用正弦信号激振法标定压力传感器参考灵敏度

介绍一种用正弦信号激励方式测定压电式力传感器参考灵敏度的新方法.由已知和未知力传感器的振幅单峰值测出未知力传感器的参考灵敏度.此法测试简单,具有一定的可靠性和实用价值.     

一种压电式六维加速度传感器的校准方法研究

基于多只压电式单轴加速度传感器的压电式六维加速度传感器的传感误差主要由多只压电式单轴加速度传感器的安装误差和输出误差决定.为了对压电式六维加速度传感器的传感误差进行估计和补偿,提出并研究了一种压电式六维加速度传感器的校准方法,建立了压电式六维加速度传感器的校准模型.在此基础上,分析了校准过程中加速度激励误差对校准结果的影响和最佳角加速度激励频率的范围,建立了对校准误差进行估计的方法.研究结果表明,利用所建立的校准方法和校准误差估计方法不仅能够准确地实现压电式六维加速度传感器的校准,而且能够对校准结果的误差进行估计.该研究工作为压电式六维加速度传感器的误差补偿和精度提高奠定了基础.     

电流参数对基波正交磁通门传感器灵敏度的影响

为了研究激励电流参数对基波正交磁通门灵敏度的影响,利用钴基合金磁芯和单线圈构建基波正交磁通门。实验结果表明,增加激励电流振幅(Iac),会改善基波正交磁通门的灵敏度;然而,随着激励电流偏置(Idc)增加,基波正交磁通门灵敏度下降;激励频率对灵敏度影响相对复杂。随着频率的增加,灵敏度呈现先增加后降低的趋势,存在一个最佳频率。该频率大小近似等于基波正交磁通门线圈等效LC电路的谐振频率(fo)。基于旋转磁化理论和等效电路模型对上述实验结果进行了分析。该项研究对优化传感器灵敏度,提高正交磁通门信噪比具有指导作用。     

一种带空气悬架的剪式驾驶员座椅振动特性仿真研究

提出了一种将空气弹簧作为弹性元件的剪式驾驶员座椅系统方案,采用动力学仿真软件ADAMS建立了该系统的多体动力学仿真模型,模型中的空气弹簧用实际空气弹簧非线性刚度曲线转化的一元力描述。基于此模型,仿真研究了座椅悬架系统动态特性随激励频率和等效簧载质量变化的规律。研究结果表明,位移传递率η在隔振区则随m的增大而减小;当激励频率较低时,等效簧载质量m对加速度均方根值几乎没有影响;当激励频率增大到一定值后,随着等效簧载质量m的减小,响应加速度均方根值增大;响应的位移和加速度与激励相比较,响应均滞后激励约1/8个周期。     

压电式加速度计的质量评价

本文试就压电式加速度计的几个主要技术指标加以讨论,然后根据能量观点推导出压电加速度计的质量评价表达式. 压电式加速度计是通过质量弹簧系统将机械能变为电能的器件,其中质量弹簧系统是敏感元件,压电元件是机电变换元件,由传感器工作原理知,对中心压缩式的加速度计.其电压灵敏度为:     

附加质量对力传感器的动态性能影响研究

对附加质量对力传感器的动态性能影响进行了研究.首先根据力传感器在平衡状态下的微分方程,经过拉氏变换后得到二阶系统的传递函数,再由传递函数得到传感器的幅频特性,继而从理论上分析传感器质量增加对传感器动态性能的影响;其次采用落锤法分别对力传感器和力传感器加质量块进行激励实验,将宽频激励条件下的力传感器原始信号进行时域和频域...     

随钻测量中加速度传感器的标定分析

介绍了压电式加速度传感器在随钻测量中的应用.针对钻井中井下环境及重力加速度对随钻测量的数据的影响,提出了加速度传感器在钻井工程中的标定方法.通过对加速度传感器进行多种方案的标定,分析并对比标定结果,验证了IC压电式加速度传感器的幅频特性和灵敏度,系统的正确性,以及振动加速度对电路板的正常工作的影响.同时研究了改变冲击钻的机械结构对传感器的工作状态的影响.最后,分析了标定中出现误差和噪音的更多方面因素,并提出解决方法.     

