球体质量块型六维加速度传感器的最大工作频率

工作频带是加速度传感器的重要性能指标之一,但六维加速度传感器的最大工作频率目前尚不明确。鉴于此,分别以实心球体质量块型和空心球体质量块型六维加速度传感器为研究对象,构建了系统最大工作频率的数学模型。首先,通过虚拟实验,获得了传感器基频及最大工作频率与质量块直径和支链刚度之间的数据对。接着,分别绘制了基频和最大工作频率的性能图谱,并运用多元线性回归理论拟合了数据对。最后,运用线性包络原理建立了2个频率之间的映射关系。结果表明,最大工作频率始终介于基频的1/35~1/30区间内。

基于傅里叶变换的振动切削刀具振幅测量方法

振动切削在当今时代的制造业越来越普遍,而振动切削的关键参数刀具振幅又因能量损失而无法避免,为了能保证良好的切削效果,需要知道实际切削过程中的刀具振幅。目前普遍使用激光测振仪测量振动切削的刀具振幅,但设备较为昂贵。为了实现对振动切削刀具振幅经济有效的测量,提出了一种利用加速度传感器测量振动切削刀具振幅的测量方法。利用加速度传感器获得刀具振动方向的加速度,通过傅里叶变换和频域二次积分以及傅里叶反变换,将加速度信号积分为振幅信号。根据实验结果可知,本测量系统的测量误差低于0.8%。

基于压电能量收集技术的自供电系统设计

为了降低对传统电池的依赖,同时收集和利用汽车发动机的振动能量,设计了一种二自由度压电能量收集器和基于压电能量收集技术的自供电系统。系统主要由压电能量收集器、电源管理模块和加速度传感器组成。对压电能量收集器进行了建模、仿真和测试,得到了压电能量收集器的谐振频率和输出电压,测试结果表明该压电能量收集器前两阶谐振频率分别为105.5和124.6 Hz,并且在95~128 Hz频率范围内输出电压均在2.7 V以上,频率带宽为33 Hz。测试系统的整体功能,测试结果表明电源管理模块LTC3588-1输出3.34 V的直流电压,加速度传感器ADXL335能够正常工作。实验验证了压电能量收集技术在汽车电子领域中的潜力和可行性,为汽车电子设备提供可持续的自供电解决方案。

轴承端面振动信号原位无线无源测量方法

为解决轴承端面加速度信号的原位测量问题,设计了一种用于轴承端面原位测量的无线无源振动加速度计。采用丝网印刷技术在轴承端面集成电感线圈,利用射频反射原理,通过改变电感线圈与接收天线的距离测量轴承端面的振动信号。搭建试验平台并进行传感器性能验证的结果表明,在20~180 m/s^(2)加速度输入信号的激励下,所设计轴承端面无线无源振动传感器的输出信号与输入信号呈线性关系,传感器的灵敏度为0.120 7 mV/(m·s^(-2)),最大重复性误差不超过0.018%,可在高温高旋环境下进行陶瓷轴承外圈原位振动信号的测量。

基于ADAMS二次开发的六维加速度感知机构的性能优化

构建了六维加速度感知机构的二次开发系统,可实现不同构型和不同尺寸间的转换。给出了基频和灵敏度的计算结果,并以灵敏度为主要性能指标,提出了9-3、12-6和6-6构型的一种参数优化方法。结果显示:6-6构型的线加速度灵敏度和角加速度灵敏度分别提升了2.4倍和4.1倍;9-3构型、12-6构型的线加速度灵敏度均提升了2.4倍,角加速度灵敏度均提升了3.6倍。

面向低频振动测量的双光纤光栅加速度传感器研究

低频振动测量对地震海啸等灾害预警、地质勘探和能源开发等领域具有重要意义。针对现有FBG加速度传感器测量低频振动时灵敏度较低的问题,提出一种高灵敏度低频双FBG加速度传感器。采用十字簧片作为拾振结构,理论分析传感器的振动响应特性,给出传感器的谐振频率和灵敏度公式。建立传感单元的数学模型,对传感单元结构参数进行优化,并利用有限元仿真验证理论分析结果,最后制作传感器实物并对其进行性能测试。结果表明,传感器固有频率为65 Hz,在3~45 Hz频段具有平坦的灵敏度响应,动态范围为73 dB@10 Hz,灵敏度为1498.29 pm/g,线性度为0.9998,横向串扰为–33.99 dB,能够满足工程中低频振动检测的要求。

