微谐振梁的激振与拾振研究

主要研究静电激励/电容拾振硅微谐振梁的激振拾振问题,推导谐振梁的激振与响应的等效数学模型,分析谐振梁的同频干扰问题,建立其等效电路模型,提出一种基于双端激励/双端检测的结构,能够有效的抑制干扰模态和消除同频信号干扰.     

硅谐振梁式微传感器同频干扰的研究

主要研究了静电激励/电容拾振的谐振梁式微传感器的同频干扰问题及解决的方法,提出了采用梁的二阶振动模态解决同频干扰的方法.     

新型双级解耦合微机械陀螺设计与仿真

在分析了微机械振动式陀螺机械耦合误差的基础上,提出了一种新型的双级解耦合的陀螺结构,可将驱动模态和检测模态完全隔离,以避免驱动对检测的同频干扰。通过在敏感质量和检测质量间用弹性连接来抑制和减小机械耦合误差。文中还对新结构进行有限元模拟,最后分析了系统频响。     

双自由度双解耦陀螺的结构设计与仿真

设计了一种新颖的陀螺结构,该结构采用双自由度设计增大检测带宽,并缓解了品质因数对陀螺灵敏度的影响;采用了双级解耦的结构设计,减小了驱动模态的同频耦合干扰.文中对结构进行了电学模型建模,并进行了相应的时域和频域分析.     

基于人工神经网络的激光陀螺零偏补偿方法研究

激光陀螺受到多普勒频移量的影响导致零偏,为此提出基于人工神经网络的激光陀螺零偏补偿方法。根据激光陀螺在零偏状态下的载流子态密度分布得到激光陀螺的激光多普勒振动信号,通过小波变换将含噪信号进行特征分解,通过线性组合叠加的方法计算激光陀螺零偏分量,对激光陀螺的固定偏差进行反馈补偿控制,构建人工神经网络模型进行激光陀螺零偏补偿的自适应训练。在人工神经网络的输入层输入固有模态参数,根据激光陀螺的散射光强和幅度值进行自适应学习,实现激光陀螺的零偏稳态补偿。实验测试表明,该方法进行激光陀螺零偏补偿能有效去除频偏,提高输出信噪比,有效减少自身和外界噪声的干扰,提高了激光陀螺的稳态性。     

振动式微机械陀螺的带宽特性分析

对振动式微机械陀螺的带宽特性进行了讨论,以设计的一种带解耦结构的振动式微机械陀螺为模型,利用数学工具软件MATLAB对其进行了带宽特性分析.分析结果表明,对于2自由度的陀螺,驱动频率的带宽不仅与驱动模态和检测模态的频率匹配有关,而且与两个模态的阻尼匹配有关.随着驱动模态和检测模态频率匹配的降低,带宽先增加然后基本保持不变.随着驱动和检测模态阻尼匹配的降低,带宽一直减小.通过实现驱动模态与检测模态的频率匹配和阻尼匹配可以获得最大机械灵敏度和最大驱动频率带宽.     

无线局域网同频干扰抑制关键技术研究

抑制无线局域网同频干扰的关键环节是对同频干扰的检测,针对密集无线局域网环境下同频干扰严重影响用户通信质量且不易被精确检测的情况,提出一种新的无线局域网同频干扰检测方法。该方法应用了认知无线电技术,通过计算接收信号的循环功率谱,并将此循环功率谱和判决门限比较,判断是否存在同频信号即可确定当前无线局域网环境中是否有同频干扰。仿真结果表明,提出的结合了认知无线电的同频干扰检测方法相比其他检测方法更加简单且能高效地检测出无线局域网同频干扰,在较低信噪比时有不错的干扰检测能力,在无线局域网数量较多的环境中对同频干扰的检测效果更好。     