碳纳米管质量传感器振动特性研究

基于欧拉-伯努利梁理论对单壁碳纳米管质量传感器的振动特性进行研究。分别考虑悬臂梁式和两端固定式碳纳米管质量传感器,研究吸附质量对其谐振频率漂移的影响。推导出任意位置的吸附质量下,碳纳米管质量传感器的等效刚度、等效质量和谐振频率的解析表达式,推导出传感器的非线性应用方程及其简化形式。在特定位置下吸附质量对不同长度碳纳米管谐振频率的影响进行了研究。数值仿真结果表明,对于不同的边界约束和特定的吸附位置条件下,吸附质量越大、碳纳米管的长度越短,导致的碳纳米管频率漂移越大。对于8 nm长的碳纳米管,在悬臂式约束下,吸附质量越远离固定端,引起的频率漂移越大。而在两端固定约束下,则是吸附质量越靠近固定端,频率漂移越大。揭示了传感器的谐振特性,有助于促进碳纳米管在纳机谐振器领域的推广应用。     

风机叶片掠过频率噪声的等效激励源辨识方法

离心风机流体激励源位于风机内部,并且是分布式的激励源,可以通过计算流体力学（computational fluid dynamics,简称 CFD）分析计算激励力分布,但无法通过表面的动力响应来反求激励力,验证CFD结果的正确性。针对此问题,建立了风机叶片噪声的等效激励源辨识方法,用实验的方法获得蜗壳振动大小以及候选等效激励点到蜗壳振动测点的传递函数,测量了离心风机在额定工况下的压力脉动大小,通过多项式拟合得到了蜗壳面上的压力脉动分布,为等效源选择提供依据。通过最小误差算法优化选择等效激励源候选点,根据Tikhonov正则化算法反演得到等效激励力大小,再用测量得到的传递函数与反演得到的等效激励力计算蜗壳、机脚等位置的振动响应,来验证反演结果的等效性与准确性。主要的叶片掠过频率峰值反演结果与测量结果误差在2 dB左右,成功反演了离心风机叶片掠过频率等效激励力。     

基于压电式压力传感器的冲击波载荷测试系统设计

为了满足对爆炸冲击波载荷精确测量的技术要求,设计了以压电式压力传感器为测试元件的爆炸冲击波载荷测试系统,并对所选压电式压力传感器的固有频率ωn与采样频率ω的关系进行了研究。试验表明,所选压电式压力传感器及设计的测试系统性能稳定、可靠,测试结果符合设计要求。     

恒磁通磁轴承轴向电感位移传感器参数研究

恒磁通轴向电感位移传感器可有效抵抗外磁场干扰，但灵敏度较低。为提升其灵敏度，针对该传感器新式拓扑结构和测量原理，推导了灵敏度与机械参数和电气参数的关系式，给出了提升灵敏度的方法。理论和实验表明：平衡气隙越小，传感器灵敏度越高，且灵敏度与气隙大小近似成反比；激励频率、传感器激励线圈消耗的视在功率越大，灵敏度越高，且灵敏度与两者的算术平方根均成正比。通过减小气隙大小、增大激励频率及提高传感器视在功率，可以提升此传感器的灵敏度，并给出了在功率放大器输出能力范围内最大化传感器灵敏度的参数设计方法。     

抗过载压电式工业装备振动监控MEMS加速度计的仿真分析与设计

针对工业装备振动监控对测振传感器的实际需要,设计了一种具有全方位抗过载结构的压电式加速度计,通过MATLAB对本征频率与灵敏度进行理论分析并做出结构参数优化设计,同时通过有限元分析软件ANSYS对所设计的传感器结构进行三维建模,添加力-电多物理场耦合等载荷进行静力、模态及动力等仿真分析,验证设计可行性,进一步确定结构参数,得出该结构压电式加速度计的本征频率、灵敏度及线性度仿真结果分别为29.8 kHz、0.2 m V/g和0.11%。     

一种压电式六维加速度传感器的快速原型及其特性

介绍了一种压电式六维加速度传感器,研究了其敏感单元的布局原理,建立了相应的六维加速度传感方程以实现对6只压电式单轴加速度传感器的输出进行解耦得到刚体运动的六维加速度.在此基础上,采用基于实时仿真系统(dSPACEDS1103和MATLAB/Simulink)的快速控制原型(rapid control prototyping,RCP)技术建立了压电式六维加速度传感器的快速原型.在六维随机振动激励和固定轴旋转振动激励情况下对开发的压电式六维加速度传感器的快速原型的传感性能进行了实验测试.研究结果表明该压电式六维加速度传感器的快速原型能够实现六维加速度的传感,建立的传感方程能够准确地解算出刚体运动的六维加速度.     

