电磁力平衡传感器的磁缸温度稳定控制方法研究

未温度补偿过的电磁力平衡传感器温度漂移达200×10-6 g/℃,远不能满足万分之一克及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了电磁力平衡传感器磁缸温度变化对传感器输出的影响,根据传感器结构及热传递路径,设计了一种基于高精度数字温度传感器的温度检测模块;利用正弦波信号在线圈上做功发热但产生电磁力合力为零的特点,提出了一种基于脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制的电磁力平衡传感器磁缸温度稳定控制方法。该方法根据磁缸温度变化量以及加载物体质量大小,不断地调节PWM输出的占空比,控制正弦波信号导通时间,改变线圈的发热量,实时调节磁缸的热平衡。实验研究表明,基于电磁力平衡传感器的电子分析天平应用上述研究方法后,温度漂移降低至15×10-6 g/℃,有效地改善了传感器温度稳定性,大大降低了天平温度漂移补偿的难度。

电磁力平衡传感器非线性的温度影响与补偿

电磁力平衡传感器的非线性输出主要由动圈附加磁场的影响产生,且随温度变化较大,远不能满足0.1 mg及以下分辨力的电子天平分析称量要求。分析了电磁力平衡传感器非线性产生机理,细致探究了温度对非线性输出的影响,提出了基于双磁钢的新型电磁力平衡传感器温度补偿方法,利用磁路结构的对称性将动圈产生的附加磁场分为上、下两部分形成对消,大大降低了传感器非线性输出。在单温度点下通过对传感器进行非线性校正,能快速、有效地减小补偿误差。实验结果表明,本文采用上述方法研制的电磁力平衡传感器在20℃温度下进行校正后,在温度范围为10-30℃、温度变化速率小于0.3℃/h的恒温室中进行量程50 g、分辨力0.01 mg的半微量分析称量,传感器的示值误差峰值不超过0.05 mg,大大降低了非线性补偿的计算复杂度。

基于镜像脉冲的电磁力平衡传感器控温方法

电磁力平衡传感器因温度变化引起的示值漂移误差达-40.3 mg∕℃,远不能满足分辨力为0.1 mg及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了温度对脉冲电流工作模式下电磁力平衡传感器输出误差的影响,根据传感器结构特征及散热方式,设计了一个PT1000高精度温度检测模块,利用等幅正、负脉冲且脉宽可调时动圈发热改变但平衡状态不变的特点,提出一种基于脉宽调制器(PWM)镜像脉冲的电磁力平衡传感器温度控制方法。该方法消除了因不同质量物体加载动圈发热不恒定引起的传感器输出误差,根据外界环境温度引起的传感器温度变化量,同步进地调节镜像脉冲的2个死区时间,实时改变动圈发热功率,维持传感器温度稳定。实验研究表明,采用上述研究方法后,电磁力平衡传感器漂移减小至3.1×10^(-6)g∕℃,有效降低了天平温度漂移补偿算法的难度。

电磁力平衡传感器的永磁体性能影响与改善方法

永磁体磁性能的稳定性直接影响电磁力平衡传感器的精度 ,其自动补偿具有重要意义。文中分析了永磁体磁性能的时间、温度、外磁场、腐蚀、冲击、振动等因素影响 ,介绍了改善电磁力平衡传感器永磁体性能、克服上述因素影响的老化方法与补偿方法 ,实际应用表明这些方法是切实可行的。

基于力平衡传感器测试高速铁路桥梁动挠度

针对动转角积分法间接地测试高速铁路桥梁动挠度需要高准确度的传感器测得梁体的横向动转角,提出一种基于高精度的力平衡传感器间接测试高速铁路桥梁动挠度的方法,该文选择合适的小波提升分解方法,从高精度力平衡传感器的输出信号中提取出有用的超低频转角信号,实现基于高精度力平衡传感器间接测试大跨度铁路桥梁动挠度。实测对比试验表明:此方法测试高速铁路桥梁的动挠度的精度可达毫米级。相比其他方法,该方法不需要静态参考点,可以测试任何条件下的桥梁动挠度。

一种新型的提高电磁力平衡传感器精度的方法

本文利用BP网络较强的非线性映射能力,提出用BP网络与传感器相结合的方法来提高电磁力平衡传感器的精度。

ARM电磁平衡传感器系统设计

采用高速精准的质量检测技术,是提高生产效率和自动化程度的有效途径之一。文中研究了基于ARM7单片机的电磁平衡传感器系统的工作原理和实现方法,包括系统的设计思想、设计原理、机械部分设计、电路硬件组成及软件流程。该系统实现了电磁平衡传感器的去初重、高精度及快速响应的功能。整个系统应用电磁力反馈平衡零位法原理,采用单片微处理器进行实时控制和数据处理,实现了质量检测的高速化、数字化、智能化,可以满足各种产品质量检测的需求。

无需不平衡传感器的防护热板法导热仪校准方法研究

针对不平衡传感器的使用导致防护热板法导热仪机械结构和电子系统复杂、装配和调试十分困难、成本高昂等问题,提出了一种无需不平衡传感器的防护热板法导热仪校准方法。通过使用国家标准样品对仪器进行标定,得到施加至护板温度偏移量的拟合公式,从而抑制温度不平衡误差,实现导热系数的准确测量。实验结果表明,校准后的仪器测得的导热系数相对误差在±2%以内,验证了该校准方法的有效性和可行性,为无需不平衡传感器的防护热板法导热仪的研发提供了一种思路。

基于RBF神经网络对电磁力平衡传感器测量精度的研究

本文介绍一种利用径向基函数(RBF)神经网络改善传感器精度的新方法。RBF网络具有良好的非线性映射能力,能以任意精度逼近任何非线性函数。本文利用RBF网络较强的非线性映射能力对电磁力平衡传感器进行温度补偿,实验表明该方法实现了传感器高精度的温度补偿。

