基于微形变分析的电容式MEMS加速度计温漂误差精密估计方法

针对传统的电容式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)加速度计(capacitive MEMS accelerometers,CMA)温漂误差(temperature drift error,TDE)补偿方法存在非精准溯源TDE致使TDE估计精度低、反复尝试估计模型构型导致构建过程复杂繁琐的问题,提出基于微形变分析的CMA TDE精密补偿方法。首先,通过微形变分析内部结构精准溯源TDE,基于径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)构建改进型TDE精密估计模型;其次,基于专家经验和模糊理论提出Expert-Fuzzy辅助决策下TDE估计模型辨识方法,为改进模型提供有效的构型指导;然后,设计升温试验测试CMA,构建传统模型和改进模型并通过对比其输出偏置稳定性评估TDE估计性能。实验结果表明,改进模型构建过程大大简化,补偿后CMA偏置稳定性提升约35%。本方法能够更加精准地估计TDE,有效解耦硅基材料的温度依赖性并提升CMA的环境适应性。

砼结构抗滑桩微形变监测系统的设计与应用

研究砼结构抗滑桩微形变监测系统,对多通道高压激振、拾振等采集电路模块进行设计,提出了“风光互补”的供电和数据的本地、远端冗余存储的系统可靠性保障方案,在内蒙古某露天铁矿边坡滑坡治理工程中的砼结构抗滑桩健康监测应用表明,本文提出的砼结构抗滑桩微形变监测系统能稳定可靠地对砼结构抗滑桩的应力、形变等进行监测,提高了砼结构抗滑桩监测的实时性和科学性。

基于调频连续波的地基干涉合成孔径雷达微形变监测实验平台

地基干涉合成孔径雷达具有测量精度高、测量距离远、全天候等特点,适用于大坝、桥梁的微形变监测。该文搭建了基于调频连续波的干涉合成孔径雷达系统实验平台,通过干涉测量原理构建模型分析回波信号,改进成像及形变监测算法,提高系统监测能力。搭建滑坡位移形变模型,验证系统设计和形变测量方法,实验测量结果与实际移动值相差0.11 mm,误差在规定范围内,满足系统性能要求。

轴承微形变检测方法研究

轴承是支持机械工作的重要部件,对其质量的评估和微形变的检测有着重要研究意义。文章主要针对机械工业用途的轴承工件进行计算机视觉检测,通过系统的规划与检测算法研究来检测轴承工件的微形变。对边缘进行拟合检测时,先对图像进行非线性对数灰度变换预处理,改进的Hed网络先轴承边缘进行特征提取,应用Canny算法的非极大值抑制技术来过滤掉非边缘像素,将模糊的边界变得清晰,然后再对处理后的图利用Hough变换进行圆拟合以及边缘像素点提取,最后通过全象限分割算法。通过算法判断比较特征图像边缘像素点和设定值之间的差异,通过阈值判断来检测轴承工件是否发生形变。

地基SAR基坑微形变监测方法研究

地基SAR作为一种新型地面遥感技术,因其高精度、全天候、设站灵活、实时连续观测等特点,在微形变监测领域具有广泛的应用前景。在深入研究了地基SAR微形变监测关键技术问题的基础上,结合基坑监测特点,采用加权圆周中值滤波去噪,提高干涉图信噪比,削弱噪声引起的相位差;提出了基于PSC网的气象改正,减小气象扰动影响,削弱大气相位差。并将改进方法应用到基坑监测实验。实验结果表明,通过加权圆周中值滤波和PSC网的气象改正有效地削弱地基SAR基坑监测中噪声和大气引起的相位变化,实现了亚毫米级的监测精度。为验证地基SAR监测的准确性,利用高精度全站仪进行了同步观测,监测结果表明二者高度一致,进一步说明了地基SAR技术用于基坑微形变监测的可靠性和可行性。

电力变压器短路微形变累积效应试验

针对电力变压器运行中有承受多次短路的可能性,根据短路时变压器线圈的受力状态,设计了拉伸、翘曲、弯曲等3种简易试验方案,以研究变压器的短路微形变累积效应。试验结果表明:铜材的拉伸、翘曲微形变与累积次数之间呈指数型函数的关系;弯曲形变不会随着累积次数增加而出现明显的变化,但试验后会出现明显的回弹现象。

