飞机地面测试试验系统综合校准述评

综述了飞机地面测试试验系统现场校准的现场，对现场校准的需求情况进行了归纳和总结，包括溯源性要求、在线评价需求、多种物理量校准需求、多种特性校准需求、自动化校准需求以及总体评价需求。从技术上、计量法规上以及人的意识上几方面入手，分析了其中的难点，包括原位校准、多种物理量激励源、自动化校准、可测性、法规适应性、复合量纲特征和质量意识，并提出了相应的向点对策和建议，包括总体评价对策、以及现场测量系统的可测性设计原则和分段法校准方案。     

倾角传感器在线校准的激励源影响性分析

传感器是桥梁健康监测数据采集的关键部件,然而由于缺少合适的激励源和在线校准方法,在用桥梁健康监测系统传感器的计量性能难以在现场条件下得到有效验证。为探索利用行驶车辆的组合加载效应作为激励源进行桥梁健康监测传感器在线校准的可行性,提出了基于共源激励条件下序列数据分析的试验方法。以简支梁模型桥为基础,模拟了中心挠曲变形增量0～10mm,加载变化周期分别为5,10,15,20s的条件下,倾角传感器在线校准的激励条件,试验验证了激励源特性对校准结果稳定性的影响。统计学假设检验认为在显著性水平为0.05的条件下,激励源所引起的挠曲变形量、加载变化周期等对所试倾角传感器的校准结果无显著影响。     

风速现场校准值的不确定度评定

风速传感器的风速现场校准主要是通过风速校验仪JJE13进行,其量值的准确可靠影响着被校传感器的输出质量。本文通过分析在现场校准自动气象站风速测量系统的过程中影响其示值误差的多种因素,从而评定了其现场校准结果的测量不确定度。     

基于机器视觉的数字式角振动传感器动态校准方法EI北大核心CSCD

低频角振动传感器在惯性导航、姿态估计及精密控制等领域具有广泛应用,其灵敏度校准精度是决定应用系统性能的关键。激光干涉法与圆光栅法是最常用的两种校准方法,然而前者需要昂贵与复杂的系统,后者的校准频率范围与应用场景有限,难以满足日益增长的高性能角振动传感器校准需求;通过采用具有亚像素级边缘提取精度的机器视觉法准确地测量低频角振动传感器的输入角激励,以实现宽低频范围的灵敏度可靠校准,同时保证校准精度与效率。与激光干涉法及圆光栅法的对比试验表明,机器视觉法与激光干涉法及圆光栅法在0.01~5.00 Hz范围内具有相似的校准结果,最大相对偏差分别约为0.6%和0.4%;此外,整个频率范围内,机器视觉法校准的最大灵敏度相对标准差约为0.5%。     

基于椭球假设的三轴加速度计无依托校准方法

针对现有航姿测量系统三轴加速度计校准方法成本高、精度低以及现场校准能力不足的问题,本文提出了一种基于椭球假设的无依托现场校准方法.首先,根据传感器的灵敏度、偏置以及非正交耦合因素对加速度计的影响,建立了误差椭球校准模型.该模型将三轴加速度计的校准过程转化为将椭球面还原成圆球面的几何变换过程,使得校准参数由15个减少到9个,同时克服了部分非正交耦合参数难以辨识的问题.其次,构造了变权值似然目标函数,根据加速度计测量值的方差调整权值大小,从而降低了测量噪声对校准结果的影响.最后,运用粒子群优化(PSO)算法求解几何变换参数的最大似然估计值,并利用椭球校准模型对三轴加速度计进行校准.实验结果表明,采用椭球假设无依托现场校准方法不依赖外部辅助姿态信息,可在现场将航姿测量系统的倾角误差降低为校准前的1/5,满足了航姿系统的使用需求.     

