基于归一化标定的压电测力仪测试精度研究

分析归一化标定时,加载力偏差对压电测力仪矢量力测试精度的影响。通过对理论推导可得,归一化标定加载偏差使电荷放大器归一化灵敏度改变,并增大了横向干扰输出,导致测力仪对矢量力测量产生偏差,降低了测试精度。通过实验对小力值矢量力进行测试,调整加载杆连接方式减小加载力偏差,测力仪横向干扰降低38.8%以上,矢量力参数不确定度最多减小53.9%。     

基于有限元分析的推力矢量测试平台研究

重点介绍了一种压电石英式推力矢量测试平台。用有限元分析工具对测力平台模型进行静力学分析,并对测力平台的关键尺寸进行结构参数优化设计,以达到减少非线性和横向干扰的目的。实验结果表明:该测力平台具有良好的静态性能指标,灵敏度、线性度都达到了设计要求,直接输出的相间干扰在2%以内,可以满足推力矢量测量的需要。     

三向压电式动态车削测力仪的性能研究

基于压电式动态车削测力仪在测试过程中信号的动态监测与结果分析,采用有限元法对测力仪结构进行了热结构分析,得出其在切削热作用下温度场分布,同时采用模拟实验的方法对有限元分析结果进行了验证。从而得出测力仪在动态测试时,切削热对其性能的影响规律。两种方法均证明了切削热对压电车削测力仪的影响,为改进测力仪的结构提供了理论基础,对改善测力仪的性能起到了很好作用,可广泛用于传感器弹性元件优化设计工程。     

一种压电式大扭矩测力仪设计与实验研究

石油钻机扭矩实时测量对保障工作安全和提高经济效益具有重要意义。针对应变式扭矩测力仪使用一段时间后精度降低问题,设计了一种压电式扭矩测力仪。其具有体积小、量程大和稳定性好等优点。首先构建了测力仪的三维模型,论述了测力仪的测量原理;然后推导了电荷放大电路输出电压与输入电荷之间的关系式,设计了高输入阻抗的电荷转换核心电路,使输入阻抗达到1014Ω,并给出了无线传输电路的具体实施方案;最后对测力仪进行了静态标定,其非线性为1.17%,重复性为0.46%。该压电式扭矩测力仪性能指标达到了钻机扭矩实时监控的要求。     

空间光谱仪光栅柔性支撑设计与分析

针对目前空间遥感器主支撑结构设计中难以同时保证光学元件刚度大、尺寸热稳定性好的问题,提出了一种具有柔性环节的支撑结构,有效地解决了影响基于空间环境的一种光栅光谱仪成像质量的力、热两个关键环境约束之间的矛盾。根据光学设计指标要求确定了光栅基板的结构形式,通过理论计算对柔性支撑的尺寸参数进行了灵敏性分析,得到了各尺寸对转角刚度的影响权重。通过优化柔性支撑件尺寸参数使光栅组件性能达到最优,利用有限元分析（FEA）软件对光栅组件在力、热耦合作用下的面形精度和动态刚度进行了仿真分析。结果表明,光栅及其支撑结构设计合理,满足空间应用要求,为柔性支撑的深入研究和应用提供了参考。     

标定偏心下压电力传感器测试精度研究

面向大型薄壁构件自寻位加工检测一体化测控原理,研发了一种小型化多维压电力传感器并进行标定研究。分析静态标定时,偏载对压电传感器多维力测试精度的影响。通过对静态标定加载有偏差时传感器受力的理论推导得到,加载偏差使传感器的转换系数改变,导致向间干扰补偿系数失真,影响了横向干扰输出,降低了测试精度;分析了偏载程度对传感器测试精度的影响,提出了衡量加载点偏差程度的判别方法,发现微小加载偏心带来的附加干扰会超出传感器自身向间干扰指标规定的5%;针对机械连接偏载不可避免事实,找到了克服偏载对转换系数影响的输出比例归一化法,将向间干扰降到5%内。     

