一种基于最小二乘法的扭矩测量传感器非线性补偿方法

正一、扭矩测量非线性误差分析线路补偿为目前扭矩测量中常见的全桥补偿法,图1为电阻应变片全桥电路示意图。该方法在一定程度上解决了应变扭矩传感器的热输出问题。但实际使用中扭矩传感器仍不可避免地存在零漂和稳漂等问题,且其大小在μV级以上。而这一漂移信号叠加到实际信号中,就会造成测量误差。故在通常状况下,扭矩测量的输入-输出关系也不完     

高速电主轴负载扭矩软测量技术研究

在分析高速电主轴功率与负载转矩关系的基础上,提出了一种负载扭矩软测量的方法.采用电主轴定子电压、定子电流、空载电流和主轴转速作为辅助变量,建立了基于BP神经网络的负载扭矩软测量模型.以航空发动机离合器轴承试验台扭矩检测为例,对软测量模型进行了仿真研究.仿真结果表明,该方法能够满足一定精度要求,为解决高速电主轴拖动系统扭矩传感器昂贵和不易安装等问题,提供了一种解决方法.     

光电反射式动态扭矩测试方法研究

针对等直径转轴动态扭矩测试方法计算模型和测量装置复杂以及测试范围受限等问题,提出了一种基于DASP的光电反射式动态扭矩测试方法。建立由光电反射式传感器和DASP系统等组成的动态扭矩测试系统,利用传感器光电脉冲信号的时差和相对转角,来实现动态扭矩测量。实测结果表明,通过调整传感器的位置,就可以实时、精确地实现扭矩的非接触式测量。这种测试方法为转轴的扭矩测试提供了一种新的技术途径。     

步行器精密测力系统中的人工神经网络标定新技术

设计了一种可用于步行器精密测力系统标定的3层反向传播人工神经网络模型,以测力系统12导联应变片电桥输出电压作为网络输入向量,6个负载分量力作为网络输出向量,并通过目标误差下的绝对误差和对比确定出模型隐含层的最优神经元数.有关误差校验结果表明,使用该神经网络技术标定后的系统最大单向力精度误差为7.78%,最大交叉干扰为7.49%,与传统的线性标定方法相比,能够有效提高步行器受载力的测量精度并大大降低干扰误差,未来有望为步行器助行康复训练效果的准确监控和评估提供帮助.     

基于LabVIEW的智能扭矩传感器的研究

研究了一种新型多通道光电扭矩传感器,通过光电方法测量旋转轴的扭转角来获得动态扭矩,采用虚拟仪器的思想,基于LabVIEW测试平台实现了对扭矩值的实时显示.应用动态扭矩加载器对扭矩值进行了动态校准.该传感器系统减少了硬件设备,缩短了开发周期,提高了测量精度.     

微型挠性接头刚度测试系统开发

针对挠性接头刚度测量中遇到的难点,如刚度小、易变形、不易装夹定位,设计了高精度挠性接头刚度自动测量系统。利用PC机、步进电机、高精度扭矩传感器组成的系统完成了刚度测量。并使用VC编制控制系统软件,实现了数据采集和测试的自动控制。在实践中取得了较高的测试精度。     

两级渐开线齿轮传动系统横-摆-扭耦合非线性动力学建模与试验验证

以两级渐开线齿轮传动系统为研究对象,分析了几何偏心、中心距安装误差以及齿轮中心支撑弯曲变形引起中心距的变化对啮合角和间隙的影响,引入非线性动态啮合刚度模型,得到了各级齿轮传动的非线性动态啮合力。采用拉格朗日方法建立了考虑偏心、间隙、时变啮合角以及非线性动态啮合刚度模型的两级齿轮传统系统横-摆-扭非线性动力学模型,采用4阶定步长龙哥库塔法求解非线性动力方程。针对一个两级齿轮传统系统试验装置进行理论计算和试验测试,安装在齿轮圆周对称位置的角加速度传感器,测试结果显示各工况下齿轮角加速度仿真值与实验值最大误差为23.51%;固定安装在箱体上的位移传感器测得振动位移仿真值与实验值最大误差为21.21%;粘贴在轴上的应变片测得扭转切应力仿真值与实验值最大误差为17.9%。研究结果表明:仿真结果与试验结果的变化趋势基本吻合,且误差在可接受范围内。分析了可能导致仿真结果与试验结果之间产生误差的原因,验证了渐开线直齿轮传动横-扭-摆耦合非线性动力学模型和非线性动态啮合模型的正确性。     

