激光反射测微小振动的纳伏级信号采集系统

噪声是影响微小振动测量系统准确度的因素之一,为了降低测量微小振动的噪声,设计了一个测量纳伏级信号的采集系统。该系统的传感器输出为纳伏级信号,极易被噪声淹没,因此将系统传感器输出的纳伏级信号经过跨阻放大电路和低通滤波电路去除传感过程引入的噪声,再由单端转差分和模数转换电路将其转换成数字信号,输入至STM32F407ZGT6进行并行处理、滤波和计算,消除硬件电路引入的噪声,从而准确提取微小振动的幅值信息,并最终通过串口通信上传至上位机进行存储和显示。利用压电陶瓷振动台对系统性能进行实验测试,对振幅为50 μm,频率为10 Hz的单频正弦振动信号,系统的测量精度达2‰。该系统可实现短距离微米级振动的快速非接触测量,可应用于航空、海洋等多个领域。     

自动控制在弱信号检测中的应用

系统分析了自动控制在弱信号检测中的作用和特点，自动控制在弱信号控制中可以消除噪声（扰动）和消除噪声对测量的影响。前者与常规自动控制没有多少特殊性。后者利用自动控制方法补偿噪声对测量的影响，其测量部分与主测量部分共用一个传感器，信号和噪声影响的分离通常在频域进行。因此，自动控制系统的特征频率ω应满足ωＮ〈ωＣ〈ωｓ，其中ωＮ是要消除噪声影响的特征频率，ωＳ是信号特征频率。本文同时给出以消除传感器非线     

水轮发电机组低频振动信号的测量

通过系统辨识的方法建立振动速度传感器的幅频特性补偿器,用于实现水轮发电机组的低频振动速度测量.该方法以参考模型的幅频特性作为补偿后传感器的希望特性,以振动速度传感器的动态实验数据为输入基础,采用线性动态神经元(LDN)和误差白化的系统辨识方法得到补偿器的参数,以消除补偿器参数估计中的测量噪声影响.通过实验验证了该方法的有效性.     

小张力动态检测系统设计

为了解决小张力在线检测困难的问题,建立了电阻应变传感器在振动噪声干扰下的数学模型,采用补偿传感器消除机械振动的噪声干扰.设计了一种基于dsPIC30F3012和双孔平行梁式电阻应变片传感器的小张力动态检测系统,并从理论和软件仿真的角度,证明了该系统在动态小张力检测中的可行性.     

脉搏血氧传感器的噪声消除方法

在弱灌注条件下,无创脉搏血氧饱和度的测量存在着准确度不高的问题。传感器采集信号的信噪比低是导致该问题的主要原因之一。为了提高血氧仪测量准确度,消除传感器的噪声是必经之路。测试数据显示:从消除背景光噪声、电磁屏蔽、消除运动噪声三个方面出发改进传感器后,传感器噪声不同程度地降低,血氧仪在弱灌注条件下的测量性能也明显提高。这有力地证明噪声消除方法的有效性。     

基于模拟电路方法的科氏质量流量传感器特性研究

提出了一种基于等效电路研究科氏质量流量传感器结构优化、动态响应的新方法.首先,基于测量管微元的力学平衡关系,构建了科氏质量流量传感器时域振动的数学模型.其次,基于振动模型构建了科氏质量流量传感器等效电路模型,并验证了等效电路的可行性.最后,通过研究等效电路,实现了科氏质量流量传感器在不同参数结构下振动响应的输出信号的获取,并得出科氏质量流量传感器灵敏度和固有频率随测量管长度L变化呈非线性反相关的结论,为科氏质量流量传感器的结构优化提供了新方法、新思路.     

基于SPWVD分布DSP实现的纸浆流量测量新方法

针对于当前实用型纸浆流量测量方法精度低的问题,提出一种纸浆流量的测量新方法,该方法利用纸浆浓度传感器产生的浓度信号的噪声中含有的流量信息,通过DSP实现的魏格纳-威利分布进行纸浆浓度信号噪声的时-频分析,利用其特征频率计算出纸浆实时流量。该方法使得纸浆浓度传感器同时测量纸浆浓度和流量,实验表明测量精度高达0.5%,并且具有出色的动态性能。     

空气弹簧隔振台特性试验及信号处理算法研究

超精密测量对环境振动要求非常严格,其仪器设备中多安装隔振装置。为评估某重点实验室圆度仪中使用的仪用小型空气弹簧隔振台的隔振性能,利用压电式加速度传感器设计振动测试试验。根据振动测试中信号的实际情况,设计信号处理算法,对采集到的加速度信号进行预处理、积分运算、频谱分析,消除信号中低频趋势项和干扰噪声,还原实际振动状况,准确获取隔振系统振动位移曲线及其固有频率。试验表明,该空气弹簧隔振系统各项指标满足隔振要求。信号处理算法对振动测试中的加速度信号处理具有一定指导意义,也可作为故障诊断中加速度信号处理的参考。     

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.     

激光陀螺微小绝对振动信号处理系统的研究

采用激光陀螺作为微小绝对振动传感器.在分析陀螺振动测量的原理和影响陀螺测量灵敏度的主要因素的基础上,研制了相应的信号处理系统,并对处理系统的噪声性能进行了测量.实验表明,该信号处理系统完全能满足微小绝对振动测量的要求.     

