一种六维加速度传感器原理的研究

提出并研究了一种基于6只单轴加速度传感器的六维加速度传感器的原理及结构,建立了获取6维加速度的传感模型,并利用建立的传感模型在Matlab/Simulink环境下对提出并研究的6维加速度传感器的传感特性进行了数字仿真分析.研究结果表明,该6维加速度传感器能够实现6维加速度传感.     

一种六维加速度传感器原理的研究

提出并研究了一种基于6只单轴加速度传感器的六维加速度传感器的原理及结构，建立了获取6维加速度的传感模型，并利用建立的传感模型在Matlab/Simulink环境下对提出并研究的6维加速度传感器的传感特性进行了数字仿真分析。研究结果表明，该6维加速度传感器能够实现6维加速度传感。     

并联式六维加速度传感器动力学模型研究

为实现六维加速度的测量,设计一种能实现六维加速度测量的传感器原型.加速度传感器以六自由度并联机构作为弹性机体,以压电陶瓷作为敏感单元,建模过程中充分考虑了传感器中心质量块坐标系、传感器外壳坐标系及参考惯性系之间的关系,在运动学分析的基础上基于Kane方法建立了该传感器的数学建模,得到了包含六维加速度信号的2阶非线性微分方程组,利用数值计算法完成六维加速度的计算.在激振试验台上的测试结果显示,与给定输入的加速度信号相比,六维加速度的测量误差约为0.2％,实验表明并联式六维加速度传感器数学模型的正确性及测量方法的可行性.     

加速度场中工作的六维力传感器软件设计

六维力传感器处于加速度场中,其自身受到惯性载荷作用产生的力信号和被测试件产生的力信号混合在一起,传感器系统很难准确给出被测试件产生的受力(矩)情况。本文分析了六维力传感器在离心加速度场中工作的受力情况以及测量工作原理,给出其在加速度场进行力(矩)测量的解耦方法,在此基础上,开发了一套可应用于离心加速度试验的六维力传感器测量软件。经过试验验证,证明该软件可成功用于离心加速度六维力传感器的动态测量。     

二维加速度激光传感器的设计

以角锥棱镜作为惯性元件,利用光学干涉原理,可以实现对运动物体的二维加速度测量。本文给出了二维加速度激光传感器的设计理论和测量原理。     

六维加速度传感器动力学方程的矩阵解法

并联式六维加速度传感器动力学方程的强耦合、非线性,给加速度六分量实时、稳定、精确的解耦带来困难。通过引入辅助角速度,系统的欧拉动力学方程由二阶非线性微分方程组化简为一阶线性非定常微分方程组。通过两次利用矩阵解法来分别获得载体辅助角速度和姿态四元数的数值解,从而求解出载体的角运动参量。将角运动参量代入系统牛顿动力学方程中可获取载体的线运动参量,继而实现了加速度六分量的完全解耦。动力学仿真试验表明,在5s内,利用矩阵解法获得的线加速度及角加速度误差分别在0.2%和0.1%以内,充分说明了所推导矩阵解法的正确性及有效性。     

光纤光栅二维加速度传感器

提出了一种基于"钢管-质量块"弹性结构体的光纤光栅(FBG)加速度传感器,4个光纤光栅粘贴在质量块一侧的钢管表面应变的最大处,光栅分布在沿钢管圆周呈90°方位角的位置上,粘贴方向沿钢管的轴向。通过两两组合的光栅对的波长变化量的差值感测弹性结构体不同方向的振动加速度,实现二维测量及温度补偿。使用有限元软件进一步分析说明了传感器的测量原理及谐振频率。传感器性能参数测试结果表明,该传感器谐振频率为515Hz,与有限元分析结果基本吻合,灵敏度为0.88pm·m-1·s2,加速度测量范围为15～75m/s2;传感器二维振动测试结果良好,具备较好的抗干扰振动能力。     

压电式六维加速度传感器测量系统研究

针对9-SPS并联压电式六维加速发传感器的结构特点与工作原理,设计一种集多通道电荷放大器、信号采集与处理为一体的测量系统.其中电荷放大器部分根据传感器的特点对传统电荷放大器进行了改进与优化,不仅实现了电荷放大器的小型化.且其测量范围、滤波器参数及增益均可通过程序控制,实现自动测量;信号采集与处理单元采用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)联合架构,兼顾了速度与灵活性,为系统实现实时处理提供了保障.与传统测量系统相比,该系统具有测量精度高,体积小,成本低,使用方便及具有良好的人机交互等特点.     