高g值加速度传感器动态补偿范围研究

针对传感器动态补偿后会放大高频段噪声的问题,提出对高g值加速度传感器动态补偿范围的研究。将高g值加速度传感器采用零极点相消方法进行动态补偿。仿真分析不同频带宽度系统的输出信号与理想输入信号的误差以及输出信号的信噪比。仿真结果表明:信噪比为21 dB时,最佳拓宽频带范围为原工作频带的4~12倍。对动态补偿后的高g值加速度传感器进行动态校准实验。实验结果证明:在最佳拓宽范围内,高g值加速度传感器不仅可以对输入信号无失真传输,同时还可抑制噪声。

新能源汽车永磁同步电机低频振动抑制可靠性分析

低频振动抑制由于高效便捷而被广泛应用于新能源汽车永磁同步电机中,为评估其抑制可靠性,设计新能源汽车永磁同步电机低频振动抑制可靠性分析方法,克服现有评估方法评估准确率较低的问题。基于加速度传感器与数据采集卡采集永磁同步电机低频振动抑制信号即永磁同步电机的位移跟随误差离散信号。为实现更加准确的低频振动抑制可靠性分析,需要对采集信号实施降噪处理,采用的降噪处理算法为CEEMDAN-SG联合去噪算法。设计低频振动抑制可靠性分析方法,实施新能源汽车永磁同步电机低频振动抑制可靠性分析与评估。测试结果表明,设计方法可靠性评估误差最小值与最大值均较低,说明其低频振动抑制可靠性分析准确性较高。

高速铁路路基填料原位振动测试研究

在京雄高速铁路路基修建现场,采用激振器模拟列车循环荷载,通过在不同深度、水平位置埋设可以同时测量三轴加速度和三轴欧拉角的新型传感器“SmartRock”,研究了在列车振动荷载作用下路基填料的振动特性。结果表明路基填料纵向振动是相对较小的,激振频率越接近填料固有频率,颗粒加速度幅值越大,路基填料压实效率越高;欧拉角的大小一定程度上可以反映土体的压实度,随激振频率的增加,欧拉角衰减越明显,填料颗粒越快达到稳定状态。

低频光纤光栅加速度传感器

为了摆脱电磁干扰对磁电式传感器的影响,通过对光纤光栅加速度传感器力学模型分析,建立了加速度与波长变化间的数学模型,设计了低频光纤光栅加速度传感器。实验结果表明,光纤光栅加速度传感器幅频带宽为45 Hz,横向抗干扰能力为40 dB,能够满足工业测量需要。

磁流体加速度传感器的特征参量分析

本文给出了一种磁流体加速度传感器的结构,分析了加速度传感器的频率特性,基于最小势能原理对所设计的磁流体加速度传感器进行了有限元动态建模,并得到系统的磁机械耦合动态模型,在此基础上得到了固有频率、静态灵敏度、阻尼比等特征参量,并以此为根据确定加速度传感器的结构参数。最后给出了实验结果,实验结果与理论预测基本相符。

输电导线舞动加速度传感器定位算法的研究

在工程实践中,由于在数据采集及处理中存在温度漂移、低频信号放大等问题,造成加速度信号很难精确转换成位移。笔者结合导线舞动的实际应用,提出了一种将加速度信号转换成位移量的频域分析方法,并进行了一维位移、二维位移和三维位移的实验测试。结果表明该算法精度高,可用于输电导线舞动的监测。

多晶硅纳米膜压阻超薄微梁加速度敏感结构

随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,硅基加速度传感器已经得到广泛应用。但在敏感结构设计中,普遍存在灵敏度与固有谐振频率相互制约的矛盾。为此,采用多晶硅纳米膜作应变电阻,设计了300 nm超薄微梁加速度敏感结构。这种结构的设计改善了灵敏度与谐振频率之间的矛盾,使两者乘积值提高了30余倍,从而使压阻加速度计的性能得到大幅提升。

