位移信号测量轮胎不平衡质量数学模型的建立

本文在分析了测力法轮胎动平衡测量系统不足的基础上,改进了轮胎动平衡测试装置的支承结构、传感器类型及其连接方式,针对改进的轮胎动平衡测试系统,建立了以该系统振幅位移量为输入变量,轮胎不平衡质量为输出变量的多变量数学模型,采用激光非接触测量方法获取了位移信号,最后通过自相关序列信号处理方法在载重轮胎动平衡系统上比较位移传感器和力传感器所采集到的信号时域图,验证了该方法对提高测试系统稳定性、灵敏度有较好地促进作用。     

基于磁阻传感器的非接触式位移测量

针对塔机起重力矩监控器中高精度、非接触式的位移测量要求,选用Honeywell公司的磁阻传感器HMC1501实现了位移的精确测量。该磁阻传感器具有体积小,精度高,抗干扰能力强,可以实现非接触式测量的优点。并利用BP神经网络对磁阻传感器进行非线性补偿,提高了系统的测量精度、可靠性,而且降低了成本。     

基于信息融合理论的光纤位移传感器研究

提出了一种解决光纤位移传感器对温度的交叉灵敏度问题的方法.该方法基于多传感器信息融合理论,通过增设温度传感器,将位移传感器和温度传感器的输出进行融合处理,实现了软件补偿,降低了交叉灵敏度系数,为存在交叉灵敏度的传感器的实用化设计提供了一种新思路.实验表明,融合处理后光纤位移传感器的温度灵敏度系数降为原来的1/3,测量准确度和系统稳定性均得到提高.     

基于RBF网络的光纤位移传感器温度补偿研究

提出了一种解决光纤位移传感器温度影响的软件补偿方法.该方法基于RBF神经网络理论,将位移传感器和温度传感器的输出进行神经网络处理,基本消除了温度对光纤位移传感器的影响.为存在温度影响的光纤类传感器的实用化设计提供了一种可行途径.实验表明,神经网络处理后光纤位移传感器的温度敏感度系数下降了两个数量级,测量准确度和系统稳定性均得到提高.     

Towards mechanical characterization of biomolecules by MNEMS tools

Single‐molecule micromanipulations have provided information that has been awaited for a long time. However, these experiments relying on optical tweezers (OT) or magnetic tweezers (MT) have a low throughput since the molecular preparation is done one at a time. In order to move towards systematic biological or medical analysis, micro‐nano‐electromechanical systems (MNEMS) are the appropriate devices, as they integrate accurate molecular level engineering tools and can be cheaply produced with highly parallel fabrication processes. This paper investigates the ability of MNEMS tweezers to perform molecular manipulations. The mechanical forces relevant in biological interactions are first reviewed and compared to the performances of biophysical instruments. MNEMS tweezers are then presented. The tweezers integrate opposing sharp tips to capture the molecules, an actuator to stretch them and a displacement sensor to measure in real time the produced molecular extension. DNA molecular bundles are readily assembled and manipulated. The sensor provides a 0.3‐nm stretching resolution, equivalent to the interbase pair distance in double‐stranded DNA. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan© 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于视觉的挖掘机位姿测量虚拟传感器研究

针对传统拉线式位移传感器会因碰撞、恶劣天气等原因造成测量可靠性差、精度低等问题,提出一种通过神经网络建立油缸位移长度与标识点像素坐标间映射关系的挖掘机工作装置虚拟位移传感器系统。利用图像处理技术提取液压缸标识点的圆心像素坐标,以像素坐标和实际油缸位移信号作为输入,通过遗传算法优化的神经网络建立油缸位移与标识点圆心坐标的映射关系,预测油缸位移进而获得挖掘机工作装置的姿态。实验表明,该方法预测得到的油缸位移准确率高达99.5％,预测获得的工作装置姿态均方误差为1.1329,满足实际应用要求,可以应用于挖掘机位姿的实际测量中。     

三角法激光位移传感器的参数优化设计与分析

根据激光三角位移传感器的工作原理,分析了入射激光与光轴夹角θ,CCD与光轴夹角φ,物方截距d0,焦距f等光学参数之间的约束关系,进而由粒子群优化算法(PSO)研究约束下的激光位移传感器光学部分的测量精度问题,得出光学参数对光学部分分辨率的影响规律.结果表明:在光学透镜和工作范围确定后,θ和φ越小,测量精度越高.其中,θ和φ合适的取值范围分别为30 ～60和30 ～50,d0则由PSO计算得到.依据该优化方法以及分析,对测量范围为±3.5 mm的实验系统进行参数优化,结果提高了实验系统光学部分的分辨率,同时改善了测量的线性度.     

