基于加速度传感器测量高压断路器速度、位移特性的研究

高压断路器测量速度和位移普遍使用直线传感器和旋转传感器,有时候要特别定制一种安装夹具。另外,在处理数据时必须要知道断路器的固有机械特性参数。针对以上两种问题,本文利用加速度与速度、位移之间的关系,先对采样后的加速度信号采用时域数值积分,得到含有趋势项的速度信号及位移信号,再采用拟合多项式极值的方法,消除积分过程中产生的趋势项,从而得到更为精确的速度和位移信号,有效解决了常用的直线传感器和旋转传感器安装困难的问题。     

基于3D加速度传感器电子笔轨迹复现方法研究

本文利用加速度传感器实现电子手写输入功能,阐述了手写电子笔软件部分的实现。结合运动学原理,通过对采集的动态数据消除趋势项、小波降噪处理,经两次梯形时域积分得到其空间运动轨迹。在此基础上用VC++6.0设计了一个具备呈现三轴的原始波形、加速度、速度、位移波形以及三维立体轨迹的操作界面。实践结果表明,该方法有效的实现了无手写板手写轨迹的复现,从成本、体积、精度方面综合考虑,都具有一定优势。此外,也可以采用此方法对加速度传感器测量的各种振动信号进行预处理。     

基于STM32的远程电力监控系统设计

针对交流电参数的测量,设计出了基于STM32的高性能电参数采集设备。系统采用电压互感器以及电流互感器对母线电压以及电流进行采集,通过运算放大器对采集到的信号进行射随以及过零比较,利用STM32中的ADC以及外部电能计量芯片对电参数进行测量,同时系统支持母线温度检测功能。实际测量表明该设备操作简单,指标符合要求。     

基于3D加速度传感器电子笔轨迹复现方法研究

本文利用加速度传感器实现电子手写输入功能,阐述了手写电子笔软件部分的实现。结合运动学原理,通过对采集的动态数据消除趋势项、小波降噪处理,经两次梯形时域积分得到其空间运动轨迹。在此基础上用VC＋＋6．0设计了一个具备呈现三轴的原始波形、加速度、速度、位移波形以及三维立体轨迹的操作界面。实践结果表明,该方法有效的实现了无手写板手写轨迹的复现,从成本、体积、精度方面综合考虑,都具有一定优势。此外,也可以采用此方法对加速度传感器测量的各种振动信号进行预处理。     

交流中压真空断路器机械特性在线监测装置的研制

在断路器所有故障中,机械故障占有相当大的比重,对其机械特性在线监测具有重要现实意义。文中针对某12 kV交流中压真空断路器,以分合闸线圈电流信号、角位移信号及振动信号为监测对象,研制了一种以STM32F407为主控芯片、搭载RT-Thread实时操作系统的交流中压真空断路器机械特性在线监测装置。该装置采用HNC-661霍尔电流传感器捕获分合闸线圈电流,判断断路器分合闸的动作起始时刻;在低电位处采用WDD35D4-5kΩ角位移传感器替代直线位移传感器间接测量动触头的位移曲线,有效避免了直线位移传感器在高电位处的隔离问题;利用ADXL001-70BEZ振动传感器采集断路器动作过程的振动信号,经短时能量法处理后提取出断路器刚分刚合时刻的振动事件,并在此基础上进行机械参数计算。该装置完成机械特性参数计算后可实现液晶显示、数据上传功能,实现了对断路器机械特性的在线监测。经过与机械特性测试仪对比测试,该装置的机械特性监测数据稳定可靠。     

基于基线偏移的加速度积分速度与位移的方法

针对航天试验过程中,箱体动态振动位移及永久位移测量的问题,通过对比传统的频域二次积分、时域二次积分、频域—时域混合积分和wang-zhou法,提出了基于时域积分的数据分段法,将数据分为三段,根据每一段物体振动情况对数据进行不同的处理,最终利用时域积分得到位移曲线.通过对两组数据的处理与标准位移计实测数据对比,位移曲线最大峰值误差低于20％,永久位移误差低于8％,实验结果表明利用数据分段法能较好地反映箱体真实振动位移趋势.     

便携式位移-加速度振动信号测试系统软硬件设计与实现

本文设计的便携式位移-加速度振动信号测试系统其硬件体系由传感器、信号采集装置、笔记本电脑组成,将信号前置处理电路、信号采集电路、自带电源电路集成,形成信号采集装置,位移传感器与加速度传感器可置放于信号采集装置内,笔记本电脑可固定于信号采集装置上.系统的软件体系采用Delphi与Matlab混合编程,Innosetup制作安装程序.整个系统软硬件有机结合、体积小、重量轻、携带操作使用方便,特别适用于现场测试.     

