基于数据融合和“能量-损伤”的结构状态特征提取

基于一致性数据融合算法和小波包分析,提出了结构状态特征提取方法。采用改进的一致性算法融合多传感器的测量数据,克服了一致性算法中两传感器在测量精度不同时置信距离不同的缺点,对支持矩阵进行模糊化处理,并采用"能量-损伤"特征提取技术对融合后的多传感器测量数据进行处理。利用5层框架结构的数值算例对比了结构各层加速度信号与融合后加速度信号构造的特征向量。结果表明,融合后加速度信号构造的特征向量包含了结构不同位置的不同状态信息,能够全面描述结构的工作状态。     

基于最大一致的水下目标协同定位

针对水下运动目标定位时,现有的平均一致无迹Kalman 滤波器仅能实现近似一致而带来定位精度低的问题,提出一种分布式最大一致无迹 Kalman 信息滤波算法。首先,建立目标与传感器模型,构建水下目标协同定位框架;然后,通过等价变换将集中式无迹 Kalman 滤波算法改写为信息滤波形式,降低传感器计算维数;最后,对改写后的信息向量和信息矩阵采用最大一致处理策略,并引入虚拟节点技术来处理节点同值问题。结果表明,所提算法的定位轨迹与目标实际轨迹重合度更高且误差整体水平更小,验证了所提算法的有效性。     

基于Bayes信息融合的几何产品测量不确定度评定方法

对新一代GPS测量不确定度的评定精度进行研究,提出了一种基于Bayes信息融合的评定方法.该方法首先求得置信距离测度,得到置信距离矩阵,并在此基础上得出表示相互支持程度的关系矩阵,以此为评判标准得到最优测量组合,最后运用Bayes融合方法得到融合结果.     

LAMOST平衡系统的传感器优化布置

针对模态测试中的传感器优化布置问题,提出一种新的主元分析和组合MAC联合算法。首先,将多种传感器布置方法的结果形成原始特征数据矩阵,利用主元分析获得空间测点的主元和综合评价值,据此可以合理地大幅减少候选测点数目;其次,使用组合MAC法计算所有组合的MAC矩阵,取最大非对角元最小的一组作为最终选择;然后,以悬臂梁为例,分别用联合算法和4种传统算法对其进行传感器优化布置,通过3个评价准则的数值比较,证明联合算法的优越性;最后,将联合算法应用在望远镜LAMOST的平衡系统上,得到了两个方向上的传感器布置方案,进一步验证了联合算法的可行性。     

基于EI及MAC混合算法的斜拉桥传感器优化布置

提出一种传感器优化布置算法,结合有效独立法和模态置信保证准则(Modal Assurance Criterion,简称MAC法)的优点,解决了采用MAC法进行传感器优化布置时所遇到的问题.首先,利用列主元QR分解技术得到MAC法确定传感器位置的初始测点,然后用有效独立法确定侯选添加测点的范围,避免了添加测点的盲目性,从侯选测点中选择满足MAC矩阵非对角元素最小的测点,添加到初始测点中,不断循环直至达到要求,上述算法采用matlab7.0编制程序实现.最后,以五河口大桥为研究对象,运用程序对五河口大桥主梁作了不同数目测点方案的传感器优化布置研究.结果表明,混合算法不仅保证了所测向量的MAC矩阵非对角元素值较小,而且具有较好的线性独立性和空间交角.     

基于高分辨率ECOMAC的桥梁结构损伤识别

为了达到精确定位损伤的目的，提出了利用少量传感器信息进行桥梁高分辨率全模态振型识别，获得高分辨率的全桥协调模态置信因子（enhanced coordinate modal assurance criteria，简称ECOMAC）这一动力指纹参数的方法。利用特征正交分解直接分析移动车辆荷载作用下桥梁上的少量传感器所测位移响应，获得主成分矩阵，将主成分矩阵通过低通滤波即可获得高分辨率的模态振型。利用高分辨率模态振型获得高分辨率的协调模态置信因子，并作为损伤指标进行损伤定位。为了验证该方法的有效性，对一梁桥进行数值仿真和实验。数值模拟和实验结果均表明，基于少量传感器下利用高分辨率的协调模态置信因子能够精确识别损伤。     

基于最大信噪比盲信号分离算法的混合信号分析

利用盲信号分离技术,采用热催化传感器,对CH4和CO混合气体分离。根据热催化传感器在不同温度下具有不同气体检测灵敏度的特点,使用单一热催化传感器,将在2种温度下检测的数据构成1个二维矩阵,采用最大信噪比盲信号分离算法,对6组测量数据进行分析。研究结果表明:此方法可以较好的实现用单一热催化传感器分离CH4和CO的混合气体。     