基于传递路径试验分析的车用风机噪声优化

针对某国产车型怠速开空调时轴流风机工作引起车内噪声偏大的问题,建立了传递路径分析模型,研究了风机振动传递率试验及分析方法。为保证传递函数的精度,采用矩阵求逆法获取车身端连接点的耦合激励力。结果表明,上横梁风机总成左安装点y向对车内噪声的贡献量最大。风机总成模态频率与激励力频率重合产生共振,通过优化风机总成隔振垫动刚度的方法,将激励力频率与风机总成的模态频率避开,较好地解决了该车内噪声问题。该传递路径研究为车用风机噪声控制提供了思路和依据。     

磁性液体倾斜角传感器的有限元耦合分析

根据一种差动式变压器结构的磁性液体倾斜角传感器工作原理,推导出传感器输出电压与灵敏度公式,并利用ANSYS软件对这种结构的传感器进行电磁-电路的耦合场分析,通过对数值模拟结果进行深入分析以便能为传感器的设计提供指导,并将模拟结果与已公开发表的实验数据进行对比.得出当磁性液体倾斜角传感器的结构参数确定后,传感器的输出电压与转动角度成线性正比关系;且传感器的灵敏度与激励电压的振幅、磁性液体相对磁导率及激励电压频率成正比,但激励电压频率超过一定范围后,传感器灵敏度增加值会逐渐减小,建议激励电压频率最好不超过1.5 kHz.     

柔性电涡流式触觉传感器性能仿真与分析

为实现机器人手指柔性传感,满足高灵敏度、高可靠性、尺寸微小化等要求,文中提出一种基于电涡流原理的柔性触觉传感器,建立了传感器二维对称仿真模型,通过有限元分析研究激励频率、线圈与金属板间距和单维载荷对传感器灵敏度和分辨率的影响.结果表明:初始激励频率为3 MHz时,传感器的工作性能最好;电涡流传感器的电压、电阻和电抗随线...     

压电式加速度传感器的使用

本文叙述了安装方法对压电式加速度传感器频响的影响,探讨了安装误差及在特殊条件下使用时的注意事项。     

基于轻量化与疲劳寿命的铁路货车轴端发电机结构设计优化研究

针对轴端发电机安装于转向架车轴端部，承受轮轨冲击大，可靠性要求高等问题，以现有转K6转向架轴端永磁发电机为研究对象，以IEC 61373—2010标准中的加速度谱密度为激励，基于三区间法对电机壳体进行随机振动环境下的疲劳强度分析。为同时满足疲劳寿命和轻量化设计要求，提出发电机壳体结构设计优化方法；对壳体进行有限元参数化建模，通过灵敏度分析确定对壳体质量、应力响应谱密度峰值、1阶模态频率等影响较大的结构尺寸参数；采用拉丁超立方抽样，结合代理模型与多岛遗传优化算法对电机壳体的结构尺寸进行优化分析。仿真结果表明：优化后轴端发电机壳体的质量相比于优化前降低了29.9%，且疲劳寿命、冲击强度均满足标准要求。     

轴承振动加速度传感器系统的频响特性

通过对滚动轴承振动测量中加速度传感器系统频响特性的分析,建立了传感器系统的力学分析模型.通过对模型的分析,接触刚度对系统谐振频率的影响最显著.提高系统的接触刚度可采用线接触形式和提高传振杆材料强度;减小系统的等效质量对提高谐振频率也有明显的效果.阻尼对频响特性的影响不显著.结论也适用于类似的振动测量系统.附图4幅,参考文献9篇.     

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。