嵌入式容栅扭矩转速传感技术

嵌入式容栅扭矩转速传感技术是利用目前已经趋于成熟的容栅技术,通过在旋转轴距离为L的两处安装容栅传感器,利用容栅差动电容周期性的变化规律,再通过脉宽调制电路和低通滤渡电路,准确地测量出旋转轴的转速和所受的扭矩,并在OLED上卖时显示旋转轴的扭矩和转速.本传感器采用嵌入式设计,特别适合于坦克、装甲车辆等安装空间狭小、对传感器的体积有严格要求的测试系统.     

基于光纤传感器的转速测量系统设计

本文提出一种基于光纤传感器测量旋转轴转速的方法,入射光线经旋转轴反射面反射后,利用反射式光纤传感器采集得到强弱变化的反射光,采用频率测量法得到反射频率,通过信号处理电路进行转换,即可测量转速.该系统具有电路结构简单、精度高、抗干扰能力强、光路弯曲、测量方便等优点.     

基于电容传感器的大型工件圆度误差测量系统

轴类回转工件的圆度误差是衡量机床加工水平的重要指标.针对大直径轴类工件无法采用传统圆度仪进行圆度误差测量,介绍了三点法测量轴类回转工件圆度误差的理论基础、数学模型.采用非接触式电容传感器进行微位移测量,介绍了传感器结构与测量电路基本原理,搭建了适用于圆度误差测量基于电容传感器的硬件系统,应用虚拟仪器技术开发了可用于数据采集、线性校正、误差分离与评定的专用测试系统.最后进行了测试实验,通过对多次测量数据的分析评定测量系统的可靠性与精度.     

差频式悬浮轴振动测量传感器的设计

提出了一种新的悬浮轴振动测量传感器,它由导电介质电容传感器和反射式光电编码器构成组合传感器,振荡器和差频计数器构成信号处理电路,并利用角度等分采样和单片机控制实现振动位移测量功能。重点阐述了传感器各组成环节的设计思路与参数确定,给出了实验数据;介绍了利用反射式光电编码器实现等转角采样,还可以用于悬浮轴的转角、转速等其他参数的测量,实现了差频计数器被测频率信号与采样控制信号之间的同步锁定功能,消减了计数误差,提高了测量精度。     

新型智能扭矩转速传感器及其实验研究

提出了一种新型智能的具有网络通信接口的非接触扭矩转速传感器;通过光电方法精密测量旋转轴的扭转角获得动态扭矩和转速;研究了动态扭矩的温度补偿和初始相位补偿问题;采用神经元芯片Neuron3150处理测试信号和组建传感器的网络通信接口。传感器校准实验结果显示:传感器的测量准确度达到0.4%     

一种交流激励电容测量电路的性能测试

差动电容传感器已广泛地应用于压力、压差、位移、加速度、振动等非电量的精密测量,参比电容传感器有望用于煤粉浓度测量等领域,而微小电容测量电路是电容传感器应用中的核心和关键技术。微小电容测量的难点在于杂散电容的存在以及电磁干扰,而交流激励电容测量电路可以采用调制解调方式将缓慢变化的电容传感器信号调制在激励源提供的高频载波上,有效抑制同频干扰,工频干扰,运算放大器的失调电压和失调电流,电阻电容等器件的低频噪声干扰。在活塞压力平台上对交流激励电容测量电路进行了性能测试。结果表明,交流激励电容测量电路迟滞误差为0.19%,非线性误差为0.23%,重复性误差为0.29%,可应用于参比电容传感器测量系统。     

基于磁阻传感器的旋转弹转速测量系统设计

为了给弹体试验中所发生故障的机理分析提供重要的参考依据,介绍了一种基于HMC1043磁阻传感器的旋转弹转速测量系统的设计.设计主要采用了HMC1043三轴磁阻传感器和PIC24FV32KA301单片机芯片来完成系统功能.在详细阐述系统硬件设计的基础上,对软件设计进行了相应的介绍.实验结果表明:所设计的测量系统能比较准确地测出弹丸的转速.     

