基于加速度传感器的高频振动信号检测分析

介绍了一种基于普通压电加速度传感器的高频振动信号检测技术的实现方法,并论述了高频振动信号的采集、时域分析、频域分析及功率谱分析程序的实现。检测系统硬件部分主要包括压电加速度传感器、信号调理器、高速采集卡。用这套检测系统对各频段的信号进行检测对比实验,实验结果表明此系统能有效地检测到高频振动信号的变化。     

高冲击加速度传感器频响窄脉冲标定测试技术

针对高冲击加速度传感器的频响计量测试问题,设计了一种可实现冲击加速度传感器频响窄脉宽标定系统。该系统采用Hopkinson杆为试验装置,以激光多普勒测速仪作为基准信号测量装置,基于窄脉冲频响计量测试原理,采用汉宁窗和三次插值方法对信号进行处理,基于LabVIEW和MATLAB开发环境编写数据处理程序,实现对被校MEMS冲击传感器频响的快速解算。试验结果表明,该系统能够快速解算出高冲击加速度传感器的幅频特性函数,对传感器工作频带的估计误差低于10%。该系统避免了不同窄脉冲激励条件下,对基准信号和加速度传感器输出信号进行处理的复杂流程,采用适于常规输入信号的信号处理方法,提升了约20%频响测试效率,实现了对加速度传感器频响的快速标定测试。     

压电式加速度传感器振动信号采集系统

针对变压器产生的振动信号的特征,设计了一种基于压电式加速度传感器的变压器振动信号采集系统。以振动控制台为试验对象,利用此系统对控制台输出的振动信号进行采集,并用快速傅里叶变换对采集到的振动信号进行分析。实验结果表明：该系统将压电式加速度传感器输出的电荷信号转换成了标准的电压信号,能够准确、实时地采集振动信号,为变压器故障在线监测奠定了基础。     

压电传感器在动平衡测量系统中的设计与应用

传感器是动平衡测量系统中的重要元件之一,是一种将不平衡量产生的振动信号不失真地转变成电信号的装置.利用压电式力传感器作为动平衡测量系统中的敏感元件来测量不平衡质量引起的振动.重点阐述了该压电式力传感器的结构设计、安装位置设计及振动信号检测中的关键问题.同时,详细分析了该传感器的信号调理电路特点.现场实验结果表明,设计的压电式力传感器在动平衡测量中的性能良好.     

引压方式动态压力传感器研制

介绍了一种通过引压方式探测动态压力信号的传感器。由于受到被测介质温度高和被测环境空间尺寸小限制,传感器需要通过引压管传递动态工作压力。为了保证引压管在传递动态压力过程中不影响传感器的频响特性,设计了一种阻抗匹配结构,减小了引压结构对传感器动态响应特性的影响,保证了动压传感器的频响特性,该传感器的检测单元包括一个引压管、一个敏感元件、一个电路组件、一个阻抗匹配管。测试结果表明：动压传感器具有（31.5～8000 Hz）频响范围。     

一种无线振动传感器频响带宽提高方法

高频响无线振动传感器是机械设备预测性维护领域不可或缺的信号采集设备,目前机械设备监测应用中常用的无线振动传感器频率响应较低,限制了其在机械设备预测性维护领域的应用;为了进一步提高无线振动传感器频率响应带宽,提出一种提高无线振动传感器频响范围的方法,从结构设计、振动探头设计、信号调理链路设计和模数转换器设计4个方面对传统无线振动传感器进行了改进;实验结果表明,无线振动传感器带宽提高方法将无线振动传感器频率响应带宽提高了7.96 dB;在振动监测领域具有较强的实用性,对智能传感器制造领域具有较好的指导意义.     