扭矩传感器测试原理及应用

20 0 2年第六期上介绍了美国斯图特迈·里奇蒙特(ＳＴＵＴＥＶＡＮＴＲＩＣＨＭＯＮＴ)公司数字式扭矩测试仪 ,仅有二次仪表扭矩测试仪 ,而没有一次仪表扭矩传感器 ,是不能测量扭矩的 ,但是这种数字式扭矩测试仪应与什么样的扭矩传感器相匹配呢 ?下面简单的介绍一下美国斯图特迈·里奇蒙特公司扭矩传感器的设计原理及发展方向。斯图特迈·里奇蒙特最常用的是固定式应变片式扭矩传感器 (表 1) ,此种传感器的测量原理是将应变片采用特殊的技术粘贴在扭力轴上。其中有半桥和全桥之分。半桥仅贴 2片应变片 ,全桥贴 4片应变片。粘贴时将应变片与…     

一种可控测量力的大量程激光干涉位移传感器

利用音圈电机控制测量过程中测量力的方法,提出了一种可控测量力的激光干涉位移传感器,介绍了传感器的结构及其测量原理.通过对测杆的受力情况进行分析可知,改变音圈电机的驱动电流可以很好地控制触针作用于样品表面测量力大小.分析测杆的运动模型,得出测杆转动会带来水平测量误差,提出了相应的误差补偿方法.使用该传感器对倾斜放置的样品进行了测量,结果表明,该传感器在大量程范围内能实现高精度的表面形貌测量,并有效的控制测量力,减小对测量表面的划伤.     

旋转机械动态扭矩的预测方法研究

针对旋转机械传动系统的扭矩测量,提出了一种转轴扭矩预测方法.首先在考虑电气控制系统作用下建立了传动系统的扭矩计算模型,通过该模型可获得机械系统传动轴段在单位输入信号下的采样矩阵,然后基于线性系统的可叠加性和比例特性原理,建立了传动系统的多输入扭矩预测模型.与传统的扭矩计算模犁相比较,该方法运算简单,可实现多个轴段的扭矩预测,且容易编制成实时运算程序,为复杂机械系统的扭矩测量提供了另一种工程实现途径.最后仿真表明:在各种模拟的工程条件下,该方法能有效快速地预测传动系统的扭矩动态响应情况.     

基于正交试验的应变片敏感栅结构参数的优化

电阻应变片作为电阻应变式传感器的重要组成部分,其结构参数对传感器的测量精度影响较大。基于正交试验法设计试验方案,建立等强度梁、基底、敏感栅的三维模型,采用ANSYS有限元软件进行模拟分析,研究电阻应变片敏感栅结构参数对传感器应变传递误差的影响。结果表明:应变片敏感栅的弹性模量和栅丝厚度越小,栅丝长度越长,误差越小,栅丝间距存在最优值;栅丝长度对应变传递误差的影响最大,栅丝间距最小;当敏感栅材料为康铜,栅丝厚度0.003 mm,栅丝长度4 mm,栅丝间距0.28 mm,应变传递误差达到最小为0.19%,研究结果对传感器和电阻应变片的设计具有理论指导意义。     

基于软质电容式称重传感器的车辆动态称重系统

介绍了一种基于软质电容式称重传感器的车辆动态称重(WIM)系统.针对橡胶材料力学特性对系统输出值的影响,提出了基于Kelvin模型的数据处理方法.利用该方法进行实验测量,车辆总重量的测量误差在10%以内,其精度优于ASTM E1318-94给出的Ⅱ类WIM系统精度(置信95%时总重误差±15%).理论分析和实验结果表明该方法有助于实时测量,便于交通稽查.     

