并联式六维加速度传感器结构参数的二次开发

推导了并联式六维加速度传感器的基频、灵敏度的解析表达式.研究发现,基频与质量块的质量、压电陶瓷的厚度和直径有关,灵敏度与质量块的质量和边长有关.以这两项性能为指标,结合正交试验法和粒子群算法对上述参数进行优化.结果显示,最优性能下,质量块的质量、边长分别为0.7 kg,55 mm,压电陶瓷的厚度、直径分别为1.5,10...     

并联式六维加速度传感器中相对、绝对运动的影响关系

六维加速度传感器的传统解耦过程复杂、计算效率低,根本原因是其内部的相对运动依赖于外部绝对运动.鉴于此,以四种构型的并联式六维加速度传感器为例,剖析了上述两类运动之间的影响关系.运用ADAMS软件强大的动力学仿真功能,分析了传感器在不同驱动条件下的输入、输岀结果,揭示了因忽略相对运动而引入的相对误差与输入运动中线加速度、...     

一种新型六维加速度传感器原理研究

为克服现有六维加速度传感器的不足,提出并研究了一种单惯性质量块的压电式六维加速度传感器。介绍了传感器的结构和工作原理,推导了其数学模型,运用ANSYS有限元软件对传感器的灵敏度、维间耦合度、固有频率等特性进行了仿真研究。研究结果表明：该六维加速度传感器能够实现6维加速度的传感;各维间的耦合属于线性耦合,可通过简单的矩阵运算予以完全解耦;固有频率有望比现有3维线加速传感器或3维角加速度传感器提高3倍以上。     

可重构六维加速度传感器的构型奇异分析

针对六维加速度传感器在工作过程中其弹性体结构可能处于奇异位形的问题,以可重构六维加速度传感器的四种构型为例,分析了构型奇异与基座加速度之间的映射关系.首先,通过建立正向动力学方程和正向运动学方程,构建了基座加速度与质量块相对位姿之间的函数关系.接着,基于Gosselin奇异分析法,推导了弹性体结构的雅可比矩阵,并绘制了...     

并联式六维加速度传感器的故障自诊断、自修复算法

针对并联式六维加速度传感器的部分输出信号出现干扰失真时,系统解耦算法会完全失效的问题,提出了一种适用于多维传感器的故障自诊断、自修复算法。通过挖掘传感器弹性体拓扑构型中的变形协调条件,推导了系统的6个力协调方程,据此构造了正多边形结构的、关于过渡参量的理想协调闭链。通过分析协调闭链对力协调方程的约束关系,给出传感器故障的诊断组,建立了传感器故障自诊断、自修复算法。通过定义故障自修复率指标,对可修复工况进行统计计算,得到本算法能够实现的最高修复率为72. 62%。另外,当传感器支链故障概率小于22%时,样机试验结果表明:局部支链出现故障后,重构系统的综合解耦误差不超过0. 18%,验证了该方案的可行性。     

多维加速度场中六维力传感器惯性耦合特性研究

六维力传感器的特殊结构决定了各维间耦合存在的必然性,在多维加速度场六维力测试环境中,传感器惯性质量分布又加重了耦合的程度。本文针对多维加速度场中六维力传感器惯性耦合效应,建立传感器力学解析模型和弹性体的应力—应变关系,采用有限元方法(FEM)仿真,分析了多维加速度场中惯性力学特点与耦合效应本质特征,为加速度场中六维力传感器主动设计和惯性耦合补偿提供理论参考依据。     

并联式六维加速度感知机构的最大工作频率

工作频率是加速度感知机构性能的重要衡量指标之一。由于多输入多输出量之间的强非线性耦合,并联式六维加速度感知机构的最大工作频率目前尚未确定。首先,以12-4构型的并联式六维加速度感知机构为例,基于第二类Lagrange方程建立了系统的基频模型,推导出质量矩阵、刚度矩阵的表达式。然后,利用Householder法和单步QR法求解了振型方程的特征值问题。接着,通过虚拟试验进行了算例验证,证明了上述模型的正确性。最后,基于影响感知机构基频的两个重要因素(质量块的质量和支链的刚度),利用线性拟合和线性包络理论,揭示了9-3、12-6和12-4三种构型的并联式六维加速度感知机构的基频与最大工作频率之间满足的线性映射关系。     

