基于神经网络技术的快速称重传感器研究

本文着重阐述了基于神经网络理论,设计出称重传感器神经网络动态补偿器。通过实际模型及其分析提出了快速称重方法和提高传感器性能的原理,将先进控制理论应用于实际传感器系统中,为提高传感器性能开辟了新途径。     

神经网络技术在称重传感器中的应用

通过实际模型及其分析提出了几种快速称重方法和提高传感器性能的原理,着重阐述了基于神经网络理论,设计出称重传感器神经网络动态补偿器和提高传感器性能。仿真研究表明有效的提高了传感器动态响应的快速性,且对系统参数变化具有鲁棒性。将先进控制理论应用于实际传感器系统中,为提高传感器性能开辟了新途径,促进了称重传感器行业的发展。     

粘贴于薄板表面的光纤布拉格光栅应变传感器误差修正

考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响,本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论。由于光纤应变与薄板应变并不相等,故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传感器的测量精度。建立了粘贴于薄板表面的FBG传感器应变传递理论,分析了FBG传感器与薄板之间的相互作用;利用有限元法(FEM)和实验法验证了理论的正确性。最后,分析了薄板参数对应变传递率的影响。结果显示:FEM解与理论解的误差在4%以内,实验值和理论解误差在5%以内,应变传递率随着薄板厚度和弹性模量的增加而逐渐增大。该理论模型完全满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。     

FBG传感器应变标定方法

为了提高光纤光栅应变传感器测量精度,针对光纤光栅传感器工程应用情况,提出了一种光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,简称FBG)传感器应变特性标定方法。通过理论分析和实验标定了封装式光纤光栅应变传感器的灵敏度系数,对传感器理论与实验灵敏度系数误差进行了分析。实验结果表明,该方法简单、易行,用于光纤光栅传感器使用前的标定,可以提高基于光栅光栅传感器的测量精度和准确性。同时,该方法为光纤光栅传感器的工程推广应用奠定了基础。     

灵敏度系数可调布拉格光栅应变传感器的设计

针对裸光纤布拉格光栅应变监测量程或精度有限的问题,提出了一种灵敏度系数可调光纤布拉格光栅应变传感器的设计方法。理论和实验研究了该方法在增大光纤布拉格光栅应变监测量程或提高精度方面的性能,并以此研制了基片表面粘贴式和FRP封装式两种封装结构的灵敏度系数可调应变传感器。理论分析并实验标定了传感器的灵敏度系数。最后,对传感器理论和实验灵敏度系数误差进行了分析,指出了改进的方向。实验结果表明:两种封装结构的大量程传感器的量程分别增加了243%和126%,高精度传感器的精度提高至0.51με和0.52με。传感器标定实验表明,两种封装结构的传感器都有很好的线性度和重复性,相关系数达到0.999以上。     

双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性

为了降低双通道MEMS微波功率传感器的回波损耗,提高传感器的测量精度,对MEMS悬臂梁的匹配特性进行了研究。首先,通过双通道MEMS微波功率传感器结构构建S参数的理论解析模型,分析了双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性,得到了MEMS悬臂梁的间距和回波损耗系数S11的关系;接着利用有限元软件HFSS进行仿真,并和理论结果比较;然后,设计并制作了双通道微波功率传感器;最后,对该传感器的匹配特性进行了测试和分析。实验结果表明:当MEMS悬臂梁的间距为1.6μm时,该传感器在测量8~12GHz频率内的微波信号时,回波损耗小于-19dB。理论和仿真结果较为相符,因此S参数的理论解析模型可以较好地反映双通道MEMS微波功率传感器的匹配特性,对双通道MEMS微波功率传感器的设计具有一定的指导意义。     

预紧式并联六维力传感器容错测量机理与标定测试研究

对一种预紧式并联六维力传感器进行了容错测量原理的理论分析与标定测试研究。介绍了预紧式并联六维力传感器的结构容错特点,并基于螺旋理论和变形协调关系,分别建立传感器无故障、信号故障时的数学模型,进而揭示其容错测量机理。研究分析了预紧式并联六维力传感器的静态标定算法,提出一种容错标定方法,并对传感器进行了无故障及信号故障时单向、两方向组合及分区加载的容错静态标定测试研究。通过分析测试数据,得到传感器不同工作状态下的线性误差。研究内容为容错六维力传感器的实际应用奠定了理论和试验基础。     

并联结构六维力传感器性能分析与优化设计

基于螺旋理论和空间模型理论绘制了Stewart平台型六维力传感器的性能图谱,总结了结构参数对传感器各性能指标的影响规律;在此基础上对大型Stewart平台六维力传感器的结构进行了非线性单目标、多目标优化设计,为具有普通球形铰链大型Stewart平台六维力传感器的设计和优化提供了依据。     

一种纳米复合材料的压力传感器研究

研究了一种由多壁碳纳米管(MCNT)和环氧树脂的混合物制备而成的球状压力传感器,对传感器的工作机理进行了分析,基于固体力学理论建立了传感器电阻和压力的关系模型,表明传感器的电阻随外压的增加而减小。同时,传感器的灵敏度依赖于球体直径和碳管添加量两个重要参数,即球体直径越小,传感器灵敏度越高;碳管添加量越大,传感器灵敏度越低。研究亦开展了针对性实验,实验结果与理论预测相吻合,证明了提出的理论模型的正确性。研究为压力传感器的结构优化与灵敏度的提高提供了参考。     

