与通常的标定台校正方法相比,较正精度略低.     

新型盾构姿态测量系统的设计

针对当前盾构姿态测量方法存在的不足,提出以盾构中心和管片中心的连线来定义盾构姿态的新方法.利用全站仪来测量盾构中心,具有操作简单、精度高等优点.为了实现管片中心的测量,设计了由激光测距仪、旋转控制台、倾角传感器、控制系统、通讯系统组成的管片中心测量装置,采用周向扫描的方式,实现了管片中心的测量.新型盾构姿态测量系统考虑盾构、隧道和管片三者之间的联系,比传统方法更加合理,具有一定的应用价值.