高压架空输电线舞动监测系统

输电线舞动严重时会导致杆塔倒塌,甚至发生事故。该文采用微加速度传感器,研究了高压架空输电线舞动远程监测系统。系统采用新型微加速度传感器测量导线舞动的实时数据,通过无线GSM传输模块将数据发送至上位机。上位机对信号进行采集、滤波、积分等处理。系统采用最小二乘法（LMS）进行去趋势项处理,完成对加速度信号的积分修正,得到准确的舞动信息数据。采用该系统在实验室进行了测试试验,测试系统测量的准确性。试验结果表明,LMS能有效去除信号趋势项,对于模拟的输电线舞动信号,系统能够进行有效报警。     

APF运行实时监控系统的设计

针对现有的有源滤波器APF(active power filter)存在数据存储量少、数据处理能力弱,远程监视能力差等问题,对APF运行中信号采集、处理、传送,显示等方面进行了研究,对实时运行监视系统的设计方法进行总结,设计了APF运行在线监测系统.该系统采用低功耗的STM32F103RBT6芯片作为信号采集处理控制器,利用STM32开发板外设的功能模块进行数据的传输、存储,并利用开发板标准通信接口实现了RS485远程通信,从根本上克服了APF数据存储量小及远程监测能力弱的问题.实验运行结果表明,此系统对APF数据的采集,处理的能力较于APF本身大为加强,数据存储量大幅度提升,远程监测效果好,并且该系统操作简单,成本低,具有较好的应用和推广价值.     

壁纸机烘房温度数据采集的以太网接口设计

为实现壁纸机烘房温度远程检测,设计了一个温度数据采集传输的以太网通信接口。以 PT100作为温度传感器并设计了PT100的输入调整电路,经主控制器 STM32F103进行 A/D转换得到温度数据,以此构建了温度信号采集系统。采用新型网络芯片 W5500作为以太网网络接口芯片,通过新的高速 SPI接口方式实现了 STM32F103与W5500之间的高速数据传输,利用 W5500内部集成的的TCP/IP协议栈实现了以太网的通信,省去了在主控制器上的协议栈移植,使系统实现更加简单。试验结果表明,该接口能实现温度数据的可靠、快速传输。     

Accelerometer for mobile robot positioning

An evaluation of a low-cost small-sized solid-state accelerometer is described in this paper. The sensor is intended for positioning of a mobile robot or platform. The acceleration signal output by the sensor is doubly integrated with time, which yields the travelled distance. Bias offset drift exhibited in the acceleration signal is accumulative and the accuracy of the distance measurement deteriorates with time due to the integration. This problem can be fixed by periodic recalibration by the use of external measurements on position, velocity, and attitude which can be compared with the corresponding quantities calculated by the inertial system. A Kalman filter could use the differences between those values to provide an optimum estimate of the system error. The random bias drift of the accelerometer was found experimentally to be 2.5 mg. The accelerometer was moved back and forth three times for a distance of 40 cm with an acceleration of 8 m/s². The final distance error accumulated was -1.08 cm. The bias drift rate due to temperature was 0.108 μg/s when the accelerometer was placed at room temperature. The results show that the accelerometer could be a viable solution as a short-duration distance-measuring device for a mobile robot or platform     

基于STM32的轨道电路高压脉冲测量仪的设计

对于铁路来说准确的检测轨道占用情况是非常重要的,为了对铁路更精确的检测,设计了基于STM32的轨道电路高压脉冲测量仪,通过使用STM32作为控制芯片,可以精确的测量到脉冲的参数值,同时可以在LCD上面进行波形显示,显示界面分辨率高,而且数据测量准确,能够真实的反映出列车在轨道上的占用情况,保障铁路运行方面的安全、稳定。     

基于STM32单片机的电波钟设计

电波钟系统以STM32为控制核心,通过自制磁棒天线接收中国码,经选频放大以及单片机解码得到实时时间数据,从而在液晶显示器上显示完整时间。系统采用太阳能系统供电,能够输出稳定的恒压电源,附加秒表计时器、倒数计时器与信号强度检测,经5个独立按键控制实现相关控制功能。整个系统使用AGC提高信噪比,显示信号强度,并在此基础上尽可能降低整机能耗,从而提高供电续航能力。天线性能是影响电波钟系统的重要性能,当场强为1．0mV／m时,工作状态优良,时码信号十分清析;当场强为0．5mV／m时,工作状态正常。选频放大模块测试显示系统整体的灵敏度较高,显示模块的测试数据显示通过定时关闭背光能有效降低功耗。     

基于STM32的电能质量检测技术研究

目前国内外已有多种检测电能质量的方法,介绍了一种基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器STM32内嵌式智能仪器模式设计的方案.利用STM32内置A/D以及ATT7022B芯片对信号进行多通道采集,对各电能参数进行检测和分析.运用处理器自带的SD卡和USB接口对所测大量数据进行存储和传输,并通过彩色液晶屏实时显...     

