基于PSD的旋转机械振动传感器

研究了基于二维光位置敏感探测器(position sensitive detector,简称PSD)的激光振动传感器,重点介绍了PSD的结构、位置和振动检测原理,给出了位置坐标函数表达式和相应的输出信号检测电路框图,分析了影响该传感器检测精度的因素,提出了相应的解决办法,提供了传感器检定数据和实测振动波形。试验结果表明,该传感器各项性能指标完全满足旋转机械轴振测量要求,为旋转机械振动提供了一种新的可靠测量方法。     

利用PSD测量流体密度

介绍了一种测量流体密度的新方法，即当被测流体流过振动管道时，振动管的共振频率会有所变化，此时利用一维PSD测量变化后的共振频率，并把测得的频率值输入到信号处理电路即可测得流体的密度。另外还着重讲述了测量系统的测量原理、PSD的检测电路、测量系统的实现过程以及系统标定等。最后通过该系统对不同浓度的食盐水测量的实验数据可以证明：利用一维PSD测量流体密度是一种精确且新颖简便的好方法。     

基于PSD的光电自准直仪角度测量系统研究

PSD是一种新型半导体光电位置敏感探测器件,利用PSD作为光电接收器件的自准直仪,实现对角度形变的测量.系统处理电路采用C8051F005单片机为核心器件对传感器输出信号进行处理,利用CPL-D完成多路数据的采样和传输的控制.系统实现了实时处理、动态显示,降低了PSD信号处理电路噪声干扰、简化了信号处理电路,提高了测量准确度.     

一种采用光波导的触觉传感器

给出了一种能敏感三向力、并能得到受力位置的光波导触觉传感器之工作原理和基本结构.这种传感器由光波导、橡胶垫、PSD、CCD及信号处理电路组成,通过图像处理可获得三向力,采集PSD的输出电流可得到受力位置.     

位敏探测器在三维主动振动控制系统中的应用研究

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,简称PSD)作为振动检测器件应用于三维主动振动控制系统中,建立了系统的数学模型.对检测过程中遇到的具体问题(如光源的选择、背景光的影响、装置转动的影响等)进行了分析,并给出了相应的解决措施.对PSD信号处理电路做了简单介绍.     

新型光电位置检测技术

光电位置传感器(PSD)具有响应时间短、位置分辨率高、光谱响应范围大的优点。本文介绍了 PSD 的标定方法及在光扫描测试技术上的应用,其电路信号处理简单、精度高、对测量光强不敏感。若将 PSD 动态扫描角测试系统的性能更加完善,可形成一种具有实用价值的非接触光学动态测试技术。     

基于压电传感器的旋转机械振动信号测试技术

本文给出一种基于压电传感器的旋转机械振动信号测量系统设计方法,为消除信号处理电路对振动信号频率特性的影响,提出一种基于神经网络的信号处理电路频率特性建模方法,根据该模型对测量通道进行在线补偿,大大提高了信号测量的精度。     

一维光学位置传感器融合的非接触多自由度位姿测量系统

为实现机器人末端位姿多自由度实时测量反馈,融合一维光学位置传感器（Position Sensitive Detector,PSD）建立了平面3自由度非接触测量系统,对其测量原理,信号处理电路,环境光干扰去除和非线性标定算法等进行研究。根据PSD传感器测量特性和平面3自由度测量要求设计了4-PSD测量系统,并建立测量系统数学模型。研究了PSD传感器的信号处理电路,通过运放和除法器实现了单个PSD的信号处理,结合单片机与A/DC采样电路,实现了上位机的高频率信号采集。对4-PSD测量系统进行预实验,为消除环境光干扰,通过激光调制和数字滤波等方法进行验证。最后,通过激光位移传感器标定4-PSD测量系统,介绍了4-PSD的标定步骤（原点、转角、长度和二阶非线性标定）,测定了系统标定后的误差分布。该测量系统具有较高的测量频率（50 Hz）。标定实验结果表明：标定后的4-PSD测量系统在70mm×70 mm内,测量精度平均为0.49 mm,比标定前降低了90%的误差,能满足大部分高速、高精度机器人末端的非接触式实时测量反馈需求。     

基于光学原理的铁路钢轨直线度测量系统设计

提出采用激光位移传感器测量技术对铁轨直线度尺寸进行测量的方法,设计了主要由运动控制测量平台、激光位移传感器、二维PSD位置传感器、信号采集及信号处理模块等四部分组成测量系统。软件系统按照最小二乘拟合的方法对采集数据进行计算,并具备分析、处理存储功能。根据测量结果,分析了系统误差及影响系统精度的主要因素。应用表明:该系统满足高速铁道长轨直线度测量测量要求。     

基于LabVIEW的振动测试实时分析系统

振动测试、信号处理是现代机械工业和机械工程中非常重要的环节,为此开发了振动测试实时分析系统.系统结合传感器测量系统的设计方案和工作原理,针对A/D转换电路和USB数据传输电路两部分从硬件设计到软件开发进行了阐述.ARM处理器将采集到的传感器输出量进行采集、处理后,将其存储到USB接口的存储设备中,以便于上位机对其进行分析和处理.LabVIEW技术应用在振动测试领域节约了硬件成本,可以完成数据的采集与保存,具有数据的时域、频域分析功能.     

