新型力解耦机器人六维力传感器研究

为获得仿人行走机器人脚部的力感信息,简化测力系统,设计了一个新型的六维力传感器的弹性体,并用ANSYS软件对传感器弹性体进行了有限元分析,根据应力测量原理并结合特定的应变片布片和组桥方案得到了一种新型力解耦六维力传感器,对传感器原型进行的实测结果表明：该传感器得到了1．26μV／N的灵敏度和2．0％的线性度,直接输出的维间力耦合在5％以内。     

船体总纵强度应力监测点优化布置研究

由于船体结构监测常采用的光纤应变传感器的结构特点及布置要求,其会占用一定的船体空间,不利于船体结构正常布置及船上人员的走动工作。鉴于此,考虑直接在应力监测点布置应变片来代替光纤传感器,以某具有复杂舱室的目标船为研究对象,选择中拱状态下迎浪和艏斜浪等两种典型的设计波载荷作为作业工况,研究船体总纵强度应力监测点优化布置的可行性。结果表明:布片位置选在甲板纵桁腹板1/2高度位置且距甲板横向结构14.3%L(L为纵桁腹板的长度)范围外更为合理;布片数量可选为1、2或3,且在选择多应变片方案时,相距最远的两个应变片之间的距离至少要保证为30%L。     

基于BOTDA的钢筋应力实时监测方法

提出一种将分布式应变传感光纤技术用于钢筋混凝土中钢筋应力监测的方法,能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,对钢筋的应力水平进行长期实时监测,确定混凝土结构的工作水平,更好地预测结构的耐久性.分析传感光纤应变与钢筋应变的转化关系,为提高分布式传感器的空间分辨率,提出盘绕方式的光纤黏结方法,对盘绕弯曲曲率的影响进行分析.通过简支梁的全过程受力试验,比较了传统应变片和分布式传感光纤的测量结果,并对光纤不同的黏结方式进行对比,验证了该方法的可行性和有效性.     

DIY型电子秤的设计

提供了一种适合电子爱好者DIY的低成本电子秤的设计方案。此电子秤采用电阻应变片自制称重传感器,借助三个运放构成的仪表放大器[1]将微小的称重传感器信号放大至单片机AD采样的电压,实现了物体重量的可靠测量,具有精度高、成本低、便携方便的特点。     

提高应变片式位移传感器线性度的方法

针对应变片式位移传感器位移量大。应变和位移关系是非线性的特点，提出了一种新的提高线性度的方法。该方法采用双弹性片结构。用二次函数近似代替非线性应变，用4个应变片接成全桥检测电路。通过选取合适的参数，提高了位移传感器的线性度。实验验证该方法是有效的。     

基于筒型测力传感器的应变分析及扭矩测量

针对筒型弹性元件用于扭矩测量的问题,运用材料力学理论进行分析,计算出在扭矩作用下标准空心圆柱表面最大应变值的位置.利用ANSYS对标准空心圆柱进行仿真分析,提出一种提取模型上节点的任意方向应变仿真值的方法,并验证仿真准确性.对筒形测力传感器进行仿真,并结合理论分析提取粘贴应变片的最佳位置.设计一种使该传感器进行扭矩动态测量时抗拉力和弯矩影响的测量电路,从而实现扭矩的精确测量,提高筒型测力传感器的精度.本文方法对复杂结构的相关运算具有一定的指导作用.     

小卫星温度测量冗余设计方法研究

提出一种软硬件结合的温度测量冗余设计方法。将小卫星的温度测量按组划分,相邻的几个传感器设置为一组,同组的传感器用Bayes数据融合的方法得到对每个温度点的温度估计,并以此为依据去判定每个温度测量点的温度测量是否有效,若判定为测量数据无效则启用备用传感器。该方法用软件实现了对测量数据是否有效的判定,再用有限的硬件备份提供冗余设计,使得备份传感器的数量大大减少。     

基于ZigBee的多路应力测量系统设计

为了精确测得和有效管理力学实验室中各测量点的应力数据,提出了基于ZigBee与LabVIEW的多路应力测量系统.其ZigBee无线网络将实验室中各应力测量点测得的数据信号发送到中心节点,中心节点通过RS232串口与上位机通信,将数据传至上位机,形成集散式力学测量实验系统.ZigBee无线网络采用MC13214芯片.上位...     

