基于MEMS加速度计的高精度倾角传感器研制

为了测量煤矿井下液压支架姿态角度以实现支架姿态模型检测,设计了一款基于微电机系统(MEMS)加速度计的高精度倾角传感器。首先,对MEMS加速度计测倾角的基本原理进行研究。其次,分析传感器角度测量误差的影响因素,提高倾角传感器的测量精度:对加速度计的输出数据进行分析,分别设计传感器误差校准及坐标旋转的方法。最后,通过选用合适的传感测量元件及辅助电路,成功设计了高精度三轴倾角传感器。在试验室中对样机进行测试表明:该倾角传感器可以实现三轴方向上±90°范围的角度测量,测量精度在0.1°以内。该产品不仅可以用于煤矿井下,实现液压支架三轴姿态角度测量,满足液压支架姿态模型检测与分析的要求;还可以作为一种传感测量设备,在诸如工业自动化、智能平台等领域,实现角度测量功能。此外,误差校准及坐标旋转方法可以为其他高精度设备的设计提供良好的理论基础。     

倾角传感器自动校准系统的设计

为了解决倾角传感器传统手工校准方法成本高、效率低和精度低等问题,设计了一种倾角传感器自动校准系统.分别对该系统的硬件设计、软件设计以及校准算法三部分进行了阐述.硬件设计主要包括ATmega128微处理器模块设计、CH340串口转换模块设计、ADM3251 RS-232收发器模块设计、有源晶振模块设计以及电源模块设计;软件部分主要是上位机的程序设计;校准算法部分介绍了最优精度算法对数据进行处理的过程.最终对单轴倾角传感器进行了校准实验,实验数据表明,自校准系统相比于传统手工校准方法精度高,校准误差缩小了近1个数量级.     

基于RS485的高精度倾角传感器的设计与实现

根据MEMS加速度计倾角测量原理,设计了一种基于RS485串口通信的高精度倾角传感器。分别对该系统的硬件设计和软件设计进行阐述。倾角传感器的硬件设计主要分为MCU模块设计、传感器模块设计、电源模块设计、A/D转换模块设计和RS485数据输出模块设计;软件部分主要是下位机的程序设计。在系统中,采用手动标定的方法对数据进行标定,并利用分段线性插值法对角度进行补偿,经过多重滤波以达到良好的精度和线性。测量数据表明,该倾角传感器达到测量范围±90°、分辨率0.1mil、测量误差控制在0.1mil以内的高精度性能要求。     

圆感应同步器在高精度位置控制系统中的应用

为了实现热管性能测试台倾角的高精度位置控制,系统选择了工控机、圆感应同步器和伺服电机构成全闭环控制系统,对测试台的倾角进行直接检测与调节;控制软件用VB实现。经与机械部分联调,实验结果为:角度调节精度≤±1″,角度显示精度为±1″。     

高精度数字式应力传感器的设计与实现

利用ADI公司的ADμC845芯片,提高了系统集成度,采用硬件独特设计以及软件滤波、软件非线性补偿算法,设计并实现了一种精度达10-5以上的高精度数字式应力传感器,满足在一些高精度测量领域的需求。同时,丰富、简便的软件通信协议使传感器在使用过程中的校准、去皮重、软件滤波、多传感器同时工作(阵列方式)时的地址设置变的非常方便、快捷。     

提高倾角传感器精度的算法研究与实现

随着社会的进步以及传感技术的发展,高精度的角度测量需求越来越广泛,倾角传感器是测量角度的重要装置,提高它的测量精度显得尤为重要.通过测试电路板来研究提高倾角传感器测量精度的算法,该算法的研究借助于三轴转台进行角度转动,获得准确输出值,将输出值进行数据处理,得到最佳系数,从而满足高精度的要求.     

基于融合模型的高精度倾角测量系统设计

针对现有倾角测量在宽范围内误差大的问题,提出了一种基于融合模型的高精度倾角测量系统设计方案,首先通过测量误差机理分析建立双MEMS加速度计的融合模型,再拟定标定方案确定模型相关参数,最后对硬、软件进行设计,可实现0~360°内角度的高精度测量。经高精度转台对比实验验证,该设计系统具有功耗低、宽测量范围内精度高等优点,能够实现在宽范围（0~360°）的高精度测量,且测量精度达到±0.05°。     

基于MATLab的传感器精度校准方法

传感器为高精度仪器,由于设计原因或外界因素的干扰,会对传感器测量精度产生影响,介绍一种基于MATLab精度校准算法,以对温度敏感且本身设计存在缺陷的压力传感器为例,通过对该传感器温度t与压力p的电压数据进行实验标定、回归校准、融合计算,实现在温度因素影响下压力数据的精度校准.实验表明,该方法可明显提高测量精度.     

基于机器视觉的雷达测角精度评估系统

利用光学成像原理,设计了基于机器视觉的雷达测角精度评估系统,主要包括光学部分(CCD相机)、图像采集部分和图像处理与目标角度信息提取部分等;机器视觉的定位成像和高精度测角,保证了该系统能在紧缩场中对雷达系统进行自动化、高精度、实时的角度测量校准和测量精度评估试验;理论分析和仿真结果表明,补偿由于雷达系统和机器视觉系统安装位置不同引起的角度测量偏差后,在正常的实验测量误差条件下,基于机器视觉的角度测量校准和评估系统能达到O.005°的校准和评估精度。     

TDC-GP21电场式圆时栅传感器信号处理系统设计

针对时栅传感器信号处理系统需要高精度时间间隔测量的需要,设计了一种基于TDC-GP21芯片测量时间间隔的时栅信号处理系统.采用FPGA控制TDC芯片的高精度测量模式对整数部分时间脉冲进行计数,小数部分时间脉冲采用门电路延迟进行细测,使时间测量更为精确,从而提高了时栅位移传感器的分辨率;通过校准测量对测量结果进行补偿修正,减小了测量误差.实验结果表明:采用该系统后72对极的圆时栅在0°～360°测量范围内,传感器的原始测量精度达到±1″,分辨率为0.036″.