磁性液体薄膜微形变的磁控研究

针对磁性液体薄膜在MEMS加工领域作为光刻掩膜的应用,为获得磁性液体薄膜在磁场作用下的微形变规律,设计了一套磁场下磁性液体薄膜微形变的磁控测试实验台,并从磁场强度、磁性液体种类、磁性液体中磁性颗粒质量分数、磁性液体量和磁场梯度五个方面对其微形变特性进行实验研究。利用磁性液体薄膜形变高度和半径两个参数对其微形变效果进行了评价,实验结果表明:磁性液体薄膜凸起高度与磁场强度平方呈正比;基载液密度低的磁性液体凸起高度大;烃基磁性液体在磁性颗粒质量分数为25%时形变效果最好;磁性液体在达到一定的体积后其凸起高度几乎不变;磁场梯度越大,其凸起高度越明显,形变图形越佳。

矩阵磁场作用下磁性液体薄膜的微形变

在对磁场作用下磁性液体薄膜微形变的影响因素进行分析的基础上,设计了一套磁性液体薄膜微形变测试装置,利用永磁体与电磁线圈相结合作为磁源实现了矩阵磁场的微型化和形变所需梯度,借助摄像装置观测记录磁性液体薄膜微形变的实时图形。通过ANSYS软件仿真分析确定了矩阵磁场的最佳磁源距离,实验研究了矩阵磁场的磁极布置方式、磁性液体的量对其薄膜微形变图形的影响。实验结果表明：对于4×4的矩阵磁场,当磁源相距3.5-4mm、磁极同侧相邻同极布置、磁性液体体积为0.6mL时,磁性液体薄膜的微形变凸起高度达到最大,凸起点大小均匀,形状圆润,形变效果最好。测试结果验证了磁性液体薄膜微形变的磁场可控性,为微镜阵列的致动方式提供了一个新的研究方向。

控制掩模光栅微形变的方法

提出了用外力控制掩模光栅微小变形方法.用理论分析和有限元计算相结合的方法分析在外力作用下的掩模光栅微小变形及其误差,并对实际结构模型进行实验验证,选定最佳的设计方案和参数.

极高星敏SiC/Al主法兰微形变设计制造与性能评价

极高星敏主法兰采用SiC/Al复合材料开展设计,通过多点对称辐射分布式子柔性单元布局方式实现主法兰的微形变,以保证其高刚度和高稳定性。探讨了多点对称辐射分布式柔性结构的刚度问题,对多点对称辐射分布式柔性主法兰进行轻量化设计,获取最佳结构分布,实现了极端力、热环境下SiC/Al主法兰微米尺度形变设计与制造;通过工程分析和试验完成了主法兰的性能评价,结果表明主法兰相对变形为9μm、热稳定为0.05″/℃,基频为160Hz,柔性单元位置的应力为76MPa,消除了整机力热试验低频漂移和高频紊乱现象,整机具有较高的力热环境适应性。

地基差分干涉微形变监测实验系统

利用Agilent矢量网络分析仪(VNA)测量S参数的端口与X波段天线相连,并置于滑轨上合成方位向孔径,构成基于低成本实验室通用设备的地基合成孔径雷达(Ground Based Synthetic Aperture Radar,GBSAR)系统,且具备和实际雷达系统同样有效的二维成像功能。利用该系统对目标进行干涉成像,然后得出两幅图像的相位差,结合相位与形变量之间的几何模型,实现了目标的形变监测。实验证明,该地基差分干涉微形变监测系统对于毫米级的微形变具有显著的分辨能力。

OpenCV在生物力学微形变控制及测试系统中的应用

为测量生物力学实验中的微形变,组建了微形变控制装置,结合OpenCV的视频采集与图像处理功能,搭建了生物力学微形变控制与非接触性测量系统。该系统在跟踪并测量特征点信息的同时,可获得其周围组织的运动情况以供后期处理。使用该系统测量足部标本随受力改变而发生的跖骨间距变化,获得了跖骨微运动相关参数。

