基于Z-力敏元件的测力研究

Z-力敏元件是一种新型的半导体器件,输出为与压力应变有一定对应关系的频率量,该器件具有分散性、非线性、温度特性、零点漂移等特性,须通过硬件或补偿软件才能实际应用。本文对Z-力敏元件的特性进行了研究,通过三次样条插值方法实现力敏元件的线性化,通过二次插值方法实现温度补偿,通过加载时重量突变编程锁定的方法解决零点漂移。实验表明,通过数字化补偿后Z-力敏元件可输出与被测压力应变成正比的线性输出,该研究为Z-力敏元件的实际应用奠定了基础。     

函数拟合法力数字传感器的非线性和温度补偿

针对力数字传感器存在的分散性、非线性和温度特性问题,通过软件进行补偿.分析了力数字传感器的非线性特性,采用三次样条插值获得被测重力和输出频率的函数关系,将测量得到的输出频率通过三次样条插值计算得到被测重力.对于力数字传感器的温度特性,建立了分段三次插值函数,利用反函数得到不同温度下输出频率与被测重力的函数关系.将温度和频率量作为自变量,通过分段三次插值函数计算得到被测重力.函数拟合法实现力数字传感器的非线性和温度补偿使所需数据量减少.实测表明:该方法的测量精度高,非线性和温度补偿后的最大引用误差为0. 5%,满足实际工程的需要.     

磁悬浮振动测试系统信号分析及振动信号的提取

针对绝对式振动测量方法不易实现较低振动频率的测量问题,设计了磁悬浮振动测试系统。建立了磁悬浮振动测试系统振子的动力学方程,设计了磁悬浮振动测试系统的仿真模型。分析了磁悬浮振动测试系统的固有振动频率。对外加10 Hz和30 Hz的正弦信号情况下进行了仿真及功率谱分析;利用FFT变换和反变换,将被测振动信号和系统的固有信号进行了分离。实测了磁悬浮振动测试系统无振动情况下的固有频率,其结果与仿真结果相似。理论和实验分析表明,磁悬浮振动测试系统的测量灵敏度较高,易于实现较低频率的绝对式振动信号的测量。     

磁悬浮效应的人行天桥振动参数测量研究

将磁悬浮技术应用于振动测量,设计了磁悬浮人行天桥振动监测系统,对振子的受力进行了分析,建立了振子的动力学方程.通过实测获得测试系统输出电压与桥梁振动幅度的关系.用虚拟仪器数据处理方法得到被测振动信号的功率谱.分别测量了自振状态、桥下有车经过、单人通过和多人通过的振动波形.通过波形分析、功率谱分析得出人行天桥的振动情况.实测表明:磁悬浮人行天桥振动测试系统测量频率下限可达到1 Hz,频率测量范围在1～190 Hz.     

磁悬浮技术轨道机车振动在线监测

为实现轨道平整度测量,设计了轨道机车磁悬浮振动测试系统,计算了光电位移传感器的灵敏度,推导了振子动力学方程,等效方程为常系数线性微分方程。根据振动测试理论,设计的磁悬浮振动测试系统可实现绝对式振动测量。在轨道机车匀速运动时实测了有、无振动和减速运动情况下的波形以及机车进入站台时产生的振动,并且进行了功率谱和相轨迹分析。磁悬浮轨道振动测量是由振子处于悬浮状态进行的测量,因此具有测量灵敏度高、测试范围宽等优点。进一步研究还可对轨道机车运行中对周围环境的振动进行测量。     

基于磁悬浮技术建筑物振动测量研究

针对大型基建设备工作时产生的振动对周围建筑和环境的影响,设计了利用磁悬浮技术进行振动测量系统。建立了振子的动力学方程,证明了磁悬浮技术可实现绝对振动测量;对磁悬浮技术振动测量系统的自振和外加振动仿真及功率谱进行了分析;并实测了大型设备工作时产生的振动,得到其振动主频为5 Hz左右的低频分量。分析表明,利用磁悬浮技术测振易于实现绝对式低频振动测量且灵敏度高。