基于压电加速度传感器的天车监测系统设计

天车吊运系统不能实时监测大车、小车的运行速度和行车位置,为实现对天车的实时监测,将压电式加速度传感器应用到天车吊运系统中;介绍了加速度传感器的基本原理;阐述了振动信号采集系统的硬件组成,并利用图形化开发工具LabVIEW平台实现信号的高速采集;通过采集加速度传感器的输出电压,根据输出电压和灵敏度的关系,获得加速度的值,将加速度的值积分运算可进一步获得天车的速度和位移量;最终达到天车运行状态的实时监测,提高了天车运行系统的可靠性。     

采用三维运动分析的步态康复训练实验装置

为量化分析和评定肢体伤残患者康复训练后的康复程度,研究开发出一种基于三维MEMS加速度传感器的步态康复训练分析系统。通过单片机控制并由三维MEMS传感器采集患者行走时的加速度信号,将信号通过RF无线传输至计算机内,由计算机程序处理分析患者的步态信号,从而量化分析患者的康复程度,并储存患者的步态运动信息以供医生定期分析,作为今后康复治疗的依据。通过实验证明了使用加速度传感器代替传统影像学检测步态状况的可行性,相比于传统的基于影像学的步态分析系统,采用MEMS加速度传感器的步态分析系统大大减小了系统的体积和复杂性,使患者使用更加方便,便于推广应用。     

列车横向加速度传感器的误差补偿

提出了一种基于最小二乘法的加速度传感器误差补偿方法,用来提高列车横向加速度的检测精度。利用正弦信号对加速度传感器进行了性能测试,确定了放大器倍数,证实了加速度传感器输出信号在波峰和波谷处误差最大,误差与输入加速度信号的幅值成正比,与输入加速度信号的周期成反比。为了减少误差,对加速度传感器进行了误差补偿,推导了补偿器的数学模型,使用最小二乘法对模型参数进行了辨识,求出该模型最优的待定常量,确定了补偿器模型。针对典型的列车横向加速度检测系统,以采集的列车横向加速度为输入信号,利用实验来验证补偿器的有效性。实验结果表明,经过补偿后,加速度传感器输出信号误差明显减少,均方误差收敛到10－4。传感器的测量精度有了显著提高,完全满足工程要求。     

加速度传感器频响的自动标定

介绍了一种加速度传感频响特征自动标定系统。分析了该系统的硬件组成以及信号测量、采集、计算、记录、显示、打印功能的实现。     

基于加速度计的望远镜平台抖动测量与分析

望远镜系统中产生的抖动会影响跟踪精度,造成成像模糊。为了达到最优的望远镜系统设计,提高定位跟踪精度,必须对系统中的抖动进行评估。根据高灵敏度压电加速度计的测量原理,在车载望远镜平台上搭建了抖动测量系统,测量了望远镜静止和转动过程车载平台产生的抖动加速度。通过数据采集系统采集抖动加速度信号,得到的数字信号经过小波去噪处理后,用功率谱估计来分析抖动频率分布特性。结果表明：望远镜转动过程中,车载平台产生的抖动加速度可达0．015g。,最大抖动信号频率在67Hz左右,同时验证了高灵敏度的压电加速度计用来测量微弱抖动信号的可行性。     

面向两轮平衡机器人姿态检测系统的研究与设计

以两轮平衡车的平衡姿态研究为背景,提出了一种基于陀螺仪与加速度计的两轮平衡机器人的姿态检測系统,对姿态检測系统的原理、组成及数据采集进行了研究。通过对各传感器输出信号特征的提取、分析,将PID控制算法与卡尔曼滤波思想相结合,实現了数据融合,从而有效地提高姿态检测系统的检测精度。经过软硬件的综合调试取得了良好的效果,并应用到实际的机器人姿态检测。     

基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统设计

为精准检测轨道移频信号的特征参数值,实现列车通信数据的实时稳定传输,设计基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统;以AD转换电路作为核心电子输出装置,借助DSP移频芯片、信号传感单元对于列车通信数据的聚拢调节作用,在LCD屏幕内生成即时性铁路移频信号显示文件,再联合微处理接收元件,实现对信号特征参量的精准获取,完成检测系统的硬件结构设计;在此基础上根据信号数据的瞬时输出频率,确定标准的模态移频函数,完成基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号频率分析;设置数据采集、移频滤波、WIFI通信三类程序型算法,建立信号数据库与核心检测主机间的物理连接,实现系统检测软件及应用主程序建立,结合以上所有软、硬件执行结构,完成基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统设计;对比实验结果显示,应用新型检测系统后,低频、高频轨道移频信号的检测精度均出现明显提升,解决了原有检测系统支持下,列车通信数据实时传输稳定性较差的问题。     

