VTI开发出加速度和角速度传感器集成于一体的IMU用综合传感器

芬兰VTI科技公司目前开发出了单封装内集成三轴加速度传感器及单辅角速度传感器（陀螺仪）的运动传感器。通过结合使用三轴加速度传感器及角速度传感器，可检测出细微的动作。该产品主要面向高精度产业设备，而非消费类产品。

整合三轴线性加速度和角速度传感器的惯性传感器摸块

这款新产品是6个自由度的iNEMO传感器模块，较意法半导体现有产品尺寸缩减近20％，为今天空间受限的消费电子应用（如智能手机、平板电脑等便携式电子设备）带来先进的运动感应功能，让设备厂商能够研制出外观设计更加纤薄时尚的电子产品。

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。

加速度传感器的振动筛螺栓松动故障诊断系统

针对GLS10型直线振动筛弹簧紧固螺栓松动故障,结合软件LABVIEW和NIUSB-6363数据采集卡,构建一种基于加速度传感器的振动筛螺栓松动故障诊断系统。通过拧松固定螺栓个数的方法,模拟振动筛弹簧悬臂梁固定端松动故障。结果表明:当振动筛悬梁臂固定端松动时,其最大振幅明显减小,其幅度为原先幅值的53%,可以有效判断故障类型;当故障类型相同、故障程度不同时,分析得到的加速度信号图谱互不相同,且振幅差异明显,可根据振幅的阈值来判断螺栓松动的故障程度。

压阻式加速度传感器动力学响应分析与验证

面向极端环境下压阻式加速度传感器的冲击动力学响应特性分析的需求,对其封装体结构建立多自由度动力学响应模型,利用矢量法并结合MATLAB软件进行数值求解,获得其敏感结构位移响应曲线,与霍普金森杆实测结果对比,表明该响应模型可有效表征受迫振动中加速度传感器敏感结构的动力学响应过程,为MEMS高量程加速度传感器的优化设计提供理论参考。

压电加速度传感器电激励自校准方法研究

为解决加速度计难以实现定期校准、校准成本高、难以满足长期工作需求等问题,对带有驱动端口的压电加速度传感器的自校准方法进行了研究。利用振动台校准方法以及基于驱动压电元件的逆压电效应,通过对传感器驱动端口电激励可实现驱动压电元件的转换灵敏度测试,并实现加速度计的现场原位校准。将校准结果与振动台校准方法的校准结果进行对比,实验结果表明,在频率范围5~10000 Hz,自校准灵敏度结果与振动台灵敏度校准结果一致,误差在±2%以内,验证了该方法的有效性。

长寿命压电加速度传感器寿命试验及评估技术

针对长寿命传感器寿命评估困难的问题,本文提出一种长寿命压电加速度传感器产品寿命和可靠性评估方法。通过对压电加速度传感器产品进行物理特性、电特性、环境特性和应力分析,确定其失效判据,根据特性分析和应力分析确定敏感元件并制定试验方法为温度-振动复合应力试验,进行两因素两水平正交试验设计,测量产品试验中常温零点输出并绘制曲线,对曲线进行线性拟合外推产品伪寿命数据,代入广义对数线性模型并求解模型参数,最终计算得出产品正常应力的可靠寿命。确定产品正常工作应力95 %可靠性寿命在25年以上,满足各应用场景对产品的寿命和可靠性要求。得出结论温度振动复合应力试验及其数据分析方法能有效评估长寿命压电加速度传感器寿命和可靠性指标,在工程实际上有一定参考和实践意义。

基于加速度传感器的电梯多参数检测仪设计

轿厢运动参数、振动舒适度、制动性能参数、异常振动频率、倾斜角等多个参数的现场检测对确保电梯安全稳定运行具有重要意义。传统模拟量输出型加速度传感器由于体积大、集成度低,较难实现电梯的多功能、多参数检测需求。基于微机电系统三轴加速度传感器和高性能单片机,开发了电梯多参数检测仪。该检测仪包括三轴加速度无线测量模块和智能终端应用程序。现场应用表明,该检测仪可实现电梯速度及加速度测量、轿厢振动舒适度测量、自动扶梯梯级和扶手带振动舒适度测量、电梯制动参数测量、异常振动源追溯等功能,可广泛应用于电梯安装、维保、检验、抽查、事故调查等测试场合。基于微机电系统加速度传感器的仪器设计思路可为类似机电类设备的安全检测提供有效参考。