电容位置传感器在激光扫描雷达的应用研究

在空间探测中,激光扫描雷达是一个重要的传感系统,它的扫描系统采用差分式电容传感器作为位置传感器.研究了电容位置传感器的工作特点,设计了电容测量电路,并对传感器的线性度和静态误差进行了测试、标定.实验结果表明:在一定范围内,该传感器线性度达99.9%,通过标定可以提供给雷达系统精确的位置信息.     

单管计算电容式燃料液位传感器理论特性研究

由于计算电容原理在电磁计量领域具有极高的准确度,将其应用在传感器的研制上具有重要的现实意义.针对传统双层套筒的电容式液位传感器在加工及装配过程中极易引入误差、存在毛细现象等问题,首次将计算电容原理运用在燃料液位测量领域,对计算电容原理进行深入研究,设计新的计算电容结构并对其进行修正,同时结合新的结构建立新的燃料液位测量模型,得出相应的修正系数及液位测量公式.最后,以纯度为99.8%的无水乙醇作为被测燃料进行液位测量试验,燃料液位变化范围为180 mm,输出电容值在0.6 pF~17 pF之间,实验结果表明:燃料液位与传感器输出电容值具有良好线性关系,线性度达到0.48%.该研究为计算电容原理在工程中的应用奠定了理论基础.     

基于大尺度传感器的电容测量电路抗干扰方法

为了抑制基于大尺度传感器的电容层析成像(ECT)系统的电容测量电路中的较强测量干扰,在分析了测量电路中单屏蔽同轴电缆和模拟开关杂散电容测量干扰产生机理的基础上,设计了能抗杂散电容的基于等电位驱动电缆内屏蔽技术和双T型模拟开关阵列的大尺度传感器电容层析成像系统测量电路,同时,为了提高测量电路输出信噪比,在测量过程中采用双极板激励策略增强大尺度传感器内敏感场强度.经实验测量,采用该抗干扰方法的电容测量电路的输出信噪比为56.8 dB,10h内测量值标准差为0.132fT.可见,该电路抗杂散电容干扰能力较强,输出信噪比较高,稳定性较好.     

基于电容传感器的塑膜厚度检测系统的研究

采用非接触式电容传感器、电涡流传感器组合系统获取检测信号,利用基于LabVIEW软件平台的计算机实现对塑料薄膜进行在线检测的工作原理,整个系统由测试单元、电机驱动单元、数据采集与处理单元组成.由于测试单元采用了电容、电涡流组合传感系统,信号的后续处理由基于LabVIEW软件平台的计算机自动完成,加速了测量过程.采用本系统取代传统的千分尺测量方法,可以使塑料薄膜厚度测量以完全智能的、实时的、非接触的方式进行精确测量.最后,通过比较组合测量系统与千分尺测量的测试结果,证明了该系统具有较高的精度,良好的可靠性与可行性.     

基于旋转矩阵KF的低成本MEMS姿态解算

针对低成本MEMS器件组合的姿态检测系统在运动加速度干扰下姿态估计精度较差等问题,提出了一种基于旋转矩阵卡尔曼滤波器(KF)的姿态解算方法.为了克服四元数法观测方程为非线性的缺点,该方法以旋转矩阵部分元素建立状态方程,并对量测加速度采用状态反馈估计的运动加速度进行补偿,减小了外部加速度的干扰,然后通过构造水平观测向量降低了计算复杂度,并给出了量测噪声协方差的推导.最后设计了卡尔曼滤波器对量测信息实现融合.动静态测试表明,该方法消除了累计误差,与无迹卡尔曼滤波(UKF)相比,提高了在运动加速度干扰下的姿态估计精度.     

