电子分析天平温度漂移补偿算法研究

基于电磁力平衡传感器的电子分析天平温度漂移影响复杂,尚无理想的解决方案。现有天平的温度漂移补偿主要依靠基于晶体管的硬件电路实现,适用温度范围窄、精度低、灵活性差。依据电磁力平衡传感器的工作机理,深入研究与天平称量结果密切相关的各元件参数温度特性,建立了电子分析天平温度漂移数学模型,对该模型进行了称量精度要求内的合理简化。通过对温度敏感元件的温度测量及测量滞后分析,提出了温度漂移的分段线性加权补偿算法,实现了温度漂移快速准确地自动补偿。检验结果表明,采用该补偿算法,量程200 g、分辨力0.1 mg的电子分析天平在18~23℃的工作温度范围内,满载示值误差的绝对值≤0.3 mg,优于国家标准《GB/T 26497-2011电子天平》规定的I级天平温度漂移对示值的影响指标。     

电子分析天平的非线性影响与补偿方法研究

基于电磁力平衡传感器的电子分析天平非线性影响复杂,现有天平的非线性补偿主要依靠硬件电路实现,调试烦琐,示值误差大,一致性差.分析了电磁力平衡传感器的动圈位置、工作电流、环境温度、永磁体性能等非线性影响机理,提出了电磁力平衡传感器机械平衡优化与空间限位、取样电阻与传感器匹配、传感器多点温度测量等硬件优化方法,建立了电子分析天平非线性影响的牛顿插值补偿算法,实现了电子分析天平的非线性自动补偿.检验结果表明,采用研究的补偿方法对量程210g、分辨力0.1 mg的电子分析天平补偿后,全量程示值误差≤±0.3 mg,优于国家标准《JJG 1036-2008电子天平检定规程》规定的一级天平示值误差指标.     

电磁力平衡传感器控温方法再修改稿

电磁力平衡传感器因温度变化引起的示值漂移误差达-40.3 mg∕℃,远不能满足分辨力为0.1 mg及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了温度对脉冲电流工作模式下电磁力平衡传感器输出误差的影响,根据传感器结构特征及散热方式,设计了一个PT1000高精度温度检测模块,利用等幅正、负脉冲且脉宽可调时动圈发热改变但平衡状态不变的特点,提出一种基于脉宽调制器（PWM）镜像脉冲的电磁力平衡传感器温度控制方法。该方法消除了因不同质量物体加载动圈发热不恒定引起的传感器输出误差,根据外界环境温度引起的传感器温度变化量,同步进地调节镜像脉冲的2个死区时间,实时改变动圈发热功率,维持传感器温度稳定。实验研究表明,采用上述研究方法后,电磁力平衡传感器漂移减小至3.1×10-6 g∕℃,有效降低了天平温度漂移补偿算法的难度。     

电磁力平衡传感器的磁缸温度稳定控制方法研究

未温度补偿过的电磁力平衡传感器温度漂移达200×10-6 g/℃,远不能满足万分之一克及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了电磁力平衡传感器磁缸温度变化对传感器输出的影响,根据传感器结构及热传递路径,设计了一种基于高精度数字温度传感器的温度检测模块;利用正弦波信号在线圈上做功发热但产生电磁力合力为零的特点,提出了一种基于脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制的电磁力平衡传感器磁缸温度稳定控制方法。该方法根据磁缸温度变化量以及加载物体质量大小,不断地调节PWM输出的占空比,控制正弦波信号导通时间,改变线圈的发热量,实时调节磁缸的热平衡。实验研究表明,基于电磁力平衡传感器的电子分析天平应用上述研究方法后,温度漂移降低至15×10-6 g/℃,有效地改善了传感器温度稳定性,大大降低了天平温度漂移补偿的难度。     

电子分析天平模糊自适应PID平衡调节方法研究

为实现电子分析天平的快速准确称量,提出基于增量式模糊调节和PID调节有机融合的电子天平模糊自适应PID平衡调节方法。在建立电磁力平衡传感器系统传递函数基础上,确定基于FOLPD模型及Z-N整定法的初始PID调节参数,结合电磁力平衡传感器的动态响应特性,设定电子分析天平的模糊调节规则,并通过阈值判断,在系统偏差较大时采用增量式模糊调节,偏差较小时采用PID调节,实现两种调节方法的优势互补,缩短系统调节时间,提高系统的鲁棒性。仿真及测试结果表明,量程220 g、感量0.1 mg的电子分析天平应用模糊自适应PID调节方法,各载荷点示值误差≤±0.3 mg,稳定时间≤3 s,优于国家标准《JJG1036—2008电子天平检定规程》规定的I级天平示值误差指标。     

