厚度渐变结构介电性能测试用变间距叉指型相邻电容传感器设计

针对厚度渐变高分子结构介电性能检测问题,设计一种变间距叉指型相邻电容传感器。研究不同叉指个数和极板覆盖率对等间距叉指相邻电容传感器信号强度和穿透深度的影响,确定了单对叉指单元的宽度范围;研究单对叉指单元参数对相邻电容传感器性能的影响,得到单对叉指单元传感器的穿透深度;根据待测结构厚度变化规律,对组成叉指传感器电极的单个叉指单元的宽度和间距进行了优化设计,设计出变间距叉指型相邻电容传感器。仿真和试验结果表明,变间距叉指型相邻电容传感器的信号强度和灵敏度优于等间距传感器,该传感器更适合渐变厚度结构材料的介电性能检测。

传感器位置对狭长空间定位精度的影响

根据室内或井下巷道定位中传感器网络的覆盖特点,以隧道为例,提出了狭长空间三维完全覆盖方案。同时,基于到达时间差(TDOA)定位技术,选取精度因子(DOP)作为精度评价指标,分析了传感器间距增大或缩小时,DOP值和定位精度的变化规律。研究表明,定位精度取决于传感器感知半径、狭长空间宽度和传感器间距等因素。模拟线形隧道环境下传感器布设实验表明,依据传感器位置变化前后的DOP值变化规律,提供传感器布设优化方案,可以显著提高狭长空间定位精度和可靠性。

基于两步有效配置法的传感器优化布置

近年来,世界各国都在积极开展对结构进行健康监测的研究,提出了许多种传感器优化配置方法,但在传感器数量优化上考虑得比较少。为解决传感器数量优化的问题,本文提出一种同时考虑数量和位置优化的传感器布置算法——基于两步有效配置法的传感器优化布置方法。该法首先通过弹性波传播原理确定特定结构的传感器布置极限间距并初步确定检测所需传感器数量,然后采用有效独立-驱动点残差法并将传感器布置极限间距作为该法的一个约束条件对传感器进行优化布置。针对特定检测系统,以桥梁结构Benchmark模型为例,验证了上述传感器两步优化配置法的有效性。计算表明,该法能有效地解决传感器优化配置问题。

阵列中的电场传感器一致性研究

在电场中工作的阵列电场传感器之间会产生相互干扰,从而影响电场测量精度。传统的解决方法是增大传感器间距,但该方法不适用于有限的空间。针对该问题,文中提出了一种带屏蔽环的电场传感器。通过屏蔽环可以减少传感器间的相互干扰,从而提高传感器的一致性。首先,通过在均匀电场下对两个带屏蔽环的传感器进行仿真得到其上极板平均场强的差值;然后将传感器换为等面积不带屏蔽环的传感器进行取差。仿真结果表明,带屏蔽环的传感器一致性高于不带屏蔽环的传感器。通过改变屏蔽环的宽度,从1~6 mm仿真得到使传感器一致性最高的屏蔽环宽度为5 mm。按照仿真结果,利用PCB工艺制作传感器,并设计调理电路。最终将传感器进行标定,得到较高的灵敏度43.215 mV/kV·m-1以及拟合度0.9991。

辊形测量中采样策略的研究

采用误差分离技术,在均匀采样的前提下进行辊形测量。本文对辊形测量中的采样策略做了深入的研究。采样策略包括采样点数的选择和传感器间距的设定。不但从理论角度,应用概率论方法求得了采样点数的大小范围,还考虑了后续滤波处理时参数设定对采样点数的影响。在设定传感器间距时,从曲线插值和统计分析这两个方面进行了综合考虑。最后得出了最优的采样策略。

实用高性能机车涡轮增压器转速测量新方法

采取微电压多级限幅放大电路、整形措施,有效改善了传统增压器转速测量中传感器的安装使用条件;结合单片机采样周期自调节频比测频法,使增压器转速测量精度与速度有了针对性提高,且调节方便灵活。经试用,充分验证了这一方法的实用性和有效性,也为增压器转速车载测量提供了一条新的思路。文中介绍了转速信号的处理、测速原理及实现方法,并对测量结果做了分析。

外骨骼机器人人体姿态解算算法研究

外骨骼机器人的人机协同控制因其自身特点,具有较大难度;目前,虚拟力矩控制是一种较为常见的控制方式,但其基于物理特性以及运动学参数预测人机作用力的原理决定了该方法必须依靠极其精确的惯性系参数预测才能实现(假设系统关节处无摩擦),大量的系统动力学方程运算也给控制器带来了较大负担;针对该问题提出了一种基于位置随动的控制算法,通过在人机接触点直接引入激光流式间距传感器测量人机(外骨骼)间距信息,结合外骨骼姿态信息计算由人体各关节角度构成的人体姿态,作为外骨骼随动的目标值,进而计算人体末端位置,最终解算出能达到同样末端位置的外骨骼姿态;该方法具有运算量下、稳定性好、控制精度高等特点。