加速度传感器热灵敏度漂移的动态测试

介绍了加速度传感器热灵敏度漂移的动态测试系统组成和测试方法 ,分析了影响测试结果的主要因素     

六维力传感器发展中的几个问题

本文对六维力传感器性能进行了全面的分析和讨论，提出了今后研究方向，并对过载保护，动态性能的有关因素，以及弹性体结构形式的优劣首次提出了判据。     

Stewart六维力传感器优化设计

对Stewart六维力传感器进行了优化设计分析,在有限元分析的基础上,通过球头球窝结构、十字槽结构以及圆环内嵌十字梁结构等形式,增强了传感器整体的抗耦能力。同时,对优化前后的传感器进行了试验比对,在一维加载时,传感器的最大误差由3.28%减小到0.41%;在三维加载时,最大误差由4.76%减小到2.22%。从以上的数据可以看出:改进后的设计更加合理,提高了传感器的精度。     

基于时间函数的并联六维力传感器量程设计

针对并联六维力传感器设计与制造过程中面临的解耦计算复杂、量程确定困难、实用性不强等问题,应用螺旋理论,推导了其受六维外力向测量分支反作用力的映射矩阵;基于工程实际,提出并建立了并联六维力传感器测量分支作用反力的时间函数模型;提出了一种在特定工作环境下测量分支量程的确定方法.以Stewart并联结构为例,针对曲面打磨作业,确定了其测量分支的量程,验证了时间函数模型的正确性和可行性.研究内容对提高并联结构六维力传感器的工程应用性有重要的实践价值.     

一种新型平板式压电六维力/力矩传感器及仿真实验

针对弹性体式六维力/力矩传感器存在的瓶颈矛盾,提出了一种新型平板式压电六维力/力矩传感器.首先,介绍了传感器的结构和工作原理.然后,推导了传感器的数学模型,建立了传感器的有限元模型.最后,得到了传感器输出的电荷灵敏度、维间干扰、固有频率、载荷传递系数、退耦矩阵等重要参数.研究结果表明:传感器结构简单合理、数学模型正确、...     

介观压光型加速度传感器

对于光子晶体而言,角度、厚度、周期数等对其透射率产生很大的影响,但相对于这些,轴向压力的影响更大。通过对介观压光效应的应用,用光子晶体代替传统的力敏电阻器,设计一种新型的加速度传感器,使其测量精度得到很大的提高,测量量程也有很大的改进。所设计的加速度传感器采用四端固支梁结构,有效地消除了偏轴效应,具有很好的稳定性。利用ANSYS软件对所设计的结构进行了应力模拟分析和三阶模态分析。这种加速度传感器具有很大的优势,可以运用到以后的航天、军事、车辆等领域。     

一种新型四维加速度传感器研究

针对高档数控机床动态振动特性的健康监测需要,提出并研究了一种单惯性质量块的压电式四维加速度传感器。介绍了传感器的结构和工作原理,推导了其数学模型,运用ANSYS有限元软件对传感器的静态灵敏度、维间耦合和动态固有频率、维间耦合等特性进行了仿真研究。研究结果表明:该四维加速度传感器能够实现四维加速度的传感,线性度好、刚度高、理论固有频率大于25kHz,无静态维间耦合,低动态维间耦合,满足传感器的设计目标。     

一种新型三维方向和加速度传感器

根据流动的水银球与裸置的环形电阻丝连接形成回路,返回不同位置对应电信号的原理,设计了一种新型的探测运动物体一维方向和加速度大小方向的传感器。由3只一维方向传感器相互垂直构成三维传感器,可探测物体三维运动信息;2只一维传感器返回的电信号构成数组,与测试物体的运动信息一一对应,数据经过处理,可获运动物体的三维方向和加速度大小方向信息。     

一种四柱式结构的六维力传感器

针对多维力传感器普遍存在维间耦合效应导致测量精度偏低等问题,设计了一种具有自解耦特性的四柱式六维力传感器,通过结构设计、仿真分析、应变片粘贴和电路组桥等方面的研究,较好的解决了各个分量之间的交叉影响问题,最终通过单分量标定试验得出传感器单个方向精度高于0.1％F.S.,通过交叉影响量标定试验得出传感器交叉影响量小于3％F.S.,达到了设计要求.     

六维腕力传感器非线性正解耦方法设计

多维力传感器利用其多个转换单元完成测量加载于其结构上未知负载的作用效果,解耦是其设计的重要组成部分。针对传统静态线性解耦方法的不足,试图将传统线性解耦方程扩展为多项式结构,受其多元高次方式通解形式的启发,构造了一种多项式非线性静态正解耦方程,该方法无需传统线性解耦方法中的曲线拟合、逆解,不依赖以系统是线性为前提,且方程可以扩展成任意结构的多项式。实验结果表明:该方法能降低输出耦合误差。