微波站电磁环境测试与分析

讨论微波站电磁环境测试系统的组成和设备参数,详细描述基于Agilent E4407B 型频谱分析仪的微波站电磁环境测量的具体方法,指出测试过程中需要注意的问题以及系统干扰信号电平值、天线增益、干扰电平容限、灵敏度等数据的计算,并对计算结果进行分析。     

基于响应面法的聚苯乙烯粉末选择性激光烧结成型工艺参数优化

以聚苯乙烯粉末为实验材料,以尺寸精度作为评价指标,研究了激光功率、扫描间距、单层厚度、扫描速度及它们的交互作用对选择性激光烧结制件成型精度的影响,通过响应面法建立了工艺参数与尺寸精度之间的数学模型,得出了最优的工艺参数。研究结果表明,尺寸偏差率随激光功率与扫描速度的增大而减小,随单层厚度的增大先增大后减小,随扫描间距的增大而增大;激光功率和单层厚度及扫描间距和单层厚度的交互作用对尺寸偏差率影响较显著;响应面预测值与实际值最大误差低于7%。     

光阱刚度与实验条件的依赖关系

对微小力的测量是光镊系统的重要功能。主要研究了进行微小力测量时所需的重要参数——光阱刚度与实验条件的依赖关系。在以He-Ne激光器为光源的光镊系统中，得到了光阱刚度随着阱位距离样品池底面高度的提升而减小，随着被捕获小球直径的增加而减小，以及光阱刚度与激光功率具有线性的依赖关系等经验规律，并作了定性的讨论。最后给出了该系统所能达到的测力精度和测力范围。     

红外测温技术在爆炸场温度测试中的精度研究

在爆炸场温度测试中,复杂的环境因素对红外热像仪测温精度有较大影响;为了提高热像仪所得数据的准确性,采用在测试现场使用标准高温黑体校正其显示温度的方法对爆炸场的大气透射率进行了修正,之后记录了3 kg固体云爆药剂的爆炸过程并提取了其火球表面温度,对比分析了修正前、后以及热电偶测得的近火球表面的温度值。爆炸场测试结果表明,在已知待测爆炸物发射率的情况下,大气透射率对红外热像仪测温精度有较大影响。     

A new method based on Fiber Bragg grating sensor for the milling force measurement

Milling force is an important parameter to describe the mechanical processing chip removal process, and it has a direct influence on generation of heat, tool wear or failure, quality of machined surface and accuracy of the work piece. Its accurate measurement is a significant basis for judging process state and improving the reliability of machining system. In this study, through analyzing the variation rule of ring diameter, a new method that using Fiber Bragg grating sensors and variation rule of ring diameter to measure the milling force has been proposed, and the basic structure of annulus has also been designed. A dynamometer has also been constructed, and the preliminary verification test was done. Through the analysis of experimental data, the dynamometer based on annulus elastic body can be used in milling force test, and it owns high sensitivity.     

基于压电测力仪的模拟加载标定方法研究

在航空航天、高端装备制造领域,常伴随着大力值比载荷的产生,为监测其工作状态,需要对大力值比载荷大小、方向进行准确测量。该文以压电式力测试系统为研究对象,提出一种用于测力仪标定的旋转模拟加载方法。首先,基于力分解原理,结合标定装置的实际轴线与理论轴线的偏差原理,得到模拟加载过程中侧向合力随加载方位角变化的几何分布规律。针对侧向力理论波动的特点,提出一种新的模拟加载方法 旋转模拟加载法。最后设计了矢量力模拟加载实验,对测试系统应用非旋转模拟加载方法和旋转加载法进行试验对比。结果表明,应用旋转加载标定法时,测力仪侧向合力输出误差最大降低了18.7%F.S.,验证了旋转模拟加载方法的可行性和合理性。     