基于镜像脉冲的电磁力平衡传感器控温方法

电磁力平衡传感器因温度变化引起的示值漂移误差达-40.3 mg∕℃,远不能满足分辨力为0.1 mg及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了温度对脉冲电流工作模式下电磁力平衡传感器输出误差的影响,根据传感器结构特征及散热方式,设计了一个PT1000高精度温度检测模块,利用等幅正、负脉冲且脉宽可调时动圈发热改变但平衡状态不变的特点,提出一种基于脉宽调制器(PWM)镜像脉冲的电磁力平衡传感器温度控制方法。该方法消除了因不同质量物体加载动圈发热不恒定引起的传感器输出误差,根据外界环境温度引起的传感器温度变化量,同步进地调节镜像脉冲的2个死区时间,实时改变动圈发热功率,维持传感器温度稳定。实验研究表明,采用上述研究方法后,电磁力平衡传感器漂移减小至3.1×10~(-6)g∕℃,有效降低了天平温度漂移补偿算法的难度。     

MEMS闭环加速度计温漂数字化处理

MEMS电容式加速度计受温度影响,敏感结构易产生结构参数及应力变化,电路易产生漂移,两者共同作用引起加速度计输出电压变化,使加速度的测量出现温漂误差及升、降温的温漂滞环误差。抑制温漂是提高加速度计性能的关键所在。在实验室现有MEMS加速度计敏感结构芯片及电路基础上,进行闭环后数字化补偿。实验证实,该方法能有效减小温漂误差,削减温漂滞环的幅值,改善加速度计的性能。     

三轴光纤陀螺捷联惯组热致漂移整体式补偿

针对光纤陀螺热致漂移补偿问题,提出一种整体式三轴耦合线性多变量光纤陀螺捷联惯组系统热致漂移补偿模型,该模型由温度梯度、温度和温度二次方多项式组成。根据模型线性特性,采用最小二乘法确定模型参数。进行实验采集漂移数据进行模型验证,为提高参数辨识精度,提出了一种滑窗MAD(sliding window median absolute deviation,SWMAD)法以剔除野值点,引入梯度倒数加权滤波器(gradient inverse weighted,GIW)对数据进行预处理,处理后的数据通过奇异值分解(singular value decomposi-tion,SVD)进行降噪。补偿结果表明,提出的三轴耦合线性多变量模型能有效补偿系统的热致漂移,并能提高系统精度。     

扩散硅压力传感器灵敏度温度漂移的调整

根据扩散硅压力传感器灵敏度温漂产生的原理,分析了灵敏度与温度的关系。并依据实验数据论述了灵敏度系数和扩散表面杂质浓度的关系,以及电阻温度系数与表面杂质浓度的关系。简单介绍通过调整和控制表面杂质浓度等参数,得到所需的灵敏度温度漂移曲线。     

发动机压力智能测试系统的温漂自动补偿方法

传统的发动机压力测量基于流比计的模拟式测量电路,这种电路温漂大、测量精度低.针对这些缺点,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)的智能测试系统.首先,对传感器各工作温度点的温度漂移电压进行采样,并根据采样点拟合出传感器的温漂补偿曲线方程,再根据方程参数编写测量算法软件.这样传感器在不同的环境温度中工作时,系统软件就会根据方程对温漂做出自动补偿.相比原来的模拟式测量电路,该方法的压力测量精度有明显的提高.     

激光光线漂移抑制与补偿方法综述

寻求减少或消除激光光线漂移对测量影响的方法与技术,是高精度激光测量,特别是激光准直测量获得成功的关键。就激光光束漂移抑制与补偿方法、原理与装置,各种方法的特点以及其发展趋势进行叙述。     

721分光光度计100%处漂移现象的检修

７２１ 分光光度计在测定时易发生在 １００％ 处的漂移现象。本文分析漂移的产生原因， 从而提出了相应的检修方法。     

Time-lapse scanning electron microscopy for measurement of contamination rate and stage drift

Measurements done with scanning electron microscopes (SEMs) may lose their validity due to contamination and charging caused by the primary electron beam. The sample stage and the electron beam also slightly drift during the course of the measurements. Consequently, it is essential to find out the time limit of valid measurements, that is, the maximum time before the sample or its position changes too much. This paper describes digital time-lapse SEM, a useful tool for investigating the extent and effects of contamination and stage drift. It works with hardware and software that create a stack of sequential images. Later these images can be viewed as a short movie; it is also possible to apply all the image processing and analysis procedures that are otherwise applied to separate, individual images. This method gives a reliable way of measuring the rate of contaminant deposition and of stage and electron beam drift of SEMs, and it could be helpful in controlling these problems.     

