HHT算法在压电陶瓷驱动器的微纳米位移传感器中的应用（英文）

从传感器中采集到的信号即使经过了模拟滤波,但是其通过数据采集系统后仍然会含有随机噪声。然而,这些随机噪声会限制传感器的分辨率和影响系统的动态范围。针对这一问题,利用HHT算法的经验模态分解对从基于压电陶瓷驱动的微纳米传感器中采集到的数字信号进行数字滤波,进而对采集到的微弱信号进行进一步处理,以提高微纳米传感器在稳态输出时信号的信噪比从而提高传感器的性能。主要采用两种方法:一种方法是滤掉经过模态分解后信号中的最高频噪声,另一种方法是滤掉经过模态分解后信号中的前两阶噪声。最后对比实验结果证实了此算法的有效性,其能够有效的改善传感器的线性度。     

压电陶瓷微位移驱动器在IC封装设备中的应用研究

在IC封装设备中，由于直线导轨的扭摆，造成的封装工作台工作梁末端的定位误差，是使工作台定位精度降低的一个主要原因。由于IC封装的高速高精度特性，使一般的误差补偿系统无法在其上进行应用。本文讨论了一种基于压电陶瓷的新的误差补偿方法，该方法通过电涡流传感器对直线导轨偏摆误差进行测量，从而在末端用压电陶瓷微位移补偿系统进行偏摆误差补偿，最后通过实验验证了方案的可行性。     

微位移系统中压电陶瓷驱动器迟滞建模

针对超精密微位移系统中压电陶瓷驱动器的迟滞非线性问题,提出了一种基于遗传反向传播(BP)神经网络的压电陶瓷迟滞非线性建模方法.通过电涡流位移传感器获取压电陶瓷驱动器不同电压值下所对应的位移值;利用六次多项式拟合获得迟滞的数学模型,从而建立基于遗传BP神经网络的迟滞,模型.实验结果显示:该迟滞模型在神经网络测试下的最大误差为0.082 1 μm,平均绝对误差为0.0158 μm.表明,所建的迟滞模型能够较精确地反映出压电陶瓷驱动器的迟滞特性,同时为微位移控制系统设计提供了一定的理论基础.     

大位移压电陶瓷驱动器的有限元分析

为研究压电陶瓷驱动器的驱动效能,制作了大位移压电陶瓷驱动器.基于压电陶瓷材料的机电耦合特性,应用动力学有限元分析方法,将大位移压电陶瓷驱动器离散成一系列四面体单元,分别进行了力学和电学分析.根据压电陶瓷的基本压电方程,耦合了位移模式与电场模式的有限元模型,建立了压电陶瓷驱动器的有限元动力学模性.利用有限元分析软件ANSYS中的直接耦合场进行分析求解,分析结果与试验测量值取得了良好的一致,证实了利用压电陶瓷双晶片弯曲变形,制作的大位移压电陶瓷驱动器结构设计的合理性.该分析方法对压电陶瓷驱动器的设计、制造与测试具有理论指导意义.     

HHT在动态称重传感器处理非线性信号中的应用

悬臂梁式称重传感器是动态称重(WIM)系统的核心组成部分,但由于动态称重过程中受到的外界影响因素较多,加上动态称重技术本身要求传感器处理的就是非线性、非平稳信号,须寻求一种更加适合的信号处理方法—希尔伯特-黄变换(HHT)技术.HHT是一种适用于非线性非平稳的信号分析方法,适用于动态称重过程中称重传感器的信号处理,根据信号端点处的振幅和频率,分别增加两组特征波的方式进行数据延拓的方法来抑制边界效应,然后通过经验模式分解(EMD)剩余分量的均值来作为动态称重信号中的静态值,计算出车辆真实轴重.     

压电陶瓷传感器在剑杆织机上的应用

<正> 一、结构功能 现代剑杆织机的纬停装置一般都采用压电陶瓷电子装置。 压电陶瓷传感器型纬停装置,它由高灵敏度压电传感器、光电控制器、低噪高频放大和电子开关线路等部分组成。其功能是当纬纱断头,引纬不正常或纬纱用完时,纱线无滑动压电效应产生,使织机在     

基于虚拟仪器的压电微位移驱动器线性化研究

根据压电陶瓷的非线性特性,提出了一种采用离散电压标定和控制压电微位移驱动器线性化的方法。利用数模输出卡,输出不同步长的单个的离散电压,控制压电陶瓷伸长的速度,从而达到利用选取的电压值参数来控制压电陶瓷伸长速度的目的。选取恰当的电压值,可以使得压电驱动器在时间域上线性地伸长而达到线性化。设计基于Labview的控制系统,并对线性化方法进行了原理分析和实验。实验结果表明,该系统可以有效地在0—300V范围内使压电微位移驱动器的伸长量与时间成线性关系,定位精度为1nm。     

改进的HHT及其在颤振试验数据处理中的应用

颤振试验数据往往具有信噪比低、模态密集及非平稳现象严重等特点,对数据处理精度提出较高的要求.为精确提取颤振模态参数,对颤振边界进行准确预测,提出了一种改进的希尔伯特黄变换算法,算法首先对测试信号进行移频处理,降低模态混叠程度,然后进行EMD分解,并对分解结果进行希尔伯特变换得到相应的瞬时幅值和瞬时相位,最后通过曲线拟合识别颤振模态参数.通过理论分析和数值仿真完成相应的特性研究,并采用实测颤振试验数据进行了分析验证,结果表明,改进的希尔伯特黄变换方法可以较精确地提取颤振模态参数和预测颤振临界速度,从而满足现行颤振试验数据处理的要求.     