输电铁塔双轴加速度传感器优化布置

研究输电铁塔结构振动测量用双轴加速度传感器的优化布置问题。以三维模态置信准则(TMAC)为基础,提出一种新的考虑减小冗余度的二维模态置信准则法(RRBMAC法),以实现双轴加速度传感器优化布置,该方法基于改进的二维列主元QR分解获得传感器初始布点,再结合BMAC矩阵非对角元最大值和测点冗余度建立目标函数进行寻优。采用EFI2法和RRBMAC法对钢管塔进行传感器优化布置,采用两个水平方向的模态置信准则和最大奇异值比值对布点方案进行评价,结果显示两种方法的优化效果均首先随传感器数量增加而增强,而后趋于平稳,RRBMAC法较EFI2法能够获得更好的布置效果,且在传感器数目较少的情况下,RRBMAC法即表现出较好的优化能力。另外,采用EFI2法和RRBMAC法对一基格构式输电铁塔进行传感器优化布置,对比分析结果显示RRBMAC法能够获得较好的布置方案。采用优化的传感器布置方式对铁塔进行风振响应实测,并采用NEx T-ERA方法识别铁塔固有频率和阻尼系数,与模态分析结果对比显示NEx T-ERA方法能够提取得到较精确的频率结果。     

基于离散萤火虫压缩感知重构的无线传感器网络多目标定位

研究了压缩感知(CS)理论在无线传感器网络(WSNs)多目标定位中的应用。提出一种基于离散萤火虫算法的压缩感知重构方法,并设计了具体算法实现流程,该算法摆脱了传统压缩感知重构算法对稀疏度K的依赖且能够准确地重构出原始信号。基于此,将新的压缩感知重构算法应用于WSNs目标定位,建立了WSNs系统模型,构造了合理的测量矩阵和稀疏矩阵,并分析了测量矩阵与重构结果之间的关系,最终实现了WSNs多目标定位。仿真结果表明该方法在稀疏信号重构性能及多目标定位精度方面具有较好效果,定位精度优于贪婪匹配跟踪(GMP)算法、正交匹配追踪(OMP)算法和最大似然估计(MLE)算法,且用于WSNs定位的传感器节点数目减少了20%,抗噪性达到了20dB。     

基于Stewart机构的六维力/力矩传感器

基于Stewart机构的六维力/力矩传感器是一种十分优越的测力传感器,具有测力接触面大、承载能力强、量程大、测力信息丰富等优点,可被广泛应用在航空机器人、航空航天技术及宇宙空间器的对接试验、风洞试验等场合。根据以上特点,阐述Stewart机构的六维力/力矩传感器的测力原理,分析传感器的受力变形,零部件设计尺寸和理论尺寸的制造误差及安装误差对其测力精度的影响,并对其结构参数进行优化设计。提出一种标定方法,研究其标定算法。对自主研制的Stewart六维力/力矩传感器进行标定试验,得出该传感器的标定矩阵。研究结果表明,用标定矩阵代替传感器理论影响系数矩阵参与6个单向力传感器输出信号的耦合,能够有效地提高该传感器的测力精度。     

时栅传感器定距变换与误差频率扫描自标定法

时栅传感器在特殊恶劣环境中应用,面临安装偏差、电气参数偏移、外部导磁介质介入引起电磁场畸变等因素的影响,导致测量精度下降。现场又缺乏提供高精度参考基准的条件,无法实施在线标定。针对这一问题,本文提出利用两个相隔恒定间距测量值函数求解误差函数频谱的算式(定义为定距变换),并据此设计了一种基于定距变换的误差频率扫描自标定方法。该方法通过合理的间距组合,可对包含有限频率成分误差的时栅传感器实施误差频谱扫描,重构误差函数,在无参考标准器的前提下实现传感器的在线自标定。在此基础上,研制样机进行自标定和比对实验。实验结果表明:由于安装偏差和电气参数偏移引起±40″测量误差的时栅传感器,在实施误差频率扫描自标定后与参考标准器进行比对,二者差异小于0.7″。本研究为时栅传感器进一步提高测量精度以及在特殊环境的应用中保持精度提供了有效的解决方案和可靠的理论依据。     

协同监控和诊断中一致性求解技术研究

针对制造过程及设备的状态监控问题,提出了监控对象的模糊量状态空间的表示方法,在此基础上建立了包含多监控Agent求解,求解一致性判定和一致性融合求解三个求解模块的协同监控求解系统结构,提出了一种在协同求解一生判定条件下的一致性融合求解技术,用模糊集理论和定义决策相似度的方法建立了多监控Agent求解结果的一致性判定算法,基于监控对象的模糊量状态空间,将各求解结果一致性融合问题转化为群决策略环境下的梯形模糊数表示的模糊意见的综合问题。     