空间相机调偏流机构的设计与控制

为了减小像移对空间相机成像质量的影响,提高相机分辨率,对空间相机像移补偿方法进行了研究.分析了偏流角产生的原因及调整原理,根据本相机自身特点,设计了高精密像移补偿机构.系统采用正弦机构作为传动形式,以80C31作为偏流角控制器,以步进电机为执行元件,以绝对式编码器作为偏流角测量元件,实现了偏流角位置的闭环控制.由于偏流角调整范围在-4°～ +4°之间,以-4°、-2°、0°、+2°、+4°作为假想偏流角期望值,用编码器测得了10组偏流角调整实际数据.实验结果表明:偏流角控制系统精度可达到2′,满足系统对控制系统精度＜3′的要求,可以实现高精度的像移补偿.     

数字图像的位相漂移现象研究

本文详细报导了笔者对数字图像的位相漂移现象所做的实验研究,其中提出了位相漂移的Harr小波变换探测方法。实验表明：经CCD Camera和图像卡采集的数字图像序列中存在着低频的图像抖动,即位相漂移,而且不同的CCD Camera具有不同的漂移特点和程度,甚至在同一个图像行内的漂移也不完全一致。一般在图像行内相近的位置之间,位相漂移有明显的相关性,不同的图像行之间的漂移的程度相同,但没有相关性。最后本文还给出了一种位相漂移的修正方法。     

基于投影图像特征匹配的微纳CT焦点漂移校正

微纳CT射线源焦点热漂移是影响图像清晰度的重要因素之一。通过理论和仿真实验分析了射线源焦点漂移对图像清晰度的影响。利用实际微纳CT系统,实验发现焦点漂移主要是缓慢热漂移,漂移量与X射线源功率正相关,且焦点漂移具有一定随机性。据此,提出一种基于投影图像特征匹配的焦点漂移校正方法。首先,在实际CT扫描后快速采集少量参考投影,根据实际CT投影和参考投影自适应特征匹配结果求取特定角度下的焦点漂移量;其次,采用样条插值获取CT扫描过程所有的焦点漂移量;最后,根据焦点漂移量修正实际投影数据,重建得到校正后的图像。实验表明,该方法定位精度高,可大幅度减少图像畸变,图像清晰度提高近10%。     

新型陀螺漂移性能测量的研究

针对以往陀螺漂移检测仪器的缺点,提出了一种新型的采用光学原理测试陀螺漂移装置的设计方法,对其工作原理及测试方法进行了较详细的描述;在此基础上与传统漂移测试仪器的优缺点进行了类比,并对实际测试的验证结果进行了总结分析,提出了进一步提高测量精度及完善的设想,为研究漂移性能的检测测量提供了理论指导及实践参考。     

Y型柔性铰链的设计与实验

为设计一种高精度、结构简单的大变形柔性铰链,提高并联平台的运动精度和零件使用寿命,本文提出了一种Y型柔性铰链。首先,借助ANSYS和ADAMS进行柔性铰链的回转中心、安装方式和行程要求的分析研究。接着,利用数控机床进行柔性铰链的加工制作。然后,利用光学坐标测量仪OPTOTRAK进行柔性铰链的轴漂测量实验。最后,进行了转动副并联平台、单片簧柔性铰链并联平台和Y型柔性铰链并联平台的圆轨迹实验。实验结果表明:Y型柔性铰链回转误差最大值为0.5962mm,Y型柔性铰链并联平台圆轨迹的误差最大值比转动副并联平台减小了42.7%。Y型柔性铰链可以很好地替换并联平台中的转动副,提高并联平台运动精度。     

直流数字钳形电流表的研究

文中介绍了直流数字钳形电流表使用霍尔元件作为测量元件的原理以及霍尔元件的灵敏度、输入阻抗、输出阻抗受环境温度扰动的补偿方法。     

高精度惯性陀螺仪误差系数的快速自标定方法研究

根据高精度惯性陀螺仪的特性,建立了陀螺仪漂移误差模型方程,提出了一种误差系数的快速分离自标定方法。结果表明,应用此方法标定误差系数既快速又准确。