基于MEMS加速度传感器的轴承故障检测

提出了一种通过利用低成本的MEMS加速度传感器进行振动分析,实现检测电动机深沟球轴承多重故障的简易方法。首先分析了轴承多故障特征频率,然后通过快速傅里叶变换算法对轴承出现故障的电动机振动频率进行了分析,从振动频谱中提取故障频率来诊断轴承多重故障的存在。同时,基频分量周围的边带频率分量表明由于故障轴承存在空气间隙。在空载、单相以及失衡电压条件下通过实验对提出的方法进行了研究,结果显示提取出的故障频率与理论值两者十分接近,表明提出的方法能够有效检测并识别出感应电动机的多故障特征。     

MEMS加速度计混合误差标定补偿方案

针对微机电系统(MEMS)加速度计在实际使用过程中存在非正交零偏误差和温度漂移误差的问题,提出了一种混合误差标定补偿算法。算法通过分析加速度计温度与误差的关系,在不同温度区间下建立加速度计输出的误差模型,在每个温度区间采用十二位置校准法对加速度计的非正交零偏误差进行标定补偿,得到精确的零偏和刻度因子,同时采用最小二乘法拟合零偏和刻度因子与温度的一维关系函数,最终实现不同温度区间下的动态误差补偿。实验结果表明,本算法可使加速度计输出的精度提高1个数量级,补偿效果明显。     

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。     

基于窄脉冲冲击激励的压电加速度计动态校准

论述了目前加速度计校准的方法以及主要不足之处,并以压电加速度计为例,采用冲击激励法对其进行了动态校准,详细说明了校准所使用的装置和校准过程,采用单自由度的质量弹簧系统来描述加速度计的数学模型,利用系统辨识的方式得到了数学模型的参数,分析了加速度计动态校准的结果并且与绝对法振动校准进行了比较与分析。     

一种基于加速度信息的上肢动作识别研究方法

提出一种基于GM阈值的二叉判决分析法,应用于人体上肢动作的分类识别研究。选用MEMS三轴加速度传感器ADXL345,设计一套人体动作的加速度采集系统。自定义上肢动作进行实验,采集人体执行上肢动作时的三维加速度信号后,进行小波阈值去噪的预处理过程,提取上肢动作的几何均值GM(Geometric Mean)作为特征值进行阈值的选取。实验结果表明:结合小波分析理论方法,基于GM阈值的方法实现了人体上肢动作的分类识别,并验证了系统设计及理论算法的简便性、高效性,对基于加速度传感器的动作识别研究具有一定的参考价值。     

基于双离心机的加速度计动态校准装置

加速度计动态校准装置基于双离心机原理,通过主离心机和从离心机的同时旋转产生动态线加速度,从而实现对加速度计的动态校准.介绍了加速度计动态校准装置的工作原理,建立了其复现加速度的幅值数学模型,针对在大过载条件下从离心机精密旋转问题,设计了从离心机的结构形式和控制方案,并对校准设备所复现加速度的幅值不确定度进行了分析和试验验证,试验结果表明该装置复现动态加速度幅值测量不确定度优于0.2％.     

高灵敏度谐振式微加速度传感器的设计与制作

为提高加速度传感器灵敏度,提出一种新的加速度敏感机制,并基于此原理设计了一种新的微机械谐振式加速度传感器结构.分析了加速度传感器的数学模型及影响灵敏度的关键参数,并以此为依据对传感器结构参数进行优化设计.采用扩散硅层作为谐振子,提高器件性能的同时简化了制作工艺,利用KOH溶液湿法腐蚀硅在各晶向上的各向异性,实现了支撑梁...     

基于卡尔曼滤波的航姿参考系统设计

针对传统的航姿参考系统AHRS（Attitude and Heading Reference System）中姿态角精度不高的问题,设计了一种新型的基于卡尔曼滤波的姿态检测系统。该系统采用了三轴磁传感器、三轴陀螺仪及三轴加速度计,用四元数的方法来描述载体运动的姿态,通过陀螺仪测姿态四元数,卡尔曼滤波算法融合加速度计和磁传感器数据,对姿态四元数进行修正,从而提高姿态解算精度。实验数据表明,系统能够较好修正陀螺仪漂移,且三个角度的均方根误差均优于0.25°,具有良好的噪声抑制能力。     

激光测振技术的可靠性试验研究

燃料组件在冷却剂高速冲刷下会产生流致振动,可能导致格架条带和燃料棒包壳的结构破坏,影响核电厂‘的安全性和经济性。激光可以穿透可视化试验段和冷却剂,打到格架条带表面,通过非接触方式测量其振动响应。非接触式激光测振技术在国内燃料研发过程中也具有重大应用价值与广泛的应用前景,试验中使用非接触式激光测振仪和传统的接触式单轴加速度计,测量了1000HZ、2000Hz和3000Hz三种不同激振频率下模拟燃料棒在空气环境、有机玻璃空气环境和有机玻璃水环境三种工况下的轴向与横向振动响应,验证了激光测振技术的可靠性。数据分析表明,激光测振技术相比加速度计具有更好的测量精度。     

MEMS高g加速度传感器高过载能力的优化研究

设计的MEMS高g加速度传感器抗高过载能力差,将导致在冲击等恶劣环境中应用时结构易破坏。本文通过分析传感器结构对其抗过载能力的影响,及在高冲击测试中传感器结构损坏情况的统计,提出了一种新颖的优化高g加速度传感器抗高过载能力的方法。该方法是在结构最易断裂的梁根部和端部添加倒角,以分散在冲击作用下传感器结构这些部位受到的应力,进而提高加速度传感器的高过载能力,并从理论仿真分析了该方法的可行性。最后利用Hopkinson杆测试方法对优化前后的加速度传感器进行冲击测试,测试结果表明,加速度计的抗高过载能力从180,000 g提高到240,000g,说明该优化方法显著,明显提高了该类加速度传感器的抗高过载能力,设计的加速度传感器达到了较理想的抗高过载能力。