基于数字化CSIRO双温补偿方法的岩体扰动应力长期监测系统的研发与应用

围岩应力扰动是引起工程失稳、破坏的直接因素,目前针对应力扰动的获取尚无有效手段和技术。随着深部岩体力学与开采理论研究的发展,对扰动应力监测成为深地课题需要研究的重要内容。本文利用空心包体地应力测量基本理论,提出双温度补偿技术,研发岩体扰动应力长期监测系统,并在工程现场实现对岩体扰动应力的实时监测。针对长期监测中环境温度影响过大、供电不稳、采集通道调平范围小等不足,研发了断电续采型数字化采集电路。基于空心包体地应力测量基本理论和完全温度补偿技术原理,提出采集电路的双温度补偿方法,并用该方法对采集电路进行室内标定。考虑应力监测环境特点,设计了岩体近开挖面测点应变片布片方案,并基于地应力测量原理推导了测量应变与应力的关系公式。断电续采型数字化采集电路的研发,实现了调平通道大范围量程的原位同步温度监测,克服了常规采集电路供电不稳造成的监测数据无法接续的问题,室内试验测定断电20 d数据连续性满足测量精度要求。根据室内标定数据,双温度补偿方法有效地剔除温度变化对监测系统监测精度的影响,并针对岩体边坡和地下硐室两种不同工程环境设计研发出相应的岩体扰动应力长期监测系统。现场应用显示,岩体扰动应力长期监测系统充分体现了断电续采和双温度补偿方法的优势,通过应变与应力关系式计算得出的结果显示,系统能对岩体扰动应力实现有效的监测。     

基于Kalman滤波和相关分析的分段多传感器测量

针对单一传感器测量精度低、可靠性差和不能判断测量点间情况等局限性,提出了一种基于Kalman滤波和相关分析的分段多传感器测量方法。该方法很好地结合了Kalman递归滤波数据融合和相关分析的优势,避免了Kalman滤波在数学模型和噪声统计特性方面的缺点和局限性,提高了数据测量的精度和可靠性,并可以对测量点间异常信息进行判断。从开发的动态载荷轨道特征参数测量装置的数据处理可以看出,这种算法是有效的,效果也是十分明显的。     

车轮与地面间接触应力测量传感器的研究

为測定车轮与地面间的法向应力,切向应力,侧向应力的大小及其分布,分别研制了膜片式压力传感器、简支梁式力传感器、环梁式三向力传感器。本文论述了三种传感器的基本结构原理,受力分析,应变片的布置,主要尺寸,传成器的标定等。     

垫圈式力传感器研究

目的　针对发动机试验的需求 ,在保持原垫圈特性的同时 ,将垫圈设计成为一个力传感器 .方法　利用应变片将力信号转化为电信号 .结果　给出了力传感器的校准曲线 .结论　该传感器不仅可以测量安装过程中的预紧力 ,而且可以反映柴油机工作状态下动态载荷情况 .     

水下灵巧手指力传感器设计

为了实现水下灵巧手对目标对象六维力/力矩的准确测量,提出了一种新型的指力传感器模型。该传感器采用十字梁与圆盘结构组合的方式分两组各完成三维力/力矩的测量。首先对传感器的弹性体结构进行了设计和理论分析,然后基于灵敏度高、线性好等要求进行了合理的布片和组桥,从而完成了一种可以直接输出六维力/力矩的传感器的设计,解决了六维力/力矩传感器中存在的结构复杂、尺寸大、刚度低、灵敏度低等问题,可以方便地将其应用于水下灵巧手指尖处。     

基于光纤M-Z传感器的身管应力测试方法研究

身管外表面的应力是一个重要参量,传统的测量方法是电阻应变传感器测量,但其易受电磁信号的干扰.基于光纤Mach-Zehnder(M-Z)传感器的应力应变效应,提出了将其用于身管外表面应力测量的方法.通过对模拟厚壁圆筒外表面的应力测量,得出了光纤M-Z传感测量相对于电阻应变测量具有更高的灵敏度和更小的相对误差,证明了光纤M-Z传感器在测量厚壁圆筒外表面应力的可靠性和优越性.     