同轴度检测系统多功能测头优化设计及误差分析

在现有的大距离分布孔系测量方法基础上,根据被测零件实际形状尺寸,研制出一种可互换式、多量程的自定心综合测头,实现对孔系零件的高精度、高效和智能化测量。主要介绍自定心综合测头的基本结构设计,提出了一种基于双轴倾角传感器的系统坐标系的建立方法。通过直流伺服电机带动转动机构实现测爪的伸出与复位,从而实现对孔隙内径的测量,然后通过前端的PSD传感器测得圆心坐标,并上传的上位机进行数据处理得到同轴度误差。最后对改进的测爪结构进行误差以及双轴倾角传感器的精度、安装误差对系统误差影响进行了分析。     

CAPP中多工艺方案的模糊综合评判策略

针对CAPP中多工艺方案评价与选择问题 ,根据模糊一致关系与模糊一致矩阵原理 ,结合灰色系统的关联度理论 ,提出一种通用的模糊综合评判方法 ,给出评判步骤 ,并用此方法对CAPP中轴类零件的三种工艺方案进行评判验证     

A new method of Q factor optimization by introducing two nodal wedges in a tuning-fork/fiber probe distance sensor

We report on a new method of achieving and optimizing a high Q factor in a near-field scanning optical microscope (NSOM) by introducing two nodal wedges to a tuning-fork/fiber probe distance sensor and by selecting a vibrational mode of the dithering sensor. The effect of the nodal wedges on the dynamical properties of the sensor is theoretically analyzed and experimentally confirmed. The optimization achieved by the proposed method is understood from the vibration isolation and the subsequent formation of a local vibration cavity. The optimal condition is found to be less susceptible to the variation of the fiber tip length. This method allows effective NSOM measurement of samples placed even in aqueous solution.     

一种新型电感式位移传感器

提出一种结构简单轻巧，驱动及测量电路简单,性能较好的新型电感式位移传感器，可用于机械直线位移及位置的测量，给出了传感器的结构和测量电路的原理图，对工作原理进行了分析，并讨论了温度补偿的方法，该传感器已应用于高档轿车的电子无级变速系统中，使用效果令人满意。     

基于Timoshenko梁理论的回传射线矩阵法在传感器优化布置中的应用研究

由于结构存在阻尼现象,弹性波在传播过程中信号强度必然会随传播距离而衰减.据此提出弹性波极限传播距离与传感器极限布置间距概念,考虑到在高频率处剪切变形引起的转动惯量对结构动力特性的影响比较大,基于Timoshenko梁理论,结合经典回传射线矩阵法,提出使用局部散射矩阵确定结构损伤检测中的传感器布置极限间距,并将其应用到传感器优化算法中.针对指定检测系统,以桥梁结构Benchmark模型为例,验证算法的有效性.     

Three-dimensional shape optical measurement using constant gap control and error compensation

The optical laser displacement sensor is widely used for noncontact measurement of the three-dimensional (3D) shape profile of the object surface. When the surface of an object has a slope variation, the sensor gain is proportionally varied according to that of the object surface. In order to solve the sensor gain variation problem, the constant gap control method is applied to adjust the gap to the nominal distance. Control error compensation is also proposed to cope with the situation even when the gap is not perfectly controlled to the nominal distance using an additional sensor attached to the actuator. 3D shape measurement applying the proposed constant gap control method shows better performances rather than the constant sensor height method.     

电涡流微距测量系统的研究

电涡流传感器具有非接触、精度高、响应快、不受油污等介质影响等特点,适用于对金属距离的检测。文章根据涡流检测原理,选用双线圈结构电涡流传感器,利用相敏检波技术(PSD)对信号X-R正交化分解得到阻抗值,从而分析位移的变化情况。实验结果表明,该系统具有较高的精度和稳定性,可以用于微小距离的测量。     

尺式电容传感器特性分析及应用

提出了一种新型尺式电容传感器,并对其灵敏场作了分析。通过有限元分析的方法,对比了不同电极间距下的传感器灵敏场。随着电极间距的增加,灵敏场强度降低,但均匀性更好。计算结果显示,尺式电容传感器的灵敏区域位于电极间。设计传感器壳体时,在保证机械强度的条件下应尽量降低其厚度,以提高传感器的灵敏度。最后,根据尺式电容传感器的特性给出了典型应用。