一种电容式微加速度计偏置电压和标度因数自动标定方法

电容式微加速度计的电学参数校准和标定产品制造过程中,通过对标度因数的定标过程能确保传感器输出的线性度.采用MS3110微小电容读取电路,根据其输出函数的要求,只要确定Cs1,Cs2,Cf3个电容值,通过(1,0,-1 gn)三点即能确定标度因数(SF)和偏置电压,这样就实现了电容式微加速度计的标度因数自动标定.实验结果表明:通过多次自动定标,传感器标度因数的相对误差为0.79％.     

一种新型电容式力矩传感器设计

为准确、快速地检测力矩,提出了基于电容边缘效应的差动式新型力矩传感器设计.由机械本体和印制电路板(PCB)组成,机械本体上2个感应动电极与PCB上2个对应的感应静电极互相垂直,且为差动式结构.通过电容量/数字转换器检测垂直极板间的电容量,得到“力矩/电容量”转换关系.以商用转矩转速传感器作为标准力矩仪对力矩传感器进行标定与实验验证,结果表明:差动式电容力矩传感器具有较高的灵敏度、重复度和线性度等优点,其灵敏度约为非差动式的2倍且非线性误差更小.     

基于光栅技术的比例式数字电容转角传感器的校准

为进一步改善比例式电容转角传感器的品质指标,开发了一套以高精度光栅转角传感器为核心的精密角度校准系统,并通过上位计算机实现了校准工作的自动控制操作.测试结果表明,利用本系统校准,电容转角传感器的基本误差、线性度指标都得到有效改善,前者平均值从2%降低至0.2%,后者由0.58%降至0.22%;标准不确定度达到0.2%.     

基于电容传感器的大型工件圆度误差测量系统

轴类回转工件的圆度误差是衡量机床加工水平的重要指标.针对大直径轴类工件无法采用传统圆度仪进行圆度误差测量,介绍了三点法测量轴类回转工件圆度误差的理论基础、数学模型.采用非接触式电容传感器进行微位移测量,介绍了传感器结构与测量电路基本原理,搭建了适用于圆度误差测量基于电容传感器的硬件系统,应用虚拟仪器技术开发了可用于数据采集、线性校正、误差分离与评定的专用测试系统.最后进行了测试实验,通过对多次测量数据的分析评定测量系统的可靠性与精度.     

安全阀阀瓣膜传感器标定的理论与实验研究

通过对安全阀阀瓣膜传感器进行ANSYS数值模拟和相关实验研究,从理论和实验两方面探索了对阀瓣膜传感器进行标定问题,经过实验验证后,提出了一种准确可行的标定方案.首先,采用ANSYS软件模拟了阀瓣膜传感器承受不同载荷下的应变与压力的关系;同时也设计了一套阀瓣膜传感器的标定实验装置,利用该实验装置对阀瓣膜传感器进行了标定实验.标定实验结果分析表明,阀瓣在承受不同载荷的情况下,应变与压力呈良好的线性关系,线性度达到99.9%,并与相同载荷情况下ANSYS分析结果完全吻合,从而验证了这一标定实验方案的可靠性;通过对阀瓣膜传感器的灵敏度、线性度、重复性、滞后性等指标进行分析,结果显示其参数满足一般传感器的标准,验证了该传感器的可行性.     

增量式光栅编码器在激光扫描雷达的应用研究

在地面、空中、太空、海面、水下,激光雷达的应用十分广泛,并涉及到多个学科领域。提出了采用增量式光栅编码器作为激光雷达扫描系统的位置传感器,研究了增量式光栅编码器的工作特点,设计了测量电路,并对增量式光栅编码器的线性度和重复精度进行了测试、标定。实验结果表明:该增量式光栅编码器线性度达99.97%,重复精度可以达到18″,可以提供给激光雷达系统精确的位置信息。     

FBG位移传感器的标定与不确定度分析

为了提高光纤Bragg光栅(FBG)位移传感器标定精度和实现自动标定,设计一种量程为18 cm的FBG位移传感器校准装置对FBG位移传感器进行在线校准.通过对FBG解调仪测量的波长量和计算得出的位移量进行最小二乘法拟合得到FBG传感器的静态标定系数,并对标定装置和传感器进行不确定度评定.实验结果表明:FBG位移传感器标定平台标定得到FBG位移传感器的灵敏度为0.0145 nm/mm,线性度为99.87％,重复性误差为0.082％,校准装置的测量不确定度为0.11 mm.     

创伤手指康复外骨骼手关节力传感器研究

为使创伤手指康复外骨骼手能够反馈手指的力觉信息,根据应力测量原理设计了外骨骼手基关节二维力传感器.应用ANSYS软件对传感器弹性体进行了有限元分析,针对手指弯曲和内收/外展两个方向研究了传感器的应变原理,设计了传感器信号采集电路,并对传感器进行了静态标定.传感器在手指弯曲方向具有0.325 V/N的灵敏度和1.4%的线性度,在手指内收/外展方向具有0.346 V/N的灵敏度和2.9%的线性度.实验结果表明传感器能够满足康复外骨骼手系统的要求.     

FBG应变传感器标定过程中的不确定度研究

为实现光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器静态的性能测试和试验分析,设计了一种量程为700×10-6的FBG应变传感器标定装置对其进行校准实验.通过运用最小二乘法对解调仪中的中心波长和计算得出的应变量进行拟合,得到FBG应变传感器的静态标定系数,并分析标定装置的不确定度大小.结果表明:该FBG应变传感器标定装置合成不确定度是2.55×10-6,标定得出的FBG应变传感器的灵敏度1.37 ×10-3nm/10-6,线性度为99.72％,满足FBG应变传感器的标定要求,该传感器能够运用于工程实际中.     

数字式铅球传感器的研制及应用

介绍了一种数字铅球,它的质量与外形尺寸均与标准比赛用球一致,能够实时感知铅球运动员在投掷过程中人手施加于铅球的三维力信息。详细论述了此传感器的机械结构、数据采集系统及标定方法,并通过标定实验对传感器的线性度进行了验证,证明其具有良好的线性度。数字铅球具有准确度高、可靠性高、抗干扰能力强等特点,可用于铅球运动员的实际训练中。