基于逆向学习的距离和位置的传感器模型

提出了一种通过逆向学习得到非线性传感器系统逆模型的方法．该模型对应一个由传感器输入样本点和希望输出值组成的线性表，再由该逆模型结合查表和插值的方法反演出测量点的位置．该方法可以有效地校正传感器的非线性．提高测量系统的精度．     

基于鞍点规划理论的机翼水平位姿评估方法

在飞机机翼水平位姿调整过程中,需要通过激光跟踪仪系统测量机翼上特征点的坐标位置,以及用直线位移传感器测量机翼水平测量点的高度来对机翼位姿进行评估.为此,借鉴形状与位置误差评定理论中的“最小条件”原则,建立基于鞍点规划理论的位姿评估模型,并运用奇异值分解法和单纯形法对其进行了求解.该模型同时考虑特征点的位置精度要求和水平测量点的高度精度要求,其中水平测量点的高度精度由直线位移传感器实际测量的伪水平测量点的高度精度间接得以保证.仿真算例表明,该模型的位姿评估结果具有较高的精度,能很好地表征机翼的位姿.     

表面形貌测量系统中光纤传感器的数据融合算法

光纤传感器测量表面形貌系统的精度会受系统中噪声的影响.为了提高系统的精度和可靠性,提出了一种基于关系矩阵的统计加权数据融合算法.将该算法和基于卡尔曼滤波的均值融合算法应用于表面形貌测量数据的处理中,并对融合后的数据进行了对比分析.结果表明:基于关系矩阵的统计加权的数据融合算法对固定测量点的标准差为0.040 1,变异系数为0.084;基于卡尔曼滤波的均值融合算法对固定测量点的标准差为0.034 1,变异系数为0.073.基于卡尔曼滤波的均值融合算法比基于关系矩阵的统计加权数据融合算法能更为精准有效地还原表面形貌.     

管道机器人全程定位理论和方法研究--基于光纤光栅空间曲率传感器

为了实现管道机器人在工作时对自身位置的全程定位,提出了一种基于光纤光栅空间曲率传感器全程定位的递推算法.该方法利用光纤光栅空间曲率传感器检测出管道机器人当前所处测量点的曲率和相邻测量点密切平面间夹角,并根据前一测量点的空间位置、密切平面、切向矢量方向、机器人移动步距等参数计算当前测量点的空间位置、密切平面和切向矢量方向.因此,只要给定初始测量点的空间位置、曲率、切向矢量方向和密切平面,就可以实现管道机器人的全程定位.同时由该算法得到每一个测量点的管孔轴心坐标,然后通过曲线拟合求出管孔的轴心轨迹曲线,从而实现对管道内表面形貌的三维重建.     

电测法在人体新鲜骨骼应变测量中的应用

本文用电测法探讨测量人体新鲜骨骼应变的若干特殊问题。通过对多种测试方法的比较和大量实验数据根的分析,对用电测法测量人体新鲜骨骼的应变时应变片与粘贴剂的选用,应变片的粘贴方法与防护,温度效应与温度补偿等问题进行了初步探讨,并提出了一些看法。这对深入研究骨骼机械性能,骨骼的应力应变分析,假体的受力分析与研制,以及其他有关生物力学问题的研究,具有实际意义,提供了可靠的测试手段。     

非晶态合金应力传感器的研究

为了开发新型应力测量仪,对利用非晶态合金作为应力传感器的可行性进行了理论和试验研究.合理选择了非晶态合金材料,设计了应力传感器结构,推导出了这种应力传感器的测量电压输出方程,并进行了初步的可行性试验.结果显示,这种应力传感器有较高的测量精度,具有推广使用的价值.