白车身视觉检测系统中多类型传感器全局校准技术

针对白车身视觉检测系统中传感器数量多、种类各异、分布空间大、位置关系复杂等问题,提出了一种适用于工业现场的多视觉传感器全局校准技术。基于坐标系间接统一法,设计多个精密立体靶标作为坐标系转换中介,利用激光跟踪仪获取现场校准数据,在单位四元数数学模型的基础上,求解两坐标系间最优转换矩阵,将固定式传感器和柔性传感器的测量坐标系统一到全局坐标系。该方法已在某企业在线测量项目中成功应用,现场只需完成传感器坐标系与全局坐标系转换关系标定,降低了复杂现场环境对多传感器全局校准的限制,简化了校准过程,提高了环境适应性,校准后检测系统各向测量精度均优于±0.2 mm,满足白车身在线测量精度要求。     

加速度测试系统的校准研究

传感器的性能指标如灵敏度、线性范围、频率响应特性等,对测量数据的精度和可靠性直接产生影响.因此,为了保证结果的正确性和统一性,必须定期对传感器进行校准.常用的校准方法有振动法校准、相对法校准等,本文主要利用相对校准法对所设计的加速度测试仪进行了校准,并且实际测试了几组数据,通过校准,取得了良好的效果.     

加速度冲击校准研究

文章将加速度冲击校准分为绝对法、相对法和比较法进行介绍,并给出了几种半正弦冲击脉冲激励装置的激励范围及校准装置的测量范围和测量不确定度。所提出的加速度类比法系冲击校准新方法,是相对法和比较法的结合,能对冲击加速度传感器灵敏度、幅值线性度与频率响应等进行较为准确的检定与校准。     

压电加速度传感器电激励自校准方法研究

为解决加速度计难以实现定期校准、校准成本高、难以满足长期工作需求等问题,对带有驱动端口的压电加速度传感器的自校准方法进行了研究。利用振动台校准方法以及基于驱动压电元件的逆压电效应,通过对传感器驱动端口电激励可实现驱动压电元件的转换灵敏度测试,并实现加速度计的现场原位校准。将校准结果与振动台校准方法的校准结果进行对比,实验结果表明,在频率范围5～10 000 Hz,自校准灵敏度结果与振动台灵敏度校准结果一致,误差在±2%以内,验证了该方法的有效性。     

矿用本安型温度传感器测量系统的校准方法

矿用本安型温度传感器适用于煤矿机电设备的温度连续测量,传感器配测量系统则实现了现场设备温度数据多通道采集及存储功能。文章介绍了矿用本安型温度传感器测量系统的原理和校准方法,采用比较法对矿本安型温度传感器进行校准,通过校准对其测量系统的运算参数进行修正确定,对校准结果的不确定度评定和影响量分析,确定误差来源及减小误差影响的方法。进一步确定矿用本安型温度传感器测量系统的计量性能,保证工业现场测量的可靠性、稳定性。     

一种新型的推力标定装置

推力校准在推力测量中占有举足轻重的地位,其校准精度直接影响测量结果。传统的校准方式精度差,效率低,已经无法满足当前的测量要求。本文提出了一种新型的在线推力校准系统,通过汽缸配合伺服电机产生稳定拉力,由压力控制系统、拉力活塞系统以及标准力传感系统形成闭环PID控制系统,实现拉力的精确控制,数据采集系统采集被校力值在上位机完成最终计算。     

传感器动态校准技术研究的探讨

动态校准技术的难点在于非电量传感器的动态校准,“静标动用”的方法在一定条件下是合理的;温度传感器的动态校准面临着比压力传感器更多有待研究的问题。对动态校准技术的研究,扩展和提升了对计量概念的理解和认知。对于被校系统的特性分析已超越基于溯源的测量,将成为计量学首要的研究内容。动态校准技术的研究与发展应当给予更加充分的关注和投入。     

Neural-network-based method of calibration and measurandreconstruction for a high-pressure measuring system

The problem of applying the neural networks for static calibration of measuring systems and for measurand reconstruction is addressed. A multilayered neural network based method for the static calibration of this system is proposed. The functioning of the calibrated measuring system is based on three fiber-optic transducers whose static characteristics are nonmonotonic and significantly influenced by temperature. The applicability of the proposed calibration method is demonstrated in the case under consideration using synthetic and real data. The neural network is designed and implemented in a general purpose microcontroller. In comparison with the spline-based method of calibration, for the same reference data, the proposed method allows obtention of a better quality of calibration and, most important, when calibrated, the multilayered neural network does not require the measurement of temperature for pressure reconstruction     