减速离合器噪音在线检测系统设计

减速离合器运行时所产生的振动,含有加工、安装、运行损伤状态等故障信息,设计了以工控机和PCI高速数据采集板卡为核心、高精度加速度传感器为外围器件的减速离合器噪音在线检测系统。提出了应用小波包对振动信号进行分解与重构的方法。实现了减速离合器的在线故障诊断。实际应用结果表明,该方法用于减速离合器的故障检测效果明显。     

Passive detection of accelerometer-recorded fetal movements using a time–frequency signal processing approach

This paper describes a multi-sensor fetal movement (FetMov) detection system based on a time–frequency (TF) signal processing approach. Fetal motor activity is clinically useful as a core aspect of fetal screening for well-being to reduce the current high incidence of fetal deaths in the world. FetMov are present in early gestation but become more complex and sustained as the fetus progresses through gestation. A decrease in FetMov is an important element to consider for the detection of fetal compromise. Current methods of FetMov detection include maternal perception, which is known to be inaccurate, and ultrasound imaging which is intrusive and costly. An alternative passive method for the detection of FetMov uses solid-state accelerometers, which are safe and inexpensive. This paper describes a digital signal processing (DSP) based experimental approach to the detection of FetMov from recorded accelerometer signals. The paper provides an overview of the significant measurement and signal processing challenges, followed by an approach that uses quadratic time–frequency distributions (TFDs) to appropriately deal with the non-stationary nature of the signals. The paper then describes a proof-of-concept with a solution consisting of a detection method that includes (1) a new experimental set-up, (2) an improved data acquisition procedure, and (3) a TF approach for the detection of FetMov including TF matching pursuit (TFMP) decomposition and TF matched filter (TFMF) based on high-resolution quadratic TFDs. Detailed suggestions for further refinement are provided with preliminary results to establish feasibility, and considerations for application to clinical practice are reviewed.     

基于频谱分析信号处理的涡街流量计设计

给出了一种基于频谱分析信号处理的涡街流量计的设计,分析了采用频谱分析信号处理与带通滤波相结合的去噪方法。硬件上分析了核心控制器件MSP430F5438、压电传感器信号的放大与低通滤波、多通道的可选带通滤波器、程控放大及峰值检测模块、信号的整形输入,软件上分析了频率估算、FFT算法实现、峰值检测与放大、带通选择、频率计数,最后,在气体标准装置上进行了检定验证。结果表明,该流量计采用频谱分析信号处理和带通滤波,大大提高了液体流量测量的精度和抗干扰性。     

基于Matlab的风机传动链数据采集与分析系统设计与应用

基于Matlab和NI cDAQ的风机状态监测设备能快速方便地对风机传动链实现准确的故障检测。提出一种先进的风机传动链数据采集和分析系统,该系统中数据采集任务在后台运行,在保证完整准确采集的基础上实现了实时示波和自定义录波,可同步获得风机传动链的振动数据和齿轮箱输出轴转速数据,为故障检测提供有效、完整的数据,可从时间域、频率域、周期域和阶次域自定义分析,识别故障特征,为风机状态监测提供故障信息依据。该系统功能丰富、自定义程度高、系统响应快,可准确检测风机故障。     

压电加速度计的幅值非线性度研究

长期研究分析压电加速度计冲击试验的大量测试数据 ,找出了一个描述压电加速度计幅值非线性度的数学公式 ,并根据该公式可推算出压电加速度计量程内的任一加速度时的电荷灵敏度 ,该方法较用最小二乘法计算的幅值非线性度方便、简单 ,且更符合压电加速度计的真实特性