Stewart型六维加速度传感器的双支链故障自修复

六维加速度传感器能测量完整的空间加速度信息,在高端装备等领域应用前景广,但目前该类系统在大扰动下解耦机理不明确。该文以Stewart型六维加速度传感器为例,通过挖掘系统输出量间的协调关系,构建了4类双支链故障情况下的自修复算法。研究发现,算法的漏判率与预设的协调方程阈值有关。试验结果表明,引入自修复算法后,在双支链故障下六维加速度传感器的综合解耦误差降低了42%,满足实时性要求,即该算法有效、可行。     

六维加速度传感器结构参数对其灵敏度的影响

设计了一种基于并联机构的压电式六维加速度传感器,推导出传感器结构参数与灵敏度间的关系表达式.利用软件机械系统动力学自动分析(ADAMS)对解析计算公式进行校验,仿真结果与计算结果相吻合,两者相对误差不超过0.055%.通过参数化分析得到传感器结构参数对其灵敏度的影响:线加速度灵敏度仅受传感器中心质量块的质量影响;角加速度灵敏度受质量块的质量、边长及共面上2个铰支点间的距离影响.上述结论为六维加速度传感器的结构设计提供了理论依据.     

六自由度压电驱动并联微动机构设计与分析

采用理论分析、有限元分析与仿真方法相结合的方法,设计并分析了一套新型的压电陶瓷驱动的六自由度并联微动机器人机构,充分发挥压电陶瓷和并联机构的优点,实现了并联机器人机构、驱动、检测-体化设计。经过实际检测证明,所采取的方案是合理可行的。     

一种硅梁谐振加速度计结构设计与模拟分析

为了提高谐振加速度计的灵敏度以及稳定性,提出一种基于微杠杆力学放大机构的硅梁谐振式加速度计结构,并对其进行了有限元模拟分析。该加速度计由两个静电激励电容检测的硅谐振梁组成差分输出,采用硅深刻蚀以及硅玻璃阳极键合等体硅工艺制作。模拟结果表明新结构提高了加速度计灵敏度,有效改善了交叉灵敏度、线性度、温度稳定性等。     

一种硅梁谐振加速度计结构设计与模拟分析

为了提高谐振加速度计的灵敏度以及稳定性，提出一种基于微杠杆力学放大机构的硅梁谐振式加速度计结构，并对其进行了有限元模拟分析。该加速度计由两个静电激励电容检测的硅谐振梁组成差分输出，采用硅深刻蚀以及硅玻璃阳极键合等体硅工艺制作。模拟结果表明新结构提高了加速度计灵敏度，有效改善了交叉灵敏度、线性度、温度稳定性等。     

单芯片加速度计陀螺仪结构设计与分析

提出了一种单质量块单轴集成加速度计陀螺仪(AG)结构,并利用力学、电磁学等原理对该结构进行了结构的设计与分析;同时运用计算机辅助软件对其进行了建模和仿真;依据所提指标,确定了加速度计陀螺仪各项尺寸.借助原理和仿真分析可以知道,该加速度计陀螺仪(AG)单轴敏感同一方向线加速度和角速度,结构简单、合理,在现有加工水平下实现了可加工性;该结构驱动方向和线速度和角速度检测方向相互交叉耦小,同时简化了后续处理电路.研究结果为加速度计陀螺仪的进一步研究提供了依据.     

基于自抗扰控制器的6-DOF磁悬浮平台悬浮高度控制

介绍一种应用于半导体光刻、微型装配、纳米技术等领域的新型磁悬浮平台.针对该平台的悬浮部分是一个具有参数摄动、输入耦合的复杂系统,采用自抗扰控制器的控制方法,实现对内部扰动和外部扰动的补偿.仿真结果表明,这种控制方案有较好的动态、静态特性及鲁棒性.     

压电石英加速度传感器稳定性研究

分析了加速度传感器的量程、分辨率及晶体相关参数与传感器输出稳定性的关系,测试了不同环境状态下石英晶体谐振器的频率稳定性和加速度传感器的稳定性。试验结果表明,环境因素对石英晶体频率稳定性和石英加速度传感器稳定性有不同程度的影响,传感器稳定性的理论计算值与实测结果一致。     

基于光纤布拉格光栅加速度传感器的研究进展

随着光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的飞速发展,基于FBG技术的加速度传感器成为了一个新的研究和发展的方向。理论分析了FBG加速度传感器的基本原理,重点介绍了基于FBG理论开发的加速度传感器探头结构的研究进展,分析了探头结构的传感机理及性能指标,指出了实际应用存在的关键技术问题,并对未来的发展进行了展望,为设计新型探头结构及探头的实用化提供了借鉴。     

M-Z干涉型集成光学微加速度传感器结构设计

提出了一种新型的Si基M Z干涉型微光电机械系统(MOEMS)加速度地震检波器。在Si基上集成了Si十字梁、质量块、偏振器、M Z波导干涉仪及声光调制器。给出了该加速度检波器工作原理,对结构进行了分析设计,并用有限元(FEM)分析软件进行了仿真计算。该检波器的主要设计参数为:固有频率1353Hz,相位检测灵敏度1.2×10-4rad/(m·s2)。     

一种小型电容敏感式加速度计的研制

利用弹性良好的铍青铜为材料制作加速度计中的敏感振动元件，研制出电容敏感式加速度计。设计了一种提取差动电容信号的检测电路。给出了电路中所使用的电子元器件，经分析求解得出了电路的输出电压和传感器信号拾取电容变化量之间的正比例关系。经过实验测试，加速度计的灵敏度大约为391.12mV/（m·s^-2）。