供能于无线传感器网络的微型振动发电机结构性能研究

应用微机电加工技术制造的振动发电机可以无限、持续地为无线传感器网络提供能源。为了提高发电能力,通过有限元仿真与实验分析了单压电片型式、双压电片并联型式和双压电片串联型式振动发电机的结构参数对发电能力的影响规律。结果表明,厚度比小的双压电片串联型式发电机输出开路电压较高;存在某一最优负载,在给定的激励频率下,使得输出功率最大;相同材料、结构参数下,双压电片串联和双压电片并联型式发电机的输出功率基本相同且高于单压电片型式发电机。     

光学振动半实物仿真系统设计

给出一种光学振动半实物仿真系统的设计方法.光学振动半实物仿真系统进行了星载激光发射系统的光学振动试验.设计根据欧空局的SILEX平台振动特性滤波器传递函数;把高斯白噪声作为滤波器的输入,滤波器的输出就是模拟生成的平台振动时域信号;通过基于Matlab的Real-time Workshop,把平台振动模拟系统的滤波器模型转换成实时模拟程序.模拟程序生成的振动信号分别输出给两个摆镜,通过摆镜摆动来模拟平台振动对光束的影响.能实现对平台振动的全频谱域模拟,提高模拟的质量和可靠性.     

MEMS石英振梁高增益谐振电路的设计与分析

介绍了一种基于新型高阻抗QVBA的高增益谐振电路设计和谐振电路的分析测试实验。利用阻抗分析仪4294A测得石英振梁的等效参数,对石英振梁的电气特性进行分析,发现高阻抗石英振梁起振比普通晶振需要更高增益。基于双门振荡电路,利用运算放大器在开环系统中具有无限增益的理论,提高谐振电路的驱动能力。同时采用谐波抑制网络,指出谐波抑制网络可以抑制无用的频率避免传感器输出信号出现泛音频率,并提高谐振电路的稳频速度。考虑电噪声对输出波形质量的影响,在电路的输入部分采用滤波电容,并在电路的输出部分采用反向器整形,使电路输出标准的方波信号。最后利用安捷伦DSO5012A型号示波器和频率计对高增益谐振电路和石英振梁组成的谐振系统进行测试,测试结果表明本文设计的谐振电路与石英振梁组成的谐振系统可以输出标准的方波信号,输出频率精度达到10-5 kHz,在振动稳定以后频率变化小于0.1 Hz,无泛音频率出现,对研究高精度MEMS加速度计传感器具有重要意义。     

平行梁式电容传感器极板耦合角位移计算和分析

为了解决平行梁式电容称重传感器极板耦合角位移带来的输出电容值与输入载荷之间的非线性问题,运用力法对平行梁式弹性体超静定结构进行了计算分析,得出了与上下极板夹角关联的主要结构参数,通过内力对极板角度进行了解析,并在有限元软件中验证了计算的正确性。此结果为平行梁通过结构参数设计优化耦合角位移提供了理论方法,并根据非平行板电容计算公式,构建了更加精确的载荷与电容的数学模型,为传感器输出输入特性曲线的拟合提供了依据。     

微型之字形压电式能量收集器输出电压的建模和仿真

为了有效解决无线传感器网络节点的供电难题,提出之字形结构的微型压电式能量收集器。相比于传统的直悬臂梁,此结构等效加大了压电梁的长度,降低了系统的固有振动频率。建立了之字形压电梁的本构方程和受迫振动方程,推导得到其输出电压的频域表达式。基于之字形压电梁的结构,利用ANSYS软件对其进行了谐响应分析。仿真结果表明,压电梁的输出电压在各阶固有振动频率处存在极值,符合理论分析的结果;输出电压大小随压电梁长度增加而降低,随压电梁宽度增加而升高,但均为非线性关系;压电梁末端质量块的长度和厚度、基体层厚度减小时,会导致输出电压的增大。在论文中所提出的结构尺寸下,10根直梁构成的之字形结构压电梁,在其一阶固有振动频率处,输出电压可达10 V以上,符合无线传感器网络节点的实际供电需求,证明了之字形压电梁结构的有效性。     

周期性冲击载荷作用下井字梁楼盖竖向振动的控制

针对周期性冲击载荷作用下井字梁楼盖异常振动问题,对某工业厂房井字梁楼盖进行现场动力特性测试,采用Abaqus软件建立局部楼盖有限元模型,研究周期性冲击载荷作用下井字梁楼盖的动力特性,并提出设置调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)、增设隔振支座等2种减振方案.结果 表明:4种不同TMD布置方式的减振效果不同,在设备4个支座处布置TMD的减振效果最佳;增设隔振支座后,采用有限元法得到各测点减振率为83.91％ ～88.80％.2种方案均能有效降低楼盖的竖向振动,可为结构振动控制提供参考.     

振动梁信号自动检测系统的设计与实现

以ZY13Sens12SB传感器技术实验台为平台,以振动梁为对象,利用应变传感器检测振动梁的振动。给出了系统硬件设计原理框图、各模块之间的接口连接,通过调节实验台上音频振荡器的频率,达到调制和改变振动梁的振动频率,可实现振动梁以不同频率和幅度振动,利用示波器可实时观察振动波形。     

具有力矩传感器的柔性关节的振动抑制

针对具有谐波减速器的柔性关节机器人容易产生振动的问题,设计了一种轮辐式力矩传感器,该力矩传感器安装于谐波减速器输出端和机器人臂杆之间,用于反馈机械臂反作用于关节的扭转力矩,从而能够直接获得关节的振动状态信息.基于该力矩传感器信息和计算的关节名义输出力矩,提出了一种新的振动抑制方法,在传统力矩负反馈PD控制器基础上通过增...