无方向性力平衡加速度传感器设计

在传统力平衡加速度传感器技术基础上,通过增加低截止频率的高通滤波电路方法,设计出一种新型无方向选择性的力平衡加速度传感器,使其既可以用来测量水平向低频振动信号,也可以用来测量垂直向低频振动信号。

数字化力平衡加速度传感器设计与应用

在传统模拟式力平衡加速度传感器技术的基础上,通过改进传感器机械结构、内嵌高精度采集器等方法,设计了1款数字化力平衡加速度传感器。针对传感器中三通道模数转换要求完全同步、高分辨率、高采样率等技术难点,本文选用高精度ADS1294模数转换器,以同1个驱动信号完成三通道同步模数转换,实现低干扰、高分辨率的模数转换;采用高速ARM微处理器对模数转换数据进行大容量数据存储、高速数据通讯、数据处理、波形显示和电源管理;采用高精度线性电源芯片作为可开关控制的高精度电源,实现仪器整机低功耗管理。该数字化力平衡加速度传感器实现了大动态测量范围、三通道同步数据转换、高达1000Hz的采样率,且具有网络通讯接口等功能。

MEMS力平衡加速度传感器以测量误差最小为目标的控制算法

力平衡传感器(FBA)测量加速度是由反馈控制力与外界惯性力平衡时的控制力计算得到的,力平衡控制算法是力平衡传感器的核心.传统控制算法多以敏感元件偏移平衡位置最小为目标,限制了力平衡加速度计的测量精度和适用带宽.本文以MEMS力平衡传感器为对象,提出了一种以测量误差最小为目标的力平衡加速度计最优控制算法.引入测量误差新变量,将难以处理的力平衡控制转化为以响应最小为目标的经典控制问题,在此基础上获得了最优控制力的解析表达式,实现了对未知加速度信号的实时高精度检测.分别针对三种不同类型的输入加速度信号(阶跃、周期和随机)进行检测仿真,发现提出的算法能够准确地检测各类输入加速度信号,测量信号频带达kHz量级,同时在该控制算法下敏感元件的振动响应也得到有效控制,保证了加速度传感器的大动态范围.研究成果可为高精度和宽频带力平衡加速度传感器的研究提供基础.

力平衡式加速度传感器的性能评价方法

以SLJ-100型力平衡式加速度传感器为例,介绍了力平衡式加速度传感器的工作原理及系统动力方程.基于系统动力方程,计算了功能试验响应及频率响应,以功能试验为基础,建立一套确定传感器固有频率及阻尼比值的方法.分析试验结果表明,阻尼比值对传感器的幅频特性及相频特性具显著影响,其最佳选择范围为0.68 ～0.70.最后以传感器的自振特性及性能评价为基础,提出了基于功能试验的力平衡式加速度传感器的性能评价方法.

力平衡加速度传感器设计分析

介绍了差容式力平衡加速度传感器的工作原理,推算了该传感器的运动方程,并推导出力平衡加速度传感器的自振频率、阻尼参数、幅频响应的计算公式,得出了传感器中质量块质量m、比例电阻R、微分电容C直接决定传感器的自振频率、频带宽度和传感器的输出灵敏度。

基于不完全信息博弈的传感器网络能量平衡路由

针对无线传感器网络能耗不均匀的问题,提出了一种基于博弈论模型的能量平衡路由(Game theory-based energy balance routing,GTEBR)算法.GTEBR算法通过引入仲裁机制及自信概率,将不完全信息的静态博弈转换为完全但不完美的信息静态博弈,采用静态博弈的方法解决问题.本文设计了适合传感器节点的解算机制,并对采用GTEBR算法后的传感器网络纳什均衡的存在性作出了证明.最后仿真实验表明,采用GTEBR算法具有良好的收敛性以及很好的性能.

便携式力平衡加速度传感器检测装置研究

在对力平衡加速度传感器结构及工作原理研究的基础上,提出一种便携式力平衡加速度传感器简易检测装置的设计方案,方案符合数字强震动数字加速度仪(DB/T10-2001)行业标准,且经实验验证,切实可行。

基于模糊灰色理论单轴力平衡式倾角传感器可靠性的评价

由于单轴力平衡式倾角传感器各影响因素之间存在模糊灰色特征,采用传统的评价方法很难对其进行正确的评价。本文利用模糊灰色理论,构建了基于模糊灰色理论单轴力平衡式倾角传感器可靠性评价模型,经过实验研究证明了该方法具有评价方法简单、评价精度高等特点,特别是对模糊灰色多因素问题的评价更具有特色。

采用磁平衡霍尔传感器的电磁阀精确控制方法

本文提出了一种电磁阀的精确控制方法。这种方法采用了磁平衡式霍尔电流传感器作为电流取样元件,并采用直接电流比较法用于一通用电磁阀测试系统。应用表明,基于以上方法的电磁阀驱动电流发生器具有电流控制精度高、动态响应快、性能稳定等优点,能准确产生各种电流波形,适用于各种快慢开关电磁阀和比例电磁阀的精确控制。

力平衡式传感器在力测试系统实验的应用

将力平衡式传感器应用于力测试系统实验 ,可使测量精度、灵敏度和稳定性等指标大大提高。文章阐述了将涡流传感器。

智能型力平衡加速度传感器设计

基于传统式力平衡加速度传感器技术，在传感器内部嵌入先进的高精度模数转换器、具有多接口扩展功能的ARM微控制器，设计了一款具有串口、USB口、网口、无线WiFi接口连接方式、支持SD卡大容量存储、液晶触摸屏操作和红外电源遥控管理的低功耗、智能型、24位数字输出的力平衡加速度传感器便携式一体机。