提高压电传感器频率响应特性的实用方法

压电传感器的高频响应特性很好,但其低频响应特性较差,本文分析了压电传感器的高频响应特性,重点讨论了采用电压放大器和电荷放大器的低频响应特性,并提出了改进低频响应特性的一些实用方法.     

电荷放大器的漂移问题

低频范围内的测量或可称为准静态测量。本文将就传感器和电荷放大器在准静态里的测量进行讨论,并就电荷放大器的漂移问题,时间常数及频率影响进行论述。1.传感器压电传感器是一种能量转换器,属于发电型的传感器,其输出量是电荷,也可以是电压信号。如果传感器是利用石英晶体二端     

单模光纤耦合传感器的设计

以单模光纤耦合器的熔融区为传感元件的传感器是一种特殊和广泛应用前景的光学检测技术。本文分析了该传感器的敏感机理,依据单模光纤耦合传感器耦合输出是传感器耦合区长度和振动频率的函数关系,提出该种传感器可实现应变和振动检测。搭建了以微应变仪和等强度悬臂梁的应变和振动检测系统,设计了实验系统的每个单元,详细分析了耦合型光纤传感器的静态响应特性和温度、横向压力干扰影响,结果表明该类型传感器对应变的响应非常灵敏。通过与压电振动传感器的测试对比,得出该传感器可更好地实现低频和高频振动检测,并分析了其低频和高频的响应特性。耦合型光纤传感器耦合区材料、结构本身、制作工艺等因素将影响传感器的静、动态性能,面向实用化,需解决传感器存在的一些问题。     

基于硅光电池的电荷放大器性能测试信号发生器

通过对电荷放大器的理论分析和硅光电池的特性测试,利用硅光电池具有与压电晶体传感器高内阻,小功率,电荷量输出相似的特性,提出了利用硅光电池组成用于测试电荷放大器性能的信号发生器,提高了测试电荷放大器频率响应特性的准确性.并将其应用于涡街流量计中进行实验,实验结果比对证明了该信号发生器的有效性和实用性.     

振动测试用传感器低频特性分析与补偿

针对低频振动环境对航天产品结构的影响和危害,提出了基于正弦压力动态系统的一种振动测试用压电传感器低频动态研究方法,该方法应用双向双通道进出口同步技术的正弦压力动态系统对PCB公司的某压电传感器低频特性进行了实验研究,得到其下限截止频率为0.26 Hz。研究发现,当被测振动或冲击信号频率在1～200 kHz时,信号的正压作用时间的误差范围为4.87%～0.03%。并针对测振传感器低频响应进行了补偿,补偿效果良好。     

动态补偿法在压电传感器静态校准中的应用

提出了采用动态补偿法解决小放电时间常数压电传感器静态校准问题的新方法,并将其用于某压力传感器的静态校准.理论分析和试验结果表明采用该方法可以很好解决压电传感器的低频响应问题.该方法对压电传感器的现场静态校准具有普遍意义.     

压电式力传感器的低频补偿方法及实验验证

提出了一种压电式力传感器低频响应特性的补偿方法,该方法是在频域上完成的。首先,对压电式力传感器的输出信号进行后处理,将输出信号与补偿函数相乘即可获得补偿后的输出信号,其中,补偿函数是压电式力传感器放电时间常数的函数;然后,以P5H压电陶瓷片为例,分别对其施加已知的阶跃外力和低频简谐外力,并分别将补偿前后的测试结果与已知外力进行对比,从而实现对该方法的实验验证。验证结果表明:该方法可以对压电式力传感器的低频响应特性进行有效的补偿。     

三分频式压电骨传导助听装置的仿真与测试

设计了一种采用3个结构尺寸不同的压电振子进行电信号-音频信号转换的三分频式压电骨传导助听装置,该装置可以适应较宽的工作频率范围。对压电振子进行了模态仿真分析和谐响应仿真分析,得出了压电振子最佳振型和谐振频率,确定了各个压电振子的工作频率段。根据仿真结果设计制作了三分频压电骨传导助听装置试验样机,对样机的幅频特性和响度进行了试验测试。结果显示:助听装置中低频、中频和高频压电振子的最大振动幅值分别为86.08μm、34.24μm和1.545μm,且处于各自振动频率段内;低频、中频和高频压电振子在各自频段内响度最大,各频段的最大响度值依次为69.1dB、98.3dB和117.1dB。由于3个压电振子同时工作时,各频段声音都能得到较好的响应,因此拓宽了声音的响应频域。     

火车轮裂纹检测传感器的研究

火车的车轮在高速行驶的过程中,由于受到各方面力的作用,可能会产生裂纹,需要对其进行检测。本文从声发射的机理出发,一步步阐述了一种新型的声发射传感器——火车轮裂纹检测传感器设计的原理,同时给出了其中内置的前置放大器的设计原理及结构图。传感器使用固体材料作为传感器的传播介质,用新型的压电材料作为敏感元件,提高了灵敏度。     

弹性支撑式压电骨传导听觉装置

提出一种以圆形轮式片状弹簧作为中间弹性支撑的新型压电骨传导听觉装置以提高它的低频响应性能。通过对听觉装置的动力学建模,理论分析了由支撑弹簧和压电振子组成的振动系统;选择厚度为0.9mm的片弹簧作为听觉装置的支撑元件,设计了圆形轮式片状支撑弹簧。最后,制作了弹性支撑式压电骨传导听觉装置的试验样机,搭建了试验测试系统,对样机的幅频特性、响频特性和噪频特性进行了试验测试。实验结果显示:当电源激励信号频率为550Hz时,压电振子的最大振动幅值可达22.21μm;中低频区域的响度为60~70dB,中高频区域的响度稳定在80dB左右;在离听觉装置1m远处测试到听觉装置的噪声大小为35~40dB。得到的数据表明:圆形中间弹性支撑式压电骨传导听觉装置具有较好的低频响应性能,其响度基本能够满足佩戴者的听力要求,近距离噪声也不大。     