海洋平台振动采集的超低频无线传感器设计

海洋平台结构体积庞大、构造复杂、造价昂贵,所处的服役环境恶劣,对海洋平台振动响应进行快速检测、分析、诊断和维护,已成为平台安全运营的必要措施和手段.本文结合无线传感器网络和数据挖掘技术,进行了平台快速检测超低频无线传感器的设计:首先,分析了平台振动测试超低频、快速性的要求;其次,采用模块化方法,完成了超低频传感器机理分析、微处理系统、无线系统、电源管理系统的设计,并集成为无线加速度传感器节点;最后,分析了节点软件功能,采用数据挖掘分类和预测方法来加以实现.所设计无线加速度传感器节点,具有超低频、高分辨率的特性,能够满足海洋平台结构振动响应数据的精确和快速测量与诊断需求,具有很好的应用前景.

机床振动信号数据采集系统设计

为降低机床振动信号采集的成本,以低功耗ATmega16单片机为核心搭建了一套信号采集系统。采用AD7655模数转换器和单片机采集ICP加速度传感器的信号,通过RS232串口通讯将信号传递给计算机,并在LabVIEW平台下对采集的数据进行显示和处理。利用该信号采集系统,实现了在LabVIEW环境下,通过单片机采集机床低频振动信号。

基于RFID加速度传感器标签的导线舞动在线监测

针对目前各种导线舞动无线监测方式存在高功耗、高成本和不适于长期监测的缺陷,提出了一种基于射频识别(RFID)加速度传感器标签的导线舞动长期在线监测的设计方案,设计了一种RFID加速度传感器标签结构,因其工作在无源模式下,可以实现导线舞动的长期在线监测。介绍了加速度信号的处理方式,提出了基于小波变换的趋势项去除算法。在实验室环境下,对加速度传感器标签进行了通信性能测试和模拟导线舞动监测实验。测试结果表明:标签通信性能良好;模拟实验结果表明:经过处理后得到的位移信号能够准确反映模拟导线的舞动情况,实现了导线舞动的在线监测。

压阻式高固有频率Z轴加速度敏感结构

基于微机电系统(MEMS)技术的加速度传感器因其性价比高、易于集成化而得到广泛应用,但在普通MEMS加速度敏感结构中仍然存在灵敏度和固有频率相互制约的弱点。为此,文中优化设计了一种压阻式新型加速度敏感结构,该结构在弹性梁加质量块的基本结构上引入了敏感微梁,在保证高灵敏度的同时,显著提高了固有频率。其灵敏度与固有频率的乘积可比普通MEMS加速度计提高25倍以上。

舰船波浪运动模拟平台加速度数据检测与处理

在基于加速度计阵列的舰船波浪运动检测方法中,为了解决将加速度积分成速度与位移这一工程难题,构建了加速度数据检测船舶波浪运动模拟试验系统,通过对加速度计零漂动态过程特性和统计规律的分析,选择了合适的加速度计。通过对检测的加速度数据进行傅立叶变换和频谱分析建立了仿真加速度函数,分析了检测的加速度数据简单时域积分中的直流分量、积分常数项、低频分量和高频分量的影响及消除措施。提出了频域滤波后时域积分处理方法和频域通带滤波的积分处理方法。结果表明:频域通带滤波的积分处理方法可对舰船波浪运动检测的加速度有效地积分成速度和位移。

稠油油井出砂监测室内模拟研究

针对海上稠油油井出砂监测装置进行了研究,设计了一种室内稠油出砂监测实验系统,并研制了易于传感器感受出砂振动信号的一次仪表装置,研发了出砂信号采集分析系统。出砂监测过程中利用压电加速度传感器识别砂粒撞击一次仪表引发的高频振动信号,采用动态信号处理方法对出砂信号进行时域和频域分析等。在实验室条件下,进行了不同含砂量的稠油(黏度大于100 mPa.s)出砂监测实验,取得了非常好的效果。实验结果表明:在砂样粒度、携砂流速等固定的条件下,随着含砂量的增加,出砂振动信号的均方根值、功率谱幅值、方差值等信号特征值不断增大。

压电式加速度传感器安装谐振频率分析

介绍了YD-1型压电式加速度传感器与CZ-4型磁座构成的磁座安装测振系统的安装谐振频率。给出了磁座安装测振系统受力分析及建立系统力学模型的一般方法,计算了该系统的谐振频率,并就磁座质量及剩磁大小对安装谐振频率的影响进行了讨论。