压电式加速度传感器灵敏度对随机振动试验过程控制影响研究

压电式加速度传感器基于内部结构体特有的压电效应,可实现加速度信号转换成对应电荷变化量,广泛应用于振动试验控制与测量领域。作为振动试验控制系统中实时信号采集反馈的重要环节,传感器灵敏度直接决定随机振动试验控制与测量的准确性。本文基于苏试DC-6000-60电动振动台与美国SignalStarDP-760数字式振动控制仪等组成的试验控制系统,研究表明试验控制过程中电荷放大器内传感器灵敏度值设置偏差,控制仪拟合生成的控制频谱曲线表面上符合规定试验条件,但实际已导致航天产品在随机振动试验过程中过试验或欠试验。

基于加速度传感器的倾斜监测仪设计及测量误差补偿

本文针对地质灾害中常见的山体滑坡问题,提出了一种基于加速度传感器的倾斜监测仪设计方案。该监测仪采用无线通信技术,具备低功耗特性,能够实时获取被测点的加速度和倾斜角度数据。实验结果表明,该监测仪在误差补偿后能够提供较高的测量精度,满足地质灾害监测的需求。此外,该设计方案在成本、功耗、通信距离和可靠性等方面表现出较好的综合性能,应用前景广泛。

基于手机加速度传感器的高精度计步器设计

随着人们对手机计步功能的需求越来越高,采用传统计步器已无法满足实际需求。为满足某些情境下对精确计步的需要,设计一个基于Android 6.0系统的高精度计步器软件。该软件的功能较为简洁,除基本的计步控制之外,设计了基于选项卡的配套界面。实验结果表明,该计步器软件的计步精度较高,抗干扰能力强,可以满足高精度计步的任务需求。

电容式加速度传感器下电梯制动器制停时间预测算法

电梯制动器制停时间的预测需要大量的实时传感器数据,由于受到噪声和不准确度等因素的影响,存在数据稀疏性和不完整性的问题,导致预测精度与效率较低。为此,提出电容式加速度传感器下的电梯制动器制停时间预测研究。采用电容式加速度传感器实时采集电梯制动器制停过程中的加速度数据;对采集的数据进行二阶正反馈带通滤波处理,消除可能存在的噪声或不必要的频率成分;利用傅立叶分析技术对加速度数据进行误差补偿处理,以减少由于传感器本身或其他因素引起的误差对制停时间预测的影响;基于已经滤波和误差补偿过的加速度数据,结合牛顿第二定律可以估算出电梯制动器的制停时间。经实验证明,设计方法预测平均百分比误差小于1%,预测耗时短于1ms,可以实现对电梯制动器制停时间高精度快速预测。

平转施工桥梁转体角速度及角加速度合理取值分析

关于水平转体施工桥梁的转体角速度限值问题存在较大的争议,现有标准提出的0.01~0.02 rad/min的平转角速度限值偏于保守,造成部分转体桥无法在正常的铁路天窗时间内完成转体,而一些工程实际采用的转速大幅超过现有标准,但并未对结构安全造成任何影响。本文对转体角速度和角加速度与结构效应的对应关系进行理论分析,对国内相关研究成果进行归纳总结,并结合襄北编组站大桥的模型试验数据,按照转体悬臂长度提出转体角速度和角加速度合理取值范围。推荐取值为:悬臂长度不大于40 m时,角速度宜控制在0.05 rad/min以下;悬臂长度大于80 m时,角速度宜控制在0.025 rad/min以下;悬臂长度在40~80 m时,转体角速度的上限值可内插取值;转体角加速度宜控制在2.2×10^(-5)~4.2×10^(-5)rad/s^(2)。

基于F型梁的光纤光栅加速度传感器

为满足悬臂梁式传感器测量带宽大、灵敏度高的需求,采用F型梁增敏结构设计了一种光纤光栅加速度传感器。首先推导出传感器的谐振频率和灵敏度公式,在此基础上使用MATLAB优化传感器参数,并利用ANSYS对传感器进行模态分析和谐响应分析,得到了传感器的模态振型图以及两种不同阻尼比条件下的幅频响应,仿真结果与理论计算基本一致。制作了2个传感器实物,对直接封装的传感器1和填充硅油后封装的传感器2进行了幅频响应、灵敏度特性和横向抗干扰能力测试。实验结果表明:传感器1的谐振频率约为168 Hz,测量带宽为1.5~50 Hz,灵敏度系数为159.84 pm/g,横向抗干扰度为9.88%,谐振频率和灵敏度理论值与实际值误差分别为0.93%和3.29%;填充硅油后的传感器2的测量带宽为1.5~100 Hz,灵敏度系数为133.57 pm/g,横向抗干扰度为8.1%。实验证明在传感器内部填充硅油可以增大传感器工作带宽,提高横向抗干扰能力。