基于压电陶瓷逆压电效应的电压信号变送原理

提出了一种采用压电陶瓷材料和反射式光纤位移传感器的新型电压信号变送原理,利用压电陶瓷材料的逆压电效应获得被测电压动态位移,再由反射式光纤位移传感器测量逆压电效应所产生的动态位移量,实现电压参量的测量.通过对其线性度、准确度和温度特性的测试,结果表明,基于新型变送原理的电压互感器在实验室环境下的测量准确度可以达到0.1级,温度特性稳定.     

电阻应变式位移传感器电路设计与实现

超精密平台中使用压电陶瓷驱动器提供位移进给,采用集成应变式位移传感器的驱动器能够减小磁滞与蠕变特性,提高位移控制精度。设计并实现应变式位移传感器位移检测电路,介绍电阻应变式位移传感器位移测量原理;设计位移传感器电路,采用仪表放大器、同相衰减器与低通滤波器电路得到正比于位移变化的电压信号并输出;最后对位移传感器电路进行实验验证。实验结果表明：设计的传感器检测电路的电噪声峰‐峰值为0．390mV,输出电压分辨率小于0．6mV,对应的位移传感器的分辨可达1 nm ,能够有效提高压电陶瓷的精度。     

塑壳断路器分断角速度非接触式检测方法及其应用

提出了一种基于激光位移传感器非接触式测量塑壳断路器分断过程中动触头角位移、角速度的方法。首先建立一个以动触头杠转动支点为顶点,动触头杠闭合和分断状态所在位置为边的三角形;其次,通过激光位移传感器测量触头分断过程中的直线位移和直线速度,最后,利用所建立的三角形,基于余弦定理将直线位移和直线速度,转换成角位移角速度,实现了对塑壳断路器分断过程中转动变量的无损测量。基于本文所提出的方法,分别测量了NM1-630S-3300额定10A、16A、25A断路器在12倍额定电流下触头的分断的角位移、角速度及分断时间,可以发现不同分断容量断路器,分断角速度与分断时间均不同。容量较大时,触头转动的平均角速度较高。碰撞的角速度增大时,电弧的燃烧时间减小。通过研究断路器分断过程的动态特性,可以从试验的角度研究断路器分断性能,为断路器的优化设计提供评判依据。     

智能交流接触器动态电感测量及合闸位移预测

动态电感和合闸位移是衡量智能交流接触器动态特性的两项重要参数,为对动态电感和位移进行预测,引入空气间隙与等效磁阻之间的数学关系,建立了一种智能交流接触器等效磁路模型。通过在线检测线圈输入电压和电流,实现对动态电感和合闸位移在线实时监测的目的,可有效掌握和评估智能交流接触器的实时动态特性。采用激光位移传感器对接触器动态特性进行同步对比实验,实验结果显示预测位移与位移传感器实际测量位移较为吻合,表明在无需位移传感器的条件下,可有效预测接触器的动态特性。     

地表相对介电常数实时监测系统设计

在雷暴云定位中，地表相对介电常数的测量至关重要。为解决地表介质连续监测难的问题，分析同面极板电容传感器测量原理，建立同面极板电容传感器理论模型，结合实际地表监测应用环境，完成传感器设计；引入电介质的德拜弛豫关系，研究契合地表介质测量的最佳驱动信号频率；设计信号调理电路，进行温湿度补偿，利用最小二乘法线性拟合最佳数据匹配函数，提高测量精度。实验结果表明，该系统测量误差小于5%，能够有效的对地表相对介电常数进行实时监测。     

磁轴承基于扩展卡尔曼滤波的改进PID控制算法研究

提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的改进PID控制算法。该算法以传感器测量的转子位移信号为量测量,功率放大器的输出电流为输入量,通过系统状态方程和噪声统计特性估计转子的实际偏心位移,有效解决了信号噪声对控制精度的影响问题。最后,通过仿真和试验,对比验证了算法的有效性。     