多功能压力综合校准装置研究

为了解决飞机地面试验中压力测量设备需校准的数量多、量程分散、介质种类特殊且繁多等问题,对压力测量设备校准原理及方式进行理论分析,设计一种集成了多通道、多量程范围、多介质于一体的压力综合校准装置,该装置具有全自动控制、数据采集及处理功能。经过多个飞机型号研制过程的应用验证,该装置设计合理,切实解决了飞机地面试验压力测量设备的校准需求,提高了校准效率,取得了较好的应用效果。     

一种立体视觉测量高精度标定新方法

提出一种实现通用摄像机标定和现场高精度立体视觉传感器标定的新方法。该方法无需预先给定初始参数,而是根据投影矩阵计算摄像机参数的初始值,结合镜头畸变的标定数学模型,实现通用摄像机标定;在立体视觉传感器三维测量模型基础上,引入目标距离约束建立结构参数标定优化目标函数,从而得到使空间距离偏差最小的最优结构参数,实现传感器现场高精度标定。实验结果表明,上述方法标定精度较高,已标定传感器空间距离测量相对误差小于0.45%。     

线激光位移传感器像素当量标定方法

为了满足线激光位移传感器的应用测试需求,提出一种基于高度块的线激光位移传感器像素当量的现场标定方法。其中,高度方向上的像素当量利用台阶高度进行标定,以修正厂家设定的像素当量的线性误差;宽度方向上的像素当量则利用台阶块结合传感器的横向移动位移的计算方法得到。考虑到线激光位移传感器可能存在安装倾斜误差,利用台阶块宽度在不同位置的高度差对倾斜角进行了标定,并修正了由倾斜角引入的高度测量误差。经实验证明,本文提出的方法很好地解决了线激光位移传感器在多位置测量时轮廓不连续的问题。     

比较法相位型振动校准系统的研究和实现

介绍比较法振动传感器幅相特性测量技术的基本原理和传统实现方法。详细描述了一种新型的基于虚拟仪器技术的比较法相位型振动校准系统,它将绝对法振动校准中正弦逼近的算法运用于比较法,通过对参考传感器和被校传感器两路信号的采集和处理,能够在宽频带范围内实现加速度传感器复合灵敏度的精确校准,在小相位差的测量上实现了与相位标准同等级的精确测量。运用虚拟仪器技术,还能够实现信号频谱分析及失真度的精确计算。     

一种振动转矩传感器标定方法研究

提出了一种标定振动转矩传感器的方法。标定系统包括振动转矩激励源、振动转矩传感器和可调负载,工作时3者同轴相连。振动转矩激励源通电后产生的电磁转矩包括恒定分量和振动分量,且两者的幅值大小相同,因此,标定系统稳态运行时,根据转矩平衡方程可知,负载值与振动转矩的幅值相同,通过记录振动转矩传感器的输出电压和负载值即可实现标定。最后对振动转矩传感器进行了标定实验,振动转矩传感器的灵敏度系数达到4.58V/(N·m)。     

基于标准球的显微图像测量系统标定方法

提出一种利用标准球对显微图像测量系统进行标定的方法．该方法利用显微系统小视场小景深的成像特点简化计算模型,减少标定参数．通过标准球图像在水平和垂直方向上的直径比计算比例因子;利用标准球边缘图像的边缘点集．运用优化的方法来计算成像系统的畸变系数和主点位置．系统的放大倍数由标准球的实际直径来标定得出．利用标准球在多摄像机公共视场内其轮廓在任何位置均可见这一特性,可同时对显微图像测量系统中的多个摄像机进行标定,简化标定过程．实验结果表明,该方法标定精度较高,标定后的测量系统的极限误差3σ为2．4μm．     

船载水声定位系统自动校准技术研究

在分析常规水声定位系统校准方法的基础上,结合某型船载水声定位系统的工程研制,提出了一种自动校准方法。该方法无需常规的动态或静态校准,可在每次系统安装完成后自动检测及校准。利用基阵中心位置的发射换能器以及船只固定连接杆入水端的发射换能器依次发射校准声信号,将获得的水声定位坐标与上述两个发射换能器固定对应的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)天线坐标进行平移和偏转,获得偏移参数矩阵,实现系统校准。某水域的跑船试验验证结果表明,利用该自动校准方法可在两分钟内完成全部自检及校准工作,并且水声定位轨迹与跑船GPS轨迹重合较好,具有校准效率高、测量精度高等优点。