6自由度随机振动控制算法

传统随机振动控制算法中,在全频段采用相同的修正系数对驱动谱进行迭代补偿,控制算法的收敛性受系统频响函数波动特性影响较大。为削弱频响函数的波动特性对驱动谱迭代收敛性的影响,提出将修正系数由实数变为实矩阵,在不同频率取不同修正系数对驱动谱进行迭代补偿,提高算法的收敛速度。取驱动谱迭代的修正系数分别为实数和实矩阵在6自由度液压振动台上进行随机振动试验,试验结果表明,在不同频段取不同迭代步长进行驱动谱修正可以明显提高试验的控制精度。     

基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和AD采集电路,采用三片PSD正交布局方案,通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统,用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明,PSD测量系统的测量范围优于位移±10mm、角度±2.5°,标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1mm、角度0.02°,测量系统的绝对位移误差小于0.5mm、角度误差小于0.14°,满足系统0.5mm和0.5°的指标要求。此外,对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点,成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。     

表面对称电极含金属芯聚偏二氟乙烯纤维的简谐振动传感器

模仿蜘蛛毛发感受器的结构和功能,设计制备了表面对称电极含金属芯聚偏二氟乙烯(PVDF)纤维(SMPF)的简谐振动传感器。用挤压拉伸的方法制备纤维胚体,将纵向表面涂镀形状完全对称的导电胶作为外部电极,经过极化后,制备成SMPF简谐振动传感器。基于压电方程和振动理论,建立了悬臂梁结构的SMPF简谐振动传感器的理论模型,分析了传感信号与简谐振动角度和幅值的关系。将SMPF简谐振动传感器固定在基体上,搭建了实验系统,测试了SMPF简谐振动传感器对简谐振动的响应,验证了理论模型。结果表明,SMPF简谐振动传感器能够准确感知简谐振动的频率,传感信号和简谐振动的幅值呈线性关系,和振动方向成"8"字形关系,共振频率为15.6Hz,灵敏度为0.019pC/mm。该SMPF传感器能够测量简谐振动频率、幅值或方向,具有广泛的工程应用前景。     

飞机典型构件振动疲劳寿命分析

提出了一种随机振动疲劳寿命预计的简便数据处理方法。一般地 ,在求疲劳损伤量时 ,需要构件的平均频率 ,通常是取构件的第一阶共振频率。本文提出利用随机响应功率谱密度求出的特征频率作为平均频率 ,在数据处理时是较方便的一种方法。对一个典型构件的试验数据计算的结果表明本方法是可行的     

心音信号的检测与处理

目的:实现低负荷心冲击信号提取,方法:使用固体振动传感器提取心音信号,使用双向检波及低通滤波实现心音包络的提取,结果:与心电信号的同步对照显示该方法能够有效提取心冲击信号,结论:基于固体振动传感器的心音检测的技术能够有效提取心冲击信号,是低负荷心冲击信号提取的有效途径。     

心音信号的检测与处理

目的：实现低负荷心冲击信号提取,方法：使用固体振动传感器提取心音信号,使用双向检波及低通滤波实现心音包络的提取,结果：与心电信号的同步对照显示该方法能够有效提取心冲击信号,结论：基于固体振动传感器的心音检测的技术能够有效提取心冲击信号,是低负荷心冲击信号提取的有效途径。     

磁流变阻尼器嵌入式传感器设计

分析了磁流变阻尼悬挂系统振动控制和故障诊断所需的状态监测参数,总结了磁流变阻尼器嵌入式传感器设计准则。在此基础上以某型履带车辆磁流变阻尼器研究对象,基于新型传感器技术对其进行了嵌入式传感器设计,优化了磁流变阻尼器控制决策和故障诊断过程中信号采集的方式,有利于提高信号采集的精度和可靠性。通过车辆悬挂装置单自由度振动试验,验证了嵌入式传感器设计方案的可行性,对于磁流变阻尼器在车辆悬挂系统的工程应用起到了重要的指导意义。     

随机振动环境下结构的疲劳失效分析

讨论了随机振动响应的统计特性分析、结构响应的动应力与常规疲劳载荷的关 系,如何将结构响应动应力等价为常规的静力疲劳载荷,利用Ｓ－Ｎ曲线和名义应 力法对结构寿命的估算方法等。完成了用功率谱密度表示的随机振动载荷作用下悬 臂板结构的响应分析以及疲劳寿命估计。     

Development of velocity sensor with high frequency band and its application to a vibration isolate table

The vibration sensors are widely used in the field of vibration control and measurement. In applying the modern control theory to anti-vibration controlled objects, the state variables both the velocity and displacement become useful signals. Then, the velocity sensor in comparison with the acceleration sensor, which is in generally used, is very useful. However, its frequency band is limited by high frequency resonance due to the electrical stiffness. If the velocity sensor having flat frequency band is developed, this sensor becomes easy to handle not only in the control field but also in the measurement filed. Then, this paper shows that the inverse notch filter, which is inserted in the closed loop, flattens out the frequency response originally having high frequency resonance. Firstly, the block diagram of the velocity sensor as a closed system is shown. Its sensitivity, the low break point frequency, and the high frequency resonance are formulated. Secondly, the gain and phase margins are calculated and we try to improve the frequency response based on these indices. Finally, the application of improved velocity sensor to an anti-vibration apparatus is shown.