压电式六维加速度传感器输入输出特性研究

针对目前六维加速度传感器普遍存在解耦过程复杂、计算效率低的现状,在ADAMS软件中对已有的一种压电式六维加速度传感器进行建模研究,分析不同驱动条件下传感器的输出特性,探究在该压电式传感器解耦过程中忽略动平台相对于静平台的运动对传感器解耦计算效率及精度的影响,并绘制出理论输出误差与加速度输入量中线幅值、线频率、角幅值和角频率间的关系曲线。研究表明：解耦计算时忽略该传感器动平台相对于静平台的运动会引入一定的误差且该误差取决于加速度输入量,当输入量满足一定条件时,通过简化解耦算法得到的加速度与简化前的解耦算法所得的加速度相比,所引入的额外误差不超过0.2%,而计算速度可提高2倍。     

一种压电式六维加速度传感器的快速原型及其特性

介绍了一种压电式六维加速度传感器,研究了其敏感单元的布局原理,建立了相应的六维加速度传感方程以实现对6只压电式单轴加速度传感器的输出进行解耦得到刚体运动的六维加速度.在此基础上,采用基于实时仿真系统(dSPACEDS1103和MATLAB/Simulink)的快速控制原型(rapid control prototyping,RCP)技术建立了压电式六维加速度传感器的快速原型.在六维随机振动激励和固定轴旋转振动激励情况下对开发的压电式六维加速度传感器的快速原型的传感性能进行了实验测试.研究结果表明该压电式六维加速度传感器的快速原型能够实现六维加速度的传感,建立的传感方程能够准确地解算出刚体运动的六维加速度.     

内装集成电路压电式冲击加速度传感器

本文对内装式高冲击加速度传感器的结构、原理、特性及其校准方法作了简要介绍与论述。     

一体化结构六维加速度传感器设计

提出了一种基于单惯性质量块的一体化结构六维多维加速度传感器设计,介绍了传感器的工作原理,采用有限元工具对传感器静态和动态特性进行了分析,给出了弹性体的应变分布、固有频率及振型等,实验结果表明传感器的误差小于1%.     

一种并联式六维加速度传感器参数优化研究

并联机构作为弹性元件研究六维加速度传感器,参数众多难以优化,尤其是理论模型实体化后因为体和面代替了点和线产生的结构误差影响传感器的测量精度鲜见文献报道.在分析并联式弹性元件众多参数的基础上,建立了具有5个参数的理论简化模型,完善了基于空间模型理论的性能图谱寻优法,并对理论简化模型参数进行优化,通过对不同优化方法优化结果的比较,论证了该方法获得的优化结果更适合具有特殊球型结构并联式弹性元件;将理论模型实体化后建立了实体化模型,应用正交试验和极差分析法对实体化模型参数影响传感器测量精度情况进行分析,并获得了优化的实体化模型参数值,通过算例计算了实体化后产生的结构误差为1.617％.最后对研究的六维加速度传感器样机进行标定试验,结果表明采用的参数优化方法能够获得高的传感器测量精度.     

一种新型六维加速度传感器的结构设计与分析

基于Stewart平台,设计了一种新型的六维加速度传感器,进行了传感器结构设计和固有频率计算,分析了传感器的加速度量程和加速度测量的应力应变情况,为实际制造和应用提供了理论依据。     

压电式加速度传感器的使用

本文叙述了安装方法对压电式加速度传感器频响的影响,探讨了安装误差及在特殊条件下使用时的注意事项。     

六维加速度传感器的两类解耦算法及其对比研究

针对目前六维加速度传感器在研制过程中遇到的瓶颈,分别在位形空间内运用牛顿-欧拉方程以及在相空间内运用哈密顿正则方程推导出两类关于加速度6个分量的完全解耦算法。与传统算法相比,这两类算法均具有不依赖外部设备、不限制载体运动规律的优点。通过定性和定量对比两类算法数值求解精度、效率和稳定性,揭示了解耦机理,同时得到了六维加速度传感器解耦算法的五点选取原则。将实物样机安装在标准激振器上进行了实验测试,实验结果与理论分析相一致。     

并联式六维加速度传感器的误差及容错处理

基于解耦算法研究了并联式六维加速度传感器的误差特性和容错策略。通过引入"辅助角速度"的概念,并借助于四元数将旋转参量扩展至四维空间,得到了两个形式简单的递推公式,实现了六维加速度的完全解耦。通过剖析解耦机理,找到了影响解耦精度的3类误差源,并分析了它们的产生原因。通过构建辅助角速度误差与源误差、输出误差之间的映射关系,推导出了3组基本误差方程的解析表达式,据此揭示了各误差因素的影响规律。仿真试验与数学推导的结果吻合得较好,验证了误差方程及规律的有效性。从尺度约束的角度挖掘出弹性体拓扑构型中隐藏的变形协调条件,推导出了3个力协调方程,由此给出了一种可解决93个组合故障问题的容错处理方案。样机试验结果显示,局部支链出现故障后重构系统的综合解耦误差不超过8.5%,基本满足测量要求,验证了容错处理方案的可行性,同时也表明并联式六维加速度传感器具备一定的鲁棒性。     