驱动微梁梁宽误差对微陀螺性能的影响

建立了3类微梁加工误差的有限元分析模型,采用有限元分析的方法研究了3种不同类型的梁宽误差对微陀螺固有频率、模态和检测信号的影响.研究发现:驱动微梁尺寸的加工误差不仅会影响到驱动模态的固有频率,同时也会对检测模态的固有频率产生影响;同一对角线上微梁尺寸相同的加工误差会引起微陀螺驱动模态及检测模态的耦合,并给出了模态耦合的特征,且耦合程度随梁宽误差的加大而增加;同一侧梁宽相同及只一根微梁梁宽存在加工误差时的模态耦合可以忽略;模态耦合会对微陀螺的检测信号产生严重的干扰,干扰程度与模态耦合程度正相关.     

微机械陀螺的仿真与优化

微机械陀螺依靠振动模态频率来测量旋转角速度,通常微机械结构的振动模态相当复杂。虽然已有很多文章研究了如何调节驱动模态和敏感模态以获得最大的敏感度,却很少有人分析微机械陀螺的振动模态。振动模态与陀螺结构的设计参数有极大的关系,这些参数包括陀螺检测质量的尺寸、支撑系统的类型和尺寸,以及用以制造陀螺主体的多晶硅的残余应力。研究了一个静电驱动、电容检测、敏感垂直轴角速度的陀螺(也称平面陀螺)。同时,用有限元法分析法对微机械陀螺的结构进行了分析。     

压电型微固体模态陀螺的相位差检测

压电型微固体模态陀螺是一种利用压电材料制作的新型固态微陀螺,具有高抗冲击、抗震动能力.陀螺主要部分为一压电质量块,研究发现其存在某阶特殊的振动模态作为原振动,通过感应哥氏力将敏感方向上输入的角速度转化为电信号.陀螺上设置有多个电极,各电极在工作状态下输出压电电压信号,通过检测电路测量信号间的相位差分析陀螺状态.TL714高速比较器将正弦信号转换为方波信号,通过TMS320F2812芯片采集数据进行处理,实现了对两路频率范围100 kHz~600 kHz信号的相位差检测.实验结果验证了该检测方法的有效性.     

卡尔曼滤波在应变式力传感器中的应用

由于应变式力传感器系统中存在较大的随机噪声,降低了系统的标定精度和测量准确性,而卡尔曼滤波适合实时滤除干扰信号。在建立传感器测试模型基础上,通过推导卡尔曼滤波算法,确定了滤波初值和滤波参数。在传感器—A/D转换器—DSP硬件平台上,进行了滤波算法验证。实验表明：卡尔曼滤波有效地滤除了随机干扰信号,适用于静动态测量过程,提高了系统标定精度。     

抑制加速度干扰式倾角传感器研制

以重力摆为基准的摆式倾斜角传感器静态性能好、成本低,但受加速度的干扰,不能用于动态测量倾角;以自由陀螺保持自身对称轴在惯性参考系中的方位不变作基准的位置陀螺仪原理上适用于动态测量倾斜角,但是成本高,使用环境受限制。通过结构设计、信号处理,检测力矩电机工作电流增量控制电磁阻尼器的阻尼力矩,抵消刚体转子产生进动力矩,使摆系统不受外力干扰,集摆式倾角传感器和位置陀螺仪的优点,设计了可抑制加速度干扰倾角传感器。     

电阻应变式力传感器低频冲击频率测量电路设计

针对采用压电式力传感器、冲击力传感器测量冲击频率存在成本高、安装不便等问题,设计了一种电阻应变式力传感器低频冲击频率测量电路。该电路根据电阻应变式力传感器的工作原理,首先采用放大电路将传感器输出信号放大,然后运用电压比较电路产生方波信号,最后采用单稳态触发电路对方波信号整形,从而得到标准的方波信号。实际应用表明,该电路工作稳定,测量精度较高。     

一种柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法

介绍了一种可安装在曲面上,对三维力进行检测的柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法.首先采用MEMS技术制备三维力触觉传感器阵列,再将多个三维力触觉传感器单元分别通过倒装焊技术集成在已加工好的柔性电路板基底上,实现了传感器与信号处理电路的互连和传感器阵列(4×4)的柔性化.采用信号选通的多路信号采集方法简化了传感器阵列的信号处理电路.测试结果表明,柔性触觉传感器阵列可弯曲变形90°以上,检测三维力的分辨率达到0.1 N.     