线结构光视觉传感器设计优化

线结构光视觉传感器的结构参数直接决定传感器测量精度。本文基于透视原理和坐标变换理论建立了线结构光视觉传感器的测量模型,并由此推导了传感器误差模型,分析了结构参数对传感器精度的影响及传感器像面误差分布。在对各参数综合分析的基础上,给出了传感器设计流程,推导建立了传感器设计约束方程,实现了传感器结构参数的自动与优化设计。     

双霍尔元件磁敏电流传感器的研究

采用双元件双气隙的方法制做的电流传感器大幅度降低了传感器的非线性度和位置误差,提高了传感器的抗干扰能力与量程范围。本文还建立了双元件电流传感器输出霍尔电压的理论计算模型。     

虚拟传感器及数据融合的发展

传统的经典动力学研究对象是一种被动结构 ,在被动结构中引入控制器件或机敏元件后 ,被动结构变成主动结构。但在原结构上附加的传感器和作动器 ,使得结构过于庞大和复杂 ;同时 ,主动结构为非自伴随结构 ,导致结构和系统的可靠性低。虚拟传感器和融合理论的应用 ,将在很大程度上解决这个问题。本文介绍了虚拟传感器的基本概念和应用模型 ,给出了虚拟传感器的计算方法 ;介绍了融合理论、融合结构和融合算法 ;列举了虚拟传感器及融合的应用 ,并提出将虚拟传感器和融合理论应用于主动结构的设想     

并联结构六维力传感器性能分析与优化设计

基于螺旋理论和空间模型理论绘制了Stewart平台型六维力传感器的性能图谱,总结了结构参数对传感器各性能指标的影响规律;在此基础上对大型Stewart平台六维力传感器的结构进行了非线性单目标、多目标优化设计,为具有普通球形铰链大型Stewart平台六维力传感器的设计和优化提供了依据.     

智能机器人用触觉传感器应用现状

触觉传感器对于智能机器人是至关重要的。结合理论分析和文献报道对现有触觉传感技术进行了归纳总结,现有触觉传感器主要包括压阻式机器人触觉传感器、光学机器人触觉传感器、电容效应式机器人触觉传感器、电感式机器人触觉传感器、压电式机器人触觉传感器和多模式机器人触觉传感器。总结了多种传感器的原理、优缺点以及在各个领域中的实际应用。     

基于三层悬臂梁结构的电容式风速传感器设计

为解决传统电容式测风传感器的输出非线性,设计了一种基于MEMS微机械加工技术的电容式风速传感器.传感器的敏感结构创新性地采用了一个三层结构的悬臂梁,这种三层结构的悬臂梁构成了一个平行板电容器.风力作用于传感器敏感结构引起电容器的极板面积、极板间距以及绝缘层介电常数的变化,从而引起电容器输出电容的变化,通过测量传感器输出电容的变化值可以实现风速的测量.基于流体力学原理和多层悬臂梁理论对传感器进行了理论分析,并为传感器设计了制作工艺流程.     

水阀内置流量传感器的结构设计

该文根据传感器旋转叶片的受力模型,推导出了传感器仪表常数的表达式,进而根据理论分析的结果设计了流量传感器的结构,这为后续内置流量仪表传感器的实验和仿真研究打下了基础.     

分布式棱镜SPR传感器

SPR传感器的研究与应用进展迅速，尤其在生命科学、化学、环保等领域已经成为一种很重要的研究工具和手段。尽管棱镜SPR传感器关于角度谱的理论计算比较成熟，但是波长谱的计算尚未产生完整的理论计算体系。提出一种新的基于波长谱的分析方法，分析了调制层折射率和厚度对传感器输出特性的影响，并且根据该关系提出了分布式SPR传感器的设计方法。与传统的SPR传感器相比，该传感器大大降低了成本，其原理也可以很容易地移植到分布式光纤SPR传感器的设计中。首先介绍了原理，其次进行了基于波长谱分析的理论计算，最后给出了一种实用的设计方案及模拟结果。     

n+p组合结构臭氧气体传感器研究

n＋P型半导体气体传感器是基于气体传感器互补增强原理的一种新结构半导体气体传感器。该种传感器是由两种传导类型不同的敏感体A和B构成，A是n型半导体材料，B是P型半导体材料。理论分析表明：当敏感体A和B满足一定条件时，该种传感器灵敏度高、热稳定性好，在理论的指导下，通过实验和比较，获得了性能较好的n＋P组合结构臭氧敏气体传感器。实验结果与理论分析符合得很好。     

基于多点测量的传感器稀疏阵列设计方法研究

针对动态称重传感器在重车高速或变速行驶状态下随机误差大,容错率低的问题。以Cebon稀疏传感阵列优化理论为依据,结合多测量点计量方法,提出了一种基于多点计算的动态称重传感器阵列设计方法。该方法不仅能够大幅提高单只传感器的效率,同时能够使并列多排传感器的容错率大幅度提升,为高速公路智能化管理提供了一定的理论基础。     

汽车衡传感器性能浅析

目前在汽车衡设计制造中采用的传感器主要为柱式传感器与桥式传感器,本文通过理论分析、试验论证,对两种传感器的优缺点进行了分析,对适用范围提出了观点,可以为汽车衡设计、选型提供一些参考。