三角剪切型压电加速度传感器固有频率计算及优化

针对应用于高温环境的剪切型压电加速度传感器,建立了固有频率的计算模型,研究了刚度和几何结构参数对加速度传感器固有频率的影响。研究结果表明:该模型计算结果和有限元仿真结果基本一致。三角支柱的法向刚度对传感器整体刚度的影响最大。中心支柱的几何尺寸对固有频率影响最大,质量块的长宽以及压电片高度对固有频率也有较大影响。优化后的传感器实物样品,固有频率较优化前实现了约20%的提升,符合理论变化趋势。该计算模型和计算结果有助于优化三角剪切型压电加速度传感器。

基于圆弧摆线铰链的双光纤光栅加速度传感器

针对桥梁加速度传感器原位校准时标准传感器的选取问题,提出了一种基于圆弧摆线铰链的双光纤光栅加速度传感器。通过力学模型分析传感器谐振频率与灵敏度,根据桥梁原位校准要求对传感器结构进行参数优化,并进行静应力分析、模态分析和谐响应分析,最后制作传感器实物并进行标定。实验结果表明:传感器谐振频率为460 Hz,灵敏度约为43 pm/g,横向干扰能力程度5.7%,可用于桥梁上加速度监测。

六维加速度传感器标定平台的设计与仿真研究

针对现有的多维运动平台无法满足六维加速度传感器标定要求的问题,设计了一种能够输出4种运动模式的六维标定平台。建立了该标定平台的虚拟样机,并通过仿真实验,分析了4种典型构型的六维加速度传感器在不同标定模式下的输入-输出关系。实验结果与传感器系统正向动力学的理论计算值一致,验证了标定平台的有效性,为后续解耦算法的优化奠定了理论基础。运用VB和SolidWorks软件开发了标定平台三维模型的二次开发系统,确保了标定平台能够在4种运动模式之间进行快速切换,并实现自动仿真,提高了模型的开发效率。

高低温环境对三轴高g值加速度传感器灵敏度变化影响研究

针对高低温环境对高g值加速度传感器灵敏度影响机理不清的问题,通过建立两端固支的敏感单元数学模型,得到了传感器灵敏度与敏感单元纵向应力、横向应力的关系。通过热-力耦合仿真分析得到了传感器灵敏度与温度间的关系,在-40℃~50℃范围内,传感器灵敏度随温度的增加而减小,且在-40℃~20℃范围内灵敏度变化较快,在20℃~50℃范围内灵敏度变化较慢。通过传感器高低温试验得到高低温环境下传感器灵敏度数据,-40℃条件下灵敏度大小为0.523μV/g;50℃条件下灵敏度大小为0.516μV/g。与仿真结果进行对比,验证了温度变化对传感器灵敏度的影响规律,为提升高g值加速度传感器在高低温环境下测量精度具有理论参考意义。

基于MEMS加速度传感器的行星齿轮箱故障诊断技术研究

行星齿轮箱广泛应用于直升机、风力涡轮机和重型工业机械的传动系统中。由于结构复杂的行星齿轮箱在系统中的作用非常重要,一旦发生故障可能导致整套系统停摆,造成重大经济损失,实时监测行星齿轮箱状态的必要性日益受到关注。因为行星齿轮箱载荷变化引起齿轮啮合激励的变化,同时信号的传递路径也较长,导致使用传统方式安装在机器箱体上的加速度传感器在行星齿轮箱故障诊断方面的准确性较低。随着低成本、低功耗MEMS技术的发展,MEMS加速度传感器可以直接安装在转轴上,这种测量方式可以直接测量激励源,获得高质量的数据,更准确地评估旋转机械的动态特性。本文研究了安装在行星齿轮箱低速输入轴转子上的MEMS加速度传感器的信号特性,并结合VMD算法对数据进行分解,研究结果表明:通过研究转子上加速度传感器信号频谱特征频率,可以准确地识别行星齿轮箱的不同故障,为行星齿轮箱的初级故障诊断提供一种可靠且低成本的方案。

加速度传感器对重力仪振动补偿效果分析

为分析加速度传感器对重力仪的补偿效果,基于NIM-3C绝对重力仪搭建了平台式重力测量实验平台,并用激光测振仪输出信号作为标准信号,通过实验标定了平台式重力测量环境下MSA1000A-02、991B、INV9832-50三种不同型号的加速度型传感器的振动采集性能。实验结果表明,为保证平台式重力测量环境下的重力测量不确定度达到mGal量级,加速度计引入的测量不确定度应在百μGal以内。在平台式重力测量工况下,传感器MSA1000A-02和激光测振仪所测振动(标准信号)的拟合二次项系数极差为2.94μGal,满足平台式重力测量环境的不确定度及带宽等的要求。