Digital Lock-in Amplifier Based on Microcontroller

A method of implementing high cost-effective and highly integrated digital lock-in amplifier with microcontroller is discussed. And the digital lock-in amplifier is more suitable for measuring low-frequency weak signal.Digital signal sequence is obtained through sampling signal measured over an integer number of signal periods, but digital reference sequence is acquired through mathematical operation, then digital phase sensitive detection can be implemented by calculating the cross-correlation function of digital signal sequence and digital reference sequence.In addition, the frequency response and phase character of the digital lock-in amplifier is analyzed. Finally, the designed digital lock-in amplifier is achieved. Experimental results show that the digital lock-in amplifier can be used for measuring weak signal with low ignal-to-noise ratio.     

磁弹性传感器励磁电源的设计

磁弹性传感器是用于测量轧机轧制力、钢带张力的一种测力传感器,为保证其输出信号稳定、精确,要求励磁电流具有高稳定性。本文着重探讨了产生励磁信号的信号发生器和恒流输出的功率放大器。励磁信号发生器输出标准正弦波的频率和幅值非常稳定,从而在信号源上确保励磁电流信号的稳定性和精确度。双闭环设计的恒流功率放大器,输出电流密切跟随励磁信号,在磁弹性传感器内建立起稳定的磁场,从而保证被测力值的准确性。     

压电式传感器及其智能化适调技术研究

在分析压电式传感器的信号适调特征基础上,介绍了新研制的集截止频率可程控的抗混叠滤波器与电荷放大器模块于一体的新型多功能电荷放大器适调模块和集截止频率可程控的抗混叠滤波器与恒流源于一体的新型多功能ICP传感适调模块的原理、特点与主要技术指标.     

一种智能化压力测量仪器的设计

介绍一种采用硅压力传感器和单片机组成的智能化压力测量仪器;对压力传感器信号的程控放大和算法进行了详细的论述。     

基于数字锁相放大的时栅传感器信号处理研究

针对时栅位移传感器对信号噪声和插补时钟频率稳定性敏感及需要时钟频率高的问题,提出了一种基于数字锁相放大技术的时栅位移传感器信号处理方法。该方法用STM32F4微处理器同步产生激励信号和采集时栅输出信号,不需采集正交参考信号,将正交参考信号和输出信号送入正交矢量型数字锁相放大器,实现角位移检测。研究了基于数字锁相放大技术的时栅传感器信号处理原理和算法,设计了A/D采集电路和窄带低通数字滤波器。仿真和试验表明:在信号噪声较大条件下,时栅位移传感器的误差控制在±1.1″以内,显著提高了精度。该方法只需采集一路感应信号即可实现传感器角位移检测,优化和简化了电路结构。     

电磁轴承功率放大器参数设计

由于功率放大器处于电磁轴承系统的执行环节,其动态性能将直接影响系统的性能。为了提高电磁轴承系统的性能,针对电流响应速度、力的响应速度、同频允许的最大振幅和不平衡量控制等指标,以采用最小脉宽开关功率放大器的电磁轴承系统为例,从系统的频响角度出发,分析了满足实际工况下功率放大器参数设计要求。从而在保证系统运行性的同时,通过合理设计功率放大器的主要个数,节省设备制造成本。在经过理论分析和仿真试验之后,给出一些设计的实例,从而对实际电磁轴承功率放大器的设计提供了指导依据。     

Design and development of compliant mechanisms for electromagnetic force balance sensor

Compared with the lever-type amplifier, the rhombus-type amplifier has attracted more attention by virtue of large displacement amplification ratio, compact structure, and linear output displacement. In this paper, a novel electromagnetic force balance sensor (EFBS) based on the rhombus-type amplifier is presented to measure the mass with high precision. First, the structure and operating principle of the EFBS are described, and the requirements for the design and manufacture of the amplifier are put forward. Then, the analytical models of the two-stage rhombus-type amplifier are given out, and two guiding mechanisms are analyzed and modeled. Furthermore, the validity of the established model is verified by finite element analysis (FEA). Thanks to the theoretical guidance, an electromagnetic force balance sensor based on the two-stage rhombus-type amplifier and double parallelogram flexure mechanism is designed and tested. The experimental results demonstrate that the developed EFBS can measure the mass of the objects with high precision, and also verifies the correctness of the analytical model. This provides a new concept for the structural design of the EFBS.     

电磁轴承中PWM开关功率放大器的实现

在电磁轴承中为了提高功率放大器的效率,一般采用PWM开关功率放大器。功率放大器控制电磁轴承中电磁铁线圈的电流,以获得轴承悬浮所需要的吸力。因此,电磁线圈电流的控制精度和速度将直接影响电磁轴承的悬浮特性。功放设计中,以电流型PWM控制器UC3842为控制核心,产生控制模拟开关通断时间的PWM信号;采用新型的高侧电流传感器AD628检测电磁线圈中的电流,并进行放大作为反馈信号,所设计的PWM开关功放应用于磁悬浮轴承中,其控制精度和速度达到了磁轴承悬浮的应用要求。     

一款实用的固定频率正弦波稳频稳幅功率驱动器

介绍一种实用的固定频率正弦波稳频稳幅功率驱动器,详述了工作原理,给出了电路原理图。