Study on high‐precision angle sensor and angle measurement technology

In recent years, high‐precision and high‐resolution encoders are expected for nanotechnology control systems. High‐precision angle calibration devices are required and hence, they have been developed according to industry expectations. The accuracy of the disk and angle sensor was calibrated with high precision using the same accuracy measurement system, and a high‐precision angle sensor was achieved. Using the high‐precision angle calibration system, the encoder was realized with a high level of wide accuracy of 0.2 second. In addition, a high‐resolution angle sensor with 30 bits was created, and the multifunctional angle sensor which has acceleration data and bus communications for a servo system was developed. The principle by which an angle sensor calibrates the accuracy by itself has been developed. The base technology for applying an angle sensor to a nanotechnology system was established. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 162(3): 68–77, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20650     

光电子器件封装中微位移传感器的设计与仿真

在光电子器件封装中,光纤组件和阵列波导芯片之间微小位移的检测对封装效率有很大的影响。分析了目前光电子封装存在的问题,并对几种位移测量方法进行了比较,提出了基于电阻应变式一维位移传感器结构。首先,对位移传感器结构进行了理论上的分析,得到了微位移与应变的关系式;然后,采用 ANSYS有限元分析软件对传感器的结构的进行仿真分析,得到位移与应变之间的仿真值;最后,把理论上的分析值与仿真得到的结果进行比较分析。结果表明,新型传感器能够检测微米级位移,通过优化弹性薄片的结构和改变施力点的位置,可以有效的提高传感器的灵敏度。     

基于TMR传感器阵列与数值积分的电流测量技术研究

为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器的系统结构和硬件电路;制作了测量装置样机,搭建了实验平台,并进行了性能测试。结果表明,文中提出的方案具有较高的测量精度和抗外磁场干扰能力,在无聚磁环的情况下,0～16 A电流测量范围内最大相对误差分别为直流0.31%和工频交流1.00%,在电流导线位置和传感器姿态发生变化时仍能保持较高精度。     

自愈光学电压传感器

为解决光学电压传感器测量精度的温漂问题,提出采用增加基准测量源的方法,根据对基准源的测量结果来调整实际测试结果,从而实现了对传感参数的实时自动补偿。应用该方法设计了自愈光学电压传感器,并进行了精度检测。检测结果表明:在常温下,自愈光学电压传感器的线性度可达0.2级;当环境温度引起工作光强波动或传感参数漂移时,自愈光学电压传感器的测量精度比补偿前有大幅提高。该方法原理简洁,容易实现,为高性能光学电压传感器的设计提供了新的解决思路。     

基于 MIMU/ 磁传感器 / 双天线 RTK 的姿态测量方法研究

现今，惯性传感器加双天线RTK的组合测姿方法被广泛的应用于车载测姿领域，该方法集中了惯性传感器的快速更新速率特点和双天线RTK的高精确度的优点。针对当遇到高楼或者树林阻挡时卫星信号会丢失，导致双天线RTK(real time kinematic)无法提供可用的航向角，而惯性传感器又无法长时间保持航向角精度问题。本文尝试采用了一种基于微惯性测量单元(miniature inertial measurement unit, MIMU)与磁传感器与双天线RTK的信息融合方法。开展了实际跑车实验分析。得出了在卫星信号丢失的条件下本方法通过引入磁传感器提供航向信息，能够保证高精度车辆姿态数据的稳定输出。     

微风速流场数据采集与融合方法研究

在微风速(0～1 m/s)空间流场测量中,对传感器精度要求高,实时在线仪表数据精度不够,数据采集滞后性大;考虑采用多个传感器测量提高精度,但也存在数据融合的问题.针对微风速流场测量,提出基于K均值RBF神经网络的数据采集预处理软测量模型,首先选取中间变量(电流值),运用K均值聚类,用RBF网络训练得到单个传感器数据;提出基于相关性kalman滤波的传感器数据融合算法,剔除无效数据点,并融合得到精确风速预测值.测量实验和数据结果表明该方法处理的数据结果滞后性小,处理速度快,数据精度高.     

PLC在电梯位移控制中的应用

文章采用PLC和变频器实现电梯常规的基础上,利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈,实现电梯的精确位移控制。通过PLC程序设计实现楼层计数、换速信号、门区和平层信号的数字控制,取代井道位置检测装置,提高了系统的可靠性和平层精度。