基于ADAMS的扭矩合成装置动力学仿真分析

针对电动负载模拟器中采用的一种扭矩合成装置,分析其在不同输入条件下扭矩的合成效率。利用Solidworks软件建立三维模型,通过Parasolid格式将模型转入到ADAMS中,以Hertz弹性碰撞理论为基础,对齿轮之间的接触力进行计算并施加约束,最终建立扭矩合成装置的动力学模型,通过输入不同大小、方向、频率、相位等各种形式的扭矩,得到输出扭矩的动态响应特性曲线。仿真结果表明:仿真值与理论值误差在1%之内,证明该扭矩合成装置在各种不同输入条件下都能高效地实现扭矩合成的目的,所建模型是可靠、准确的。研究结果对装置的使用以及进一步的结构优化设计具有一定的指导意义。     

轨道衡剪力传感器过盈装配对测量区的影响研究

针对动态轨道衡塞入式剪力传感器称重原理进行分析,确定了传感器弹性体应变片的位置及贴片区域和应变片测量栅丝的排布方向;采用有限元仿真分析得出传感器过盈装配对应变测量区影响的平面剪应力分布云图,确定了弹性体应变区的贴片范围。通过分析不同过盈量及接触区时弹性体的变形,研究了预紧力大小对传感器性能的影响。     

静动态扭矩传感器的设计方案

本介绍了利用套管式静态扭矩传感器测试旋转的工作轴扭矩的方法。由于取消了一般动态扭矩传感器中的信号传输部分,碳刷与集流环等输出形式,大大提高扭矩传感器的使用寿命,有利于解决各种旋转的动态扭矩装配机的扭矩控制和测量。     

六维力传感器静态标定系统误差分析

介绍了六维力传感器静态标定系统的构成,分析了标定系统的误差来源,建立了综合误差模型,并针对该误差模型提出了减小误差、提高测量精度的措施。分析结果表明,该静态标定系统的MZ通道的满量程误差为2.48%,其余通道均在2%以下。加载力的方向偏差是六维力传感器标定系统误差的主要来源,标定时应该使用高精度的方向校准设备,减小力的加载误差。     

基于遗传神经网络的异步电动机故障诊断研究

提出一种基于遗传神经网络进行异步电机故障检测的新方法,仅利用一个振动传感器来获取异步电机的特征信息,建立电机动态非线性神经网络检测诊断模型,并利用该模型进行电机的故障检测,为减少网络权值学习搜索空间,解决神经网络权值学习中易于陷入局部最小点的问题,本文采用遗传算法实现模型权值的修正,实际使用证明利用该方法可以方便的实现在线故障诊断,且方法简单,易于实现。     

多参数扭矩传感器的校准方法

基于对现有的通用动态扭矩传感器的原理结构分析,结合动态扭矩传感器使用测试过程中对角度和扭矩参数的要求,利用角度编码器和标准扭矩仪有机结合,以SOLIDWORKS工程制图软件设计一种可以进行多参数(包括扭矩和角度)测量的校准装置。设计的装置通过更换联接件从而实现对1级及以下扭矩传感器的扭矩和角度参数的计量,利用机械抱轴原理减少装置间间隙,从而控制角度校准的不确定度在0.10°之内。     

误差白化与Kalman滤波的微硅加速度传感器动态补偿

通过模型参考的系统辨识方法建立微硅加速度传感器的动态补偿器。由于测量噪声和补偿器对传感器的频带扩展,使得补偿器的输入/输出信号存在严重的噪声干扰。在噪声干扰下,采用均方误差为代价函数的系统辨识方法,无法得到补偿器参数的无偏估计。补偿器参数的偏差和传感器频带的扩展将会使补偿器的输出信号出现严重失真和高频噪声干扰。为解决噪声对硅加速度传感器的动态补偿的影响,研究了一种新的动态补偿方法,该方法采用误差白化为代价函数的系统辨识方法得到补偿器的参数,可消除补偿器的参数在估计中的测量噪声影响,并通过卡尔曼实时滤波减小因传感器频带扩展所产生的高频噪声干扰。     

地震动作用下三层框架模型倒塌的平行双目视觉监测

在实验室或实际工程中,当传统接触式传感器随着结构或模型的失效破坏而损坏时,会导致结构大变形全程动态测量的失败。为解决此问题,基于平行双目立体视觉模型,结合数字图像相关方法及大范围有效匹配算法(ELAS)实现结构三维变形全程动态测量;基于上述原理,选用MATLAB平台编译立体视觉三维变形测量软件,并使用集成的立体视觉测量系统完成不同加速度峰值El Centro地震动作用下三层框架模型的振动台试验。试验结果表明,在小变形阶段,该方法测得的位移时程曲线与位移计数据吻合较好,充分证明该方法的有效性;在结构倒塌阶段,位移计移走,该方法独立测得三层框架模型倒塌的全程位移曲线,验证该方法用于结构倒塌全程监测的可行性。