基于观测器的伺服系统反馈线性化控制

基于重载且负载大范围变化的伺服系统提出高精度数学模型,建立扩展卡尔曼观测器对速度和模型中参数进行观测,使用基于模型的反馈线性化方法准确地将模型线性化,并使用线性控制方法设计高精度控制器。该策略的应用不但避免了传感器的测量时带来的误差,同时,在参数准确的条件下能够得到更高的控制精度。仿真实验结果表明:运用所设计的基于扩展卡尔曼观测器的反馈线性化控制策略不仅能够准确地对速度状态和参数进行观测,同时系统在跟踪性能方面也取得了较好的结果。     

提高光电型红外转速传感器测量准确度的方法

在应用中容易阳光和照明光线等杂散光线的干扰，采用跟踪动态电平的平均值电路，适当的光学及机械结构，单片机解决这一问题，使光电型红外传感器在非接触转速测量中的抗扰能力和测量准确度都会有明显提高，在调速系统和机械振动位移中将有着广泛的应用。     

MEMS陀螺仪在恶劣高温环境下提供准确的惯性检测

越来越多的应用需要从处于高温环境中的传感器收集数据.相比同等的分立式传感器,MEMS通常更小巧,功耗和成本都更低.此外,它们还可以在同样大小的半导体封装内集成信号调理电路.除了可以提供高精度倾斜(倾角)测量,还需要更加灵活和自由,以准确测量系统在严苛环境应用下的移动,在这些环境下,最终产品可能遭受冲击、振动和剧烈移动....     

Study of the influence of fringe edge on MEMS capacitive accelerometers self-calibration

This paper is the follow-up of the research we conduct to improve the self-calibration precision of high-precision MEMS capacitive accelerometers. In the previous published study, we have analyzed the influence of DRIE fabrication error on the dynamic self-calibration. In this paper, the influence of fringe effect on the self-calibration is discussed in order to improve the self-calibration precision further more, and the results has proved the feasibility of this self-calibration technique. Aimed at the capacitive accelerometer in this paper, the self-calibration error is only 0.18 % in closed-loop circuit, which is approach to the absolute calibration error of laser interferometer (0.5–1 %), which can satisfy the demand of high-precision sensors. In open-loop circuit, the fringe effect influences the self-calibration obviously and the error reaches 24.2 %, but it can be reduced to 1.49 % by correcting the actuation voltage. The method proposed in this paper may be used to develop full-automatic self-calibration system integrated on circuit board in the future.     

高精度电容式MEMS加速度计系统设计

在传统Σ-Δ架构基础上,引入了低精度高速模/数转换器(ADC),将前置放大器输出的模拟电压信号转换为数字信号,有利于简化电容式微电子机械系统(MEMS)加速度计系统模拟接口电路设计.在嵌入ADC的MEMS加速度系统中,采用过采样平均数字算法对信号进行估计,有效降低系统对前置放大器噪声性能的需求,利于实现低功耗和高精度的设计目标.仿真结果表明:与未采用过采样平均技术相比,当前置放大器输出等效噪声大于1μV/Hz时,系统的信噪比(SNR)提高了约10dB.     

电容式倾角传感器在底盘悬挂系统中的应用

以P89V51RD2FN单片机为控制核心,采用电容式倾角传感器实时测量车辆底盘的倾斜角,并用光电传感器检测车辆最终运动姿态和车速。光电传感器和倾角传感器将实时测量信号馈送至单片机,并采用增量式PID控制算法确保车辆能够达到平衡。利用CANBUS 2.0将数据传输至车载电脑来达到智能化车姿控制。实验结果表明:系统响应时间快,精度高,性能稳定。     

超声波隧道风速测量技术研究

研究了一种基于鉴相技术的超声波隧道风速测量方法,建立了风速测量模型。该方法克服了传统时差法电路复杂、信号处理较难的缺点,实现了隧道风速的高精度实时检测。测量系统采用一个传感器连续发射,两对传感器同时接收的结构实现不同风速段的测量,在保证测量范围的同时提高了低风速段的测量精度。系统以单片机ATMEGA128为核心,采用CPLD进行高精度数字鉴相,提高了处理精度;利用温度补偿技术进一步提高测量精度。与传统的测量方法相比,该系统测量精度有较大提高。     

基于DSP的扫描平台电机控制系统

用于大尺寸测量定位的工作空间测量定位系统(WMPS)是多站光电扫描交汇测量系统的简称,优点在于多点实时测量与跟踪,测量精度高.平台旋转运动的稳定是保障测量系统高精度的首要因素.采用空间电压矢量调制(SVPWM)方式驱动电机,可有效地减小电机的转矩脉动和输出电压谐波.采用锁相环的反馈控制方法,配合电机上的光电码盘,可以实...