Integration of displacement sensor into bulk PZT thick film actuator for MEMS deformable mirror

Bulk PZT thick film actuator integrated with displacement sensor, the so-called self-sensing actuator, is presented in this paper. The PZT film is used as not only an actuating layer but also a displacement sensor, which is achieved by dividing the electrode on the top surface of the PZT film into two parts: central top electrode for actuating and outer annular sensor electrode for piezoelectric displacement detection. When the actuator moves, the piezoelectric charge is induced in the outer annular PZT due to the piezoelectric effect. The total amount of accumulated charge is proportional to the stress acting on the PZT, which is in turn proportional to the actuator displacement. By collecting the piezoelectric charge, the actuator displacement can be detected. A theoretical model is proposed to determine the structure parameters of the sensor and predict the sensor sensitivity. Experiments were performed on the micro-fabricated sensor integrated PZT thick film actuator, and the measured piezoelectric charge is close to the theoretical predictions. The integrated piezoelectric sensor has a displacement sensitivity of approximately 4 pC/nm. In addition, the integration of displacement sensor into the actuator needs no additional fabrication process and has no influence on the actuator performances.     

纳米位移传感器最小检测信号评述

综合分析了各种纳米位移传感器的特性及灵敏度。通过传感方法和传感结构，运用统一的模型进行定量分析和比较。得出了各种传感器最小检测信号的计算公式及理论值。     

磁阻传感器在直线位移传感中的应用

HMC1501是一款专门的线位移/角位移传感芯片,属于磁阻传感器,其典型应用方案是用来测量直线位移.改变传感结构,可以将直线位移转化为角位移来测量,理论分析和实验证明,相对于典型方案,将直线位移转化为角位移后进行测量,不仅测量精度高,而且测量范围广,也节省了成本.     

扩散硅压电转换气动位移传感器特性分析

研究了利用压力位移气动传感方法和扩散硅压力传感器所组成的系统,通过理论和实验方法对系统的特性、误差进行了分析,对系统的非线性进行修正后,可实现测量范围达100μm,测量精度为±lμm的要求.     

高精度电容位移传感器设计

采用多极板电容结构设计了电容位移传感器,由振荡器电路、二极管环形检波电路、低通滤波器、放大器等组成测试系统,测试了此传感器的位移-输出电压特性,并对测试数据进行回归分析.发现该传感器具有结构简单、灵敏度高、非线性误差小等特点,在位移等非电量测量方面具有较好的应用前景.     

直线激光位移传感器测量物体三维位移的方法

讨论了利用直线激光位移传感器测量物体三维位移的方法,规避了常规三维位移激光传感器测量范围小、价格昂贵等问题,根据不同的情况讨论不同的测量方法,具有安装灵活、部署简单、价格相对便宜等优点,具有一定的研究价值。     

单片机系统中CAN总线位移传感器的设计

介绍了CAN总线位移传感器硬件接口设计及软件编程方法。采用内部集成了CAN控制器模块及16位A／D转换器的单片机C8051F060设计CAN总线位移传感器,硬件设计简洁、可靠,软件编程方便。     

铁路道轨密贴检测系统的研制

介绍了一种基于RS－485网络的铁路道轨密贴检测系统的设计，给出了RS－485网络的微机与多信道串行通信接口的设计，阐明了设计原理，并从软硬件上给出了具体实现方法，目前已完成实验室制作，测试和投入工程应用前的准备工作，证明系统设计合理。     

Finite element analysis and experiments on a silicon membrane actuated by an epitaxial PZT thin film for localized-mass sensing applications

In this paper, we investigate the performance of a piezoelectric membrane actuated by an epitaxial piezoelectric Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O₃ (PZT) thin film for localized-mass sensing applications. The fabrication and characterization of piezoelectric circular membranes based on epitaxial thin films prepared on a silicon wafer are presented. The dynamic behavior and mass sensing performance of the proposed structure are experimentally investigated and compared to numerical analyses. A 1500 μm diameter silicon membrane actuated by a 150 nm thick epitaxial PZT film exhibits a strong harmonic oscillation response with a high quality factor of 110-144 depending on the resonant mode at atmospheric pressure. Different aspects related to the effect of the mass position and of the resonant mode on the mass sensitivity as well as the minimum detectable mass are evaluated. The operation of the epitaxial PZT membrane as a mass sensor is determined by loading polystyrene microspheres. The mass sensitivity is a function of the mass position, which is the highest at the antinodal points. The epitaxial PZT membrane exhibits a mass sensitivity in the order of 10⁻¹² g/Hz with a minimum detectable mass of 5 ng. The results reveal that the mass sensor realized with the epitaxial PZT thin film, which is capable of generating a high actuating force, is a promising candidate for the development of high performance mass sensors. Such devices can be applied for various biological and chemical sensing applications.