一种六维加速度传感器的测量属性分析*

本文研究的六维加速度传感器为并联机构,旨在用于低频作业装备下的小量程加速度测量。为了能够准确地获取传感器的测量属性,采用并联机构的守恒转换的方法求解传感器的刚度矩阵,通过对传感器的简化建立系统的无阻尼自由振动模型,获得传感器固有频率求解的理论表达式,对双悬臂梁弹性元件进行分析,计算获得悬臂梁弯曲应力与上平台加速度加载的关系曲线,利用有限元分析仿真确定传感器的测量范围,经过实验验证,证明该传感器在16 Hz,x轴方向0~10 m/s2的加载状态下传感器测量电压与加速度加载量之间具有良好的线性关系,传感器的线加速度精度为1.3%。     

考虑横向灵敏度的三轴加速度传感器标定方法研究

横向灵敏度是单轴加速度传感器的重要指标之一,它直接影响到三轴加速度传感器的标定模型与测量精度.本论文以三轴MEMS加速度传感器为研究对象,在传统的标定模型中引入了导致测量耦合的横向灵敏度误差,建立了一种新的三轴加速度传感器标定模型,该模型将传感器的横向灵敏度以对称矩阵的形式引入现有的标定公式,构建了包含零位偏差、标度因...     

基于三轴加速度计的多维力传感器静态自校正

提出了一种多维力传感器的静态自校正方法.将三轴加速度计静态应用,可以测得其敏感轴与重力加速度的相对夹角.将多维力传感器中集成三轴加速度计,在校正过程中,旋转施加着标准砝码的多维力传感器,测量力传感器的输出,同时通过三轴加速度计测量力传感器的旋转角度姿态,计算得到砝码重力施加在传感器E的力向量,最终自动地得到多维力传感器的校止矩阵.实验结果表明,该方法显著地提高了校正效率,但与通常的标定台校正方法相比,较正精度略低.     

Experimental investigation into the effects of exciter motions on the primary calibration of single-ended accelerometer

It is widely known that in the primary calibration of accelerometers by using a laser interferometer, a device under test (DUT) and the laser interferometer should measure vibration at the same reference position. However, this is not applicable to single-ended accelerometers because of the limitation of their design. One way of overcoming this limitation is to measure the vibration at several positions on the exciter table surface which connects DUT to a vibration exciter. However this can present the effects of rocking motions of the exciter. Although the motions of vibration exciters are presented in several studied, the different model of exciters might have different characteristics. This paper aims to study the motions of an air-bearing exciter (model 2911) used at National Institute of Metrology (Thailand) in order to expose their characteristics, their effects on the calibration results and the measurement errors due to these effects. The motions of the exciter are shown in terms of magnitude and phase shift distributions of sensitivities. These can be obtained by measuring the magnitudes and phase shifts at several positions on the exciter surface. The effects of exciter motions are measured in terms of how much the magnitudes and phase shifts at each measured positions deviate from the average values. To illustrate these effects, parametric studies were conducted. The influences of four parameters, i.e. the angular positions of the laser points, the distance of the laser positions from the centre of the exciter surface, the number of measured positions to be averaged and the mass loading effect, were examined experimentally. The frequency of interest is between 10 Hz and 15 kHz.     

一种压电式精密输液微泵的试验研究

提出了一种用于精密输液的压电驱动式微型泵,该泵在结构、原理上均有别于传统泵.在实验室中设计、制作了实验样机,同时为取得控制流体精密输送的方法与规律,自行设计、制作了专用电源.通过系统的实验测试和研究进一步验证:压电驱动式微泵性能稳定、能够实现流体的精密输送、且适于微小型化,可为研发具有实用意义的精密输液微泵提供有益借鉴.     

用于加速度计静态标定的精密倾斜平台

提出一种用于加速度计静态标定的精密倾斜平台装置,利用直线电机驱动,将直线电机的线位移转换为台面的角位移。建立了装置的理论模型并介绍了其测控系统,分析了影响定位精度的因素。台面静态误差主要受温度、重力影响;制造和装配误差通过线位移与角位移的转换关系影响系统精度;动态误差主要受轴承跳动影响,导轨运动的误差可以忽略不计。通过实验研究得出影响系统精度的主要原因,并给出了误差补偿的方法。结果显示误差主要来源于电机和转动部件的装配误差,经软件补偿后,在-3 600″~+3 600″,定位误差均小于±2″。     

Error modeling and analysis of inclinometer based on digital accelerometer

Measuring accuracy of inclinometer based on accelerometer is mainly influenced by the adopted accelerometer sensor.To improve the measuring accuracy of the inclinometer,the structure of the measuring system is given and measuring principle is analyzed,and the error model is established in this paper.Furthermore,the model is verified by simulation and experiment,which not only gives the smallest errors of the measured pitch and roll,but also lays foundation for sensor selection,error analysis and error compensation.The results show that the error model is of practical value.     

基于微粒群算法优化的微硅加速度传感器动态补偿研究

本文提出了一种基于微粒群（PSO）算法优化的微硅加速度传感器动态误差补偿器的设计方法。该方法无需事先已知微硅加速度传感器的动态特性，可根据传感器以及参考模型对输入激励响应的实测数据，通过PSO算法的优化学习得到补偿器的参数。传感器的输出经过补偿器后，能够克服由动态特性引起的测量误差。最后，通过实验验证了该方法的有效性。     

称重式降水传感器现场校准方法研究

为进一步做好称重式降水传感器技术装备保障工作,使观测数据更加准确,文章以DSC3型称重式降水传感器为例,依据其结构及工作原理,向收集容器注入不同水位,控制流量模拟不同雨强对称重式降水传感器进行现场校准。结果表明:校准称重式降水传感器与收集容器水位无关,不同的降水强度其误差稳定不变,校准后所得误差可作为系统误差,较翻斗式雨量传感器更加精准可靠。