一种测量地壳微形变的竖直摆倾斜传感器

介绍一种测量地球表面微量倾斜的竖直摆倾斜传感器的原理、结构、工作特性以及在地球科学中的应用。

固体目标微形变探测仪及其在高铁桥梁的应用

微形变量在工程上意义重大,可用以判断目标的健康状态和自然灾害的预警。传统的形变监测手段有位移计、加速度计、GPS、三维激光扫描等,存在设备安装困难、工作效率低、受天气影响较大等缺点。因此,结合调频连续波技术和干涉技术,设计了一款固体目标微形变探测仪,操作简便、便携、可全天时全天候进行监测。首先对系统进行室内测试,验证了形变测量精度可达亚毫米级。再对海安特大桥的某32 m双线简支箱梁进行微形变监测实验,实验中选取了四个典型监测点,在箱梁上单线加载以及荷载速度相同的实验条件下,系统准确测得梁的1/4和1/2跨的位移量,以及上、下行线1/2跨的位移差异。将测得的时程曲线进一步分析,获得了桥梁的自振频率与强振频率。实测结果与理论分析一致,证明了固体目标微形变探测仪的有效性。

桥梁微形变微波干涉测量算法研究

对比分析不同微形变检测方法的优缺点,采用干涉测量与合成孔径雷达相结合的微波干涉测量法对目标微形变进行高精度和远距离的测量。选用步进频率连续波信号,在停走停模式下搭建测量模型,首先对目标点进行定位,然后利用干涉测量技术计算出雷达与目标点连线方向上的微小形变,并根据几何关系计算出桥梁垂直方向上的微小位移,最后通过Matlab仿真比较分析不同信噪比对测量精度的影响,当信噪比大于15 dB时该算法测量精度能达到0.1 mm,说明文章提出的基于步进频率连续波的微波干涉测量法能够有效的测量计算出目标点微小位移从而实现微形变监测。

多晶铜形变显微组织及其再结晶行为

采用TEM研究了多晶铜形变及再结晶的显微组织特征。结果发现 :多晶铜的形变显微组织表现为 3种不同类型 ,形变显微组织与晶粒的晶体学取向存在明显的依赖关系 ;在对不同形变显微组织中位错边界两侧亚晶的取向差及位错边界间距进行定量分析的基础上 ,估算了每一类型组织的位错密度及其储存能 ,发现不同类型组织间存在明显的差别 ;对形变后的试样进行再结晶退火后发现 ,再结晶形核机制为晶界弓出形核 ,晶界弓出方向为储存能较高的晶粒。

利用EBSD技术分析低应变量形变显微组织

电子背散射衍射(EBSD)技术能够定量分析晶体材料形变显微组织。本文比较了EBSD数据的不同处理方法在分析形变显微组织中的应用效果,讨论了用局部取向梯度和取向离均差研究形变组织的微观分析方法。尝试用Matlab软件对EBSD的原始数据进行处理,重构出单个晶粒的相对全Euler角图,能很好研究单个晶粒内的形变显微组织。

基于调频连续波雷达的桥梁微形变监测系统研究

桥梁健康监测是桥梁管理与养护维修的重要内容,其获得的监测指标信息是了解桥梁结构整体使用状态及其损伤状况的重要依据。相对于其他监测手段,基于雷达干涉测量的桥梁微形变监测系统具有无需靠近或进入目标物等优点。然而,由于其技术门槛高,国外所开发雷达微形变监测系统的昂贵价格阻碍其在国内的广泛应用。本文中我们开发了基于调频连续波干涉测量技术的雷达微形变监测系统,实验证明该系统可进行多目标同时监测,且位移监测精度可达0.1 mm。

基于调频连续波雷达交通结构物微形变高精度频率估计

交通结构物发生微形变会直接影响到结构物的整体安全和使用寿命,有效的监测可以起到及时维护的作用。基于调频连续波(FMCW)雷达的交通结构物微形变监测系统具有不受气候条件的影响,精度高的优点。基于FMCW雷达的交通结构物微形变的监测系统,回波差频信号的频率估计是实现结构物形变监测的关键。针对回波差频信号存在噪声的问题,小波阈值去噪后,联合快速傅里叶变换(FFT)和线性调频Z变换(Chirp Z-transform,CZT)算法,可以做到对频率快速高精度的估计。仿真结果表明该方法可以将噪声抑制和高精度频率估计有机结合在一起,实现对回波差频信号频率的高精度估计。