MEMS高精度双轴倾角传感器的设计

本文主要介绍了一种角度检测用MEMS双轴倾角传感器.采用MEMS加速度传感器测量倾角的原理进行应用开发,通过三维转台角度测试,其具有体积小、性能稳定、精度高等特点.     

MEMS无线数显角度测量仪设计

针对双轴或单轴高精度角度测量的工况需要,采用8位单片机为主控芯片,高精度数字MEMS为传感器芯片设计了一种体积小、功耗低的无线数显角度测量仪.远端上位机通过ZigBee无线模块对测量仪进行操作和三维显示,同时集成OLED屏可就地显示测量数据.具有双轴±90°倾角测量和单轴绝对式0°~360°转角测量功能.测试结果表明:该测量仪测量精度为0.1°,具有较高的推广应用价值.     

液压支架姿态角度测量系统

针对采用单一角度传感器实现综采工作面液压支架姿态角度监测时测量结果不准确的问题,提出了一种基于倾角传感器和陀螺仪的液压支架姿态角度测量系统。该系统采用SVT626T型倾角传感器和ML7100型三轴陀螺仪测量倾角和轴向偏转角度,并以俯仰角为例,用卡尔曼滤波对2种传感器测量的角度进行数据融合。Matlab仿真及实验结果表明,该系统有效解决了倾角传感器因顶梁变加速运动导致的测量误差和陀螺仪因长时间测量导致的漂移和误差累积问题,提高了顶梁姿态角度测量精度。     

具有温度补偿的高精度二维倾角传感器

介绍了一种具有温度补偿的高精度二维倾角传感器。设计了基于STM32的主控与双轴角度信号采集电路、数据通信电路、温度采集电路等模块,开发了一种提高传感器精度与温度补偿算法。实验结果表明:补偿后的倾角传感器满量程误差达到0. 14%,分辨率达到0. 003°,可以满足工业上姿态测量的需求。     

LTE中电调天线角度远程测量研究

提出了LTE中,用移动终端远程控制eNodeB,对电调天线的方向角、机械下倾角和电子下倾角进行测量的方法。设计了用于LTE电调天线远程测量系统的协议以及该系统的实现方案。该方案使用光电传感器测量电子下倾角、二维倾角传感器测量机械下倾角和方向角。将该系统用于LTE网络规划及优化设备中,可实时监测天线的角度同时达到改善网络质量的目的。     

基于MEMS加速度传感器的双轴倾角计及其应用

利用MEMS加速度传感器设计了双轴倾角计,并采用单片机进行了线性化和温度补偿,倾斜角以模拟量和数字量2种形式输出。该倾角计体积小、重量轻、精度高,能够很好地满足MAV姿态控制及其他应用的倾角测量。     

Remote measurement of electrical tilting antenna's angles in LTE

提出了LTE中,用移动终端远程控制eNodeB,对电调天线的方向角、机械下倾角和电子下倾角进行测量的方法.设计了用于LTE电调天线远程测量系统的协议以及该系统的实现方案.该方案使用光电传感器测量电子下倾角、二维倾角传感器测量机械下倾角和方向角.将该系统用于LTE网络规划及优化设备中,可实时监测天线的角度同时达到改善网络质量的目的.     

基于加速度传感器的倾角仪设计

在分析加速度传感器ADXL213测量倾角原理和方法的基础上,设计了基于ADXL213的数字化双轴倾角测量仪,并介绍了其软硬件实现.通过选择合适的测量频率和带宽、对初始参数校准和误差补偿等方法提高了测量的精确度,与传统的倾角仪相比具有很高的灵敏度和响应速度,实验表明可满足实际工程应用要求.     

步进电机对测量角度的定位与控制

根据步进电机的驱动方式及工作原理,将步进电机与倾角传感器有效结合,采用控制计算机作为终端设备,构成了一个闭环可控系统。系统以XILINX公司sparten2系列的XC2S50芯片为主控单元,以ROB100型数字式双轴倾角传感器和24BYJ48-5V永磁式减速型步进电机作为系统功能实现的重要组成部分,最终实现了-90°～+90°之间任意角度的测量与定位。     

基于SCA100T的倾角测量系统设计

针对控制系统中倾角测量问题,以SCA100T高精度双轴倾角传感器为基础,采用ATmega8作为控制器,设计了一款灵敏度高、可扩展性强的倾角测量系统。该系统既可以采用LCD显示器和串口超级终端预设信息,也支持软件编程的方式来读取和配置信息。该设计在塔式起重机上的应用取得了良好的效果。     

新型测斜仪测量误差分析

在地下勘测,钻井探矿等领域,需要测斜仪对钻头的姿态进行精确定位与控制,实时监测地底下钻头的姿态变化。新型测斜仪采用环形双分量磁通门传感器和铁芯不固定的方法,具有结构简单,测量参数少,算法简单,正交度补偿算法简单等特点。但是新测斜仪在测量过程中,受到外界的误差干扰和内部传感器的安装设置误差等问题的干扰。本文针对新型测斜仪的传感器模型和电路设计方面,进行了新型测斜仪的测量误差原理分析,应用合理的电路设计减少电气间电磁干扰误差、应用了软件正交校正及物理校正的方法,有效的抑制了测斜仪传感器本身的姿态误差,提高了测斜传感器的测量准确度。     

带杆冲击动力学仿真分析

桩工施工中旋挖钻机带杆故障多发,带杆产生的冲击力对旋挖钻机产生显著的破坏作用.为分析带杆冲击规律和冲击力的大小,建立仿真“带杆”冲击的多体动力学模型,分析冲击过程和最大冲击力.利用该模型分析带杆距离和缓冲距离对最大冲击力的影响.结果发现最大冲击力跟带杆距离呈现近线性关系,最大冲击力可达稳态力的数倍.增大缓冲距离能有效减小冲击力,当缓冲距离增大到刚好避免二次冲击发生时,继续增大缓冲距离对冲击力无影响.     