基于振动信号的电力变压器铁心状态监测方法研究

传统的电力变压器状态监测容易受到干扰影响而导致精度差,不能满足实际工程需求。通过对变压器铁心振动信号进行快速本征模态分解(FIMD),得到一组能够反应铁心压紧力的固有特征模式函数,并利用希尔伯特(Hilbert)变换对其进行频谱分析来求得铁心压紧力的固有特征矢量,并计算对应的特征矢量长度值,实现对电力变压器铁心状态的在线监测。试验证明,所提测试方法能够精确地实现铁心压紧力固有特征矢量,具有较高的监测精度。     

空地高速数据传输研究

针对高速空地数据传输时由于地面反射产生信号衰落、引起码间干扰的问题,阐述了空地数据传输的二径模型、信号衰落的模式及特点;在此基础上,对QPSK、QAM和OVTDM 3种调制体制进行了分析;使用MATLAB对3种调制方式在二径模型下信号的码间干扰进行了仿真、比较,并给出了一种2符号OVTDM的信号波形。仿真及分析结果表明,2符号OVTDM的码间干扰和波形畸变小,频谱利用率高,性能优于QPSK和16QAM。     

热场作用下预紧结构与压电传感器输出的研究

压电石英三向力传感器受热影响会导致输出信号产生偏差。基于温度均匀分布假设分析了压电传感器预紧结构在温度影响下的热变形规律,得出施加在压电石英上的热应力是传感器输出信号偏差的主要原因的结论。利用有限元软件对预紧结构加热过程中压电石英所受载荷变化过程进行分析,结果表明,随着热量的流入,压电石英在预紧力施加的方向上的应力变化为-3 315kPa。最后,基于信号偏差的分析结论改进传感器的预紧结构,并设计对比实验进行验证。在240s的加热过程中,改进后测力仪的预紧方向输出信号变化不大于4mV,能够抑制由温度变化引起的输出信号偏差,提高测试准确性。     

热场作用下预紧结构与压电传感器输出的研究

压电石英三向力传感器受热影响会导致输出信号产生偏差。基于温度均匀分布假设分析了压电传感器预紧结构在温度影响下的热变形规律,得出施加在压电石英上的热应力是传感器输出信号偏差的主要原因的结论。利用有限元软件对预紧结构加热过程中压电石英所受载荷变化过程进行分析,结果表明,随着热量的流入,压电石英在预紧力施加的方向上的应力变化为-3 315 kPa。最后,基于信号偏差的分析结论改进传感器的预紧结构,并设计对比实验进行验证。在240 s的加热过程中,改进后测力仪的预紧方向输出信号变化不大于4 mV,能够抑制由温度变化引起的输出信号偏差,提高测试准确性。     

高精度光离子化传感器的设计

针对当前国产光离子气体传感器因精度较小、成本较高而一直无法广泛应用的技术难点问题,提出了一种通过改进结构将射频紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块分离的方法。基于光离子化和抗电磁干扰的机理,深入探讨了传感机制和减弱噪声的方法,设计研制电源模块、紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块等解调电路模块。设计特殊的外壳结构,使之在屏蔽外界干扰的同时,也降低了高压交流电给微弱电流检测模块带来的噪声干扰,进而提高了传感器的测试精度。构建了整体传感器的测试与标定系统。理论与实验结果表明:该传感器线性度良好,重复性为1.8%,在室温下工作稳定,可以应用到环境测量中。同时,所设计的传感器因其体积小、灵敏度高和响应快等优点,为其使用的便捷性和测量的实时性提供了可靠的解决方案。     

基于楔形腔结构的光纤光栅位移传感器

提出一 种基于楔形腔结构的光纤光栅(FBG)位移传感器设计方法,制作了具有结构简单、体积小、 测量精度可调节和抗 电磁干扰等优点的FBG位移传感器。通过对制作的FBG位移传感器进行标定实验,得出传感 器的灵 敏度系数为13.77pm/mm,相关系数达到了0.99,线性度良好。在钢筋混凝土柱双向偏心 受压试验中,与电类位移计的测量结果对比表明,本文制作的FBG位移传感器测量结果准 确,实用性强,适用于工程结构长期的位移监测。