一种钢轨表面伤损漏磁检测信号滤波方法

漏磁检测(MFL)是工程上常用的无损检测方法之一,针对钢轨顶面伤损漏磁检测信号受提离干扰的影响,根据伤损漏磁场在不同方向上的分布特征,提出了一种抑制钢轨漏磁检测提离干扰的滤波方法。采用阵列式传感器,根据x和z方向信号的差值确定参考信号实现滤波,根据伤损漏磁场的分布推导了传感器的安装方式。实验结果表明,该方法能够有效地抑制漏磁信号的提离干扰,显著地改善了漏磁检测信号。     

压阻式触觉传感器对法向力和剪切力的检测

灵活的触觉传感器应该具有像皮肤一样的功能,能够检测施加力的大小和方向.改进的压阻式触觉传感器,主要由中心芯和4个侧壁组成,法向力和剪切力的感测元件不同.将压阻式触觉传感器嵌入到一个聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体中,以实现力的柔性检测.通过仿真分析,得到此种触觉传感器对法向力的检测范围为600 Pa~65 kPa,可测得的最小剪切力为900 Pa.通过进一步分析,得到施加法向力和剪切力时法向力感测元件阻值的变化曲线,可得此种触觉传感器能够有效降低法向力感测元件与剪切力感测元件之间的干扰.所开发的触觉传感器可以灵活检测施加的法向力和剪切力,可应用于机器人手臂和假肢上.     

传感器温度场零干扰设计

传感器的检测元件和补偿元件在工作时存在温度干扰问题.温度干扰会降低传感器的灵敏度,影响输出信号的准确性.为解决这一问题,采用有限元方法对传感器温度场进行了分析,根据分析结果进行优化设计:改变基板结构,增加隔热槽,加强定向散热.然后,根据改进后方案重新建立有限元模型进行模拟,结果表明,元件间温度干扰大大减少,证明新方案是...     

矿用传感器频率信号传输研究

针对矿用模拟量传感器采用的频率信号传输制式受外界干扰大而容易造成安全监控系统误报警、误断电的问题,分析了频率信号的传输特性和干扰特性,提出了采用差分传输、正弦波传输、电流传输、总线传输、降低传输频率等抗干扰措施,并指出多主方式的CAN总线是矿用传感器信号传输制式的发展趋势。     

一种结构解耦的新型应变式三维力传感器研究

维间耦合一直是制约多维力传感器精度提高的重要因素,结构解耦也一直是多维力传感器追求的目标。提出了一种新型三维力传感器,可用于Fx、Fz、My3个维度广义力的测量,其敏感原理是结构解耦的,因此可具有更高的精度。介绍了这种新型三维力传感器的结构并分析其敏感原理。采用有限单元法对应变式三维力传感器进行结构静力仿真,利用ANSYS后处理器提供的路径映射技术,精确地获得了应变片的贴片区域。仿真结果表明,该新型传感器与目前的应变式多维力传感器相比,维间耦合误差有明显改善,维间干扰由传统结构的3.56%降低至0.40%。     

基于核方法的工频干扰消除算法

提出了一种新的基于核方法的工频干扰消除算法。利用构造参考信号的方法,将工频干扰消除问题转换为盲信号分离问题。通过核方法向高维特征空间的数据映射克服信号采集传感器的非线性畸变效应,利用信号的时间可预测性实现对输入信号的分离,从而得到不含工频干扰的有用信号。仿真实验结果表明,算法能够有效克服传感器的非线性畸变影响,很好地消除心电信号和地震信号中的工频干扰。