High‐accuracy absolute positioning for the stationary planetary rover by integrating the star sensor and inclinometer

In this paper, we introduce a novel method for the high‐accuracy absolute position determination for planetary rovers using the star sensor and inclinometer. We describe the star sensor and inclinometer model and the alignment method for the two sensors. We deduce the compensation algorithm for the atmosphere refraction correction error in detail and provide the rover's position solution, which effectively eliminates the tilt correction error. The experimental site and hardware configuration are introduced, and the experimental steps for the one‐time positioning are described. Three field tests on Earth indicate that the accuracy of the one‐time positioning is higher than 40 m (1σ) using 8 star images and relative inclinometer measurements. Multiple positionings in one night can improve the accuracy to approximately 15 m.     

倾角传感器自动标定系统的研究

为了解决手动标定方法效率低、精度低的缺点,采用自动控制伺服电机分度的方法来实现倾角传感器的自动标定,并采用闭环控制系统和角度误差补偿与温度补偿方法来保证标定的精度。自动标定系统中利用单片机技术整合数据和控制系统,并通过软件编程将系统各部分整合起来,不但标定精度高,而且,工作效率也得到了提高。     

基于PSO的钻机快速自适应PID控制

针对传统液压盘刹钻机PID控制系统响应速度慢、稳态误差大、参数整定周期长,以及无法满足随钻遇地层变化实时参数优选的不足,以恒钻压自动送钻为研究对象,构建了液压盘刹钻机控制模型,设计了粒子群算法(PSO)优选钻机PID控制参数,并实现在Simulink环境下自动调用优选出的PID参数,提高了钻机控制参数的快速、自适应整定...     

基于加速度计的数字倾角仪误差建模与分析*

基于加速度计的数字倾角仪在实际应用过程中,其精度在很大程度上受加速度计测量误差的影响。为了提高倾角仪的测量精度,需要对传感器本身引入的误差进行建模和分析,根据加速度计倾角仪的测量原理,得出其误差源为加速度计传感器测量误差。在对传感器的测量误差建立数学模型的基础上,通过仿真分析及实验进行验证。该误差模型不仅给出了倾角仪测量的俯仰角及滚转角的最小误差范围,还可以为传感器选型及后续的误差分析和补偿提供理论参考,具有一定的实用价值。     

双分量环形磁通门测斜传感器测量原理分析

在地下勘测,钻井探矿等领域,需要测斜仪对钻头的姿态进行精确定位与控制,实时监测地底下钻头的姿态变化。现有的测斜仪通常为三分量磁通门传感器与三分量加速度传感器相结合,其结构复杂,且磁通门传感器与加速度传感器的轴向要求方向一致,因此需要人工调节与算法调节,加大了前期传感器布置与补偿的计算难度。本文研究了新型测斜传感器,采用环形铁芯设计和铁芯不固定的方法,设计了双分量环形磁通门传感器,并通过铁芯与磁通门传感器的敏感轴方向上磁通量之间的角度关系,通过三维坐标轴旋转计算得出测量被测物体的俯仰角等姿态变化。经过试验表明,新型测斜传感器能对物体的姿态角进行精准测量,精度高,且省去了加速度传感器,简化了传感器结构和测量参数,并且简化了角度测量算法与正交度补偿算法。     

Experimental results on kinematic calibration of parallel manipulators using a partial pose measurement device

This paper presents kinematic calibration of parallel manipulators with partial pose measurements, using a device that measures a rotation of the end-effect or along with its position. The device contains a linear variable differential transformer, a biaxial inclinometer, and a rotary sensor. The device is designed in a modular fashion, and links of different lengths can be used. Two additional kinematic parameters required for the measurement device are discussed, kinematic relations are derived, and cost function is established to perform calibration with the proposed device. The study is performed for a six-degree-of-freedom fully parallel HexaSlide mechanism (HSM). Experimental results show significant improvement in the accuracy of the HSM.     

基于DSP的钻井黏滑振动控制系统的研究

针对在石油钻井过程中存在的黏滑振动现象,提出一种以TMS320F2812 DSP为控制核心的黏滑振动控制系统。系统通过CAN总线与变频器通信,通过调节变频器转速来抑制黏滑振动。在系统总体框架下,重点分析了DSP的软件和硬件设计方案。最终,对整个系统在井场进行了现场测试。结果表明,系统能够跟随转速和转矩的变化规律,快速地对变频器转速进行调节,对黏滑振动具有较好的抑制作用,同时系统具有良好的通用性能,只需要修改控制算法,就可使用于不同的钻井系统。     

电解质倾斜传感器在船载两轴天线中的应用

在分析了电解质倾斜传感器的原理和特性的基础上,完成了天线倾斜信息提取模块硬件电路设计和软件部分开发,并针对模块输出信号的特点,通过Origin7.0曲线拟合软件对倾斜传感器进行了标定,结果表明:该倾斜信息提取模块具有较高的精度和可靠性.