高精度倾斜仪探头信号采集处理电路的设计

为实现倾斜仪探头高线性度、高分辨率和高稳定度的角度测量要求,以石英挠性加速度计作为传感器,设计了一种以STM32为主控制器的倾斜仪探头信号采集处理电路,详细阐述了硬件设计和软件设计。加速度计感应到的重力加速度信号完成信号调理和A／D转换,对转换得到的数字信号进行倾斜角度解算、数字滤波和温度补偿后,通过D／A转换得到倾斜角度值（模拟电压信号）。经试验验证,该倾斜仪探头测量角度值的非线性偏差小于0．001°,分辨率达0．0003°,最大温度漂移为0．0109°。     

PIND振动台加速度自动标定系统设计

微粒碰撞噪声检测(PIND)是密封继电器出厂前必做试验。目前在国内还没有专门针对于PIND实验的振动台设计标定系统。本文完成了一种PIND振动台加速度自动标定系统设计。利用Endevco公司生产的电压型加速度传感器7250AM1-2将PIND振动台加速度信号转换为电压信号,经过调理放大后,采用STM32单片机为核心处理模块,控制AD芯片AD7688以250K的采样率对其进行采集,并以美国Dunegang公司的Model4501振动台为试样进行了标定测试。实验结果表明,该自动标定系统自动化程度高,满足PIND试验系统的要求,且一致性和稳定性较好。     

基于电-力导纳型类比法电厂动力设备被动隔振机理分析

为分析单自由度弹簧被动隔振技术的隔振机理,采用电-力导纳型类比法求得阻尼系统振动方程。利用归一化处理方法考察了在不同频率比(z)和力学品质因子(Q_m)影响下,设备位移、速度、加速度的响应情况。分析发现,在z<1时,设备响应特性关系为位移>速度>加速度;在z>1时,设备响应特性关系为位移<速度<加速度;而当z=1时,设备响应特性关系为位移=速度=加速度,此时系统发生共振,且力学品质因素越大系统振动越剧烈;而当基础的干扰频率为系统固有频率的2 倍时,设备振动特性不受Q_m影响,且位移、速度和加速度传递比分别为1,2 ,2。该分析结果可为动力设备布置竖向弹簧隔振支座的隔振设计提供参考。     

基于加速度变噪声EKF的无人机姿态融合算法

针对传统无人机姿态解算方法过程复杂、计算量大、动态性能差的缺点,建立无人机姿态模型;采用陀螺仪对加速度计直接进行滤波的方法,设计出新的基于扩展kalman滤波的加速度滤波器;并且考虑到无人机非重力加速度的影响,对常规kalman滤波器进行了变噪声的改进。利用STM32微控制器和MEMS惯性单元搭建硬件平台进行对比实验。结果表明:在168 MHz时钟频率下,一次传感器数据读取和姿态解算总共耗时3.27 ms,数据更新率可达100 Hz。新算法飞行动态误差小于1°,而传统四元数法动态误差为2°左右;变噪声处理后静态瞬时偏差由4°降到1°。说明新算法的抗震效果和解算精度更好,可以为无人机自主飞行提供更准确的姿态信息。     

基于ExEX-2E1-Z金属传感器的钢球运动状况系统设计

为了避免在硬塑料管道工程建设中塑料管道参数测量的误差,设计了一套探测管道内钢珠运动状况测量系统,系统整体设计由单片机控制模块、传感器测量模块、信号处理电路、显示电路和机械装置等多个部分组成。系统硬件以STM32F103单片机为控制核心,以ExEX-2E1-Z金属传感器与SCA61T-FA1H1G倾角传感器为关键测量模块。系统软件主要使用KEIL 5软件对STM32F103单片机完成编译程序,以此来驱动金属传感器与倾角传感器对数据的测量分析,得出钢球的运动状况,并通过彩色液晶显示模块显示出钢球运动状况测量结果。在测量方法上,采用最小二乘法建立倾斜角计算模型来进行曲线拟合,从而实现角度测量。系统整体功能主要为了实现在非透明没有加工痕迹的硬塑料管材中测量出钢球数量、方向、周期以及角度等运动状况测量数值。     

基于MSP430的锁相环控制系统设计

给出了一种基于MSP430单片机,通过按键控制对高频信号进行数据采集和液晶显示,实现采集显示的系统。该系统以MSP430单片机为核心,由自动控制模块、待测信号锁相环路模块、按键控制模块、信号采集及数据显示模块几部分组成。从实验结果来看,该系统能够控制产生稳定的高频信号、完成从950 MHz~2.15 GHz频率的扫频、信号自动采集以及显示屏上对数据的实时显示,具有很好的市场应用前景,也具有很高的兼容性。该测试系统搭建简单方便、具有精度高、性能稳定、价格低廉等特点。