降低迟滞误差的光纤光栅传感器的研究

主要针对传感器的迟滞问题,研制了一种适合做光纤光栅传感器基底材料的恒弹性铌基合金,该合金的弹性后效、弹性滞后作用很低.设计一种新的传感器结构,分别用弹簧钢和新研制的恒弹性铌基合金作基底材料,通过压力实验比较两个传感器的压力迟滞误差.实验结果表明,在0～50 MPa的压力检测范围内,弹簧钢制成的传感器在加压、减压过程中产生了较大迟滞误差,迟滞误差为0.54%;利用新合金制成的传感器迟滞误差非常小,仅为0.099%,在0～50 MPa的范围内实现线性传感.传感器具有温度补偿的功能,能够同时对温度和压力进行测量,很好地解决温度交叉敏感问题,可应用于油气井、大型储油罐等的温度和压力测量.

迟滞误差在压力计校准中的应用

文章叙述了压力计的结构和工作原理,介绍了压力计的校准项目和过程,通过对压力计校准结果的分析提出了迟滞误差的概念,通过实验的方法获得压力计的迟滞误差,并利用迟滞误差对压力计的性能进行了详细的对比分析,通过分析,得出的结论,一是迟滞误差对于分析压力计的重复性、误差分布特点、温度特性等具有非常直观的效果,二是高精度压力计具有较好的重复性和温度稳定性。

弹簧刚度对敏感波纹密封件特性影响的分析

对某些特殊性能的波纹管,可以采取在波纹管内腔或外部配置圆柱螺旋弹簧的方式。本文通过对弹簧数据、p-w曲线特性数据的分析,包括均布力刚度、压力灵敏度、重复性误差、迟滞误差、最大量程等数据,同时通过Ansys软件对密封组件进行受力分析,探究弹簧对测量类敏感类波纹管组件的影响。结果表明,加入弹簧后,波纹管组件特性有改善,均布力刚度下降,压力灵敏度升高,重复性误差、迟滞误差、最大量程等减小,并且通过选择合适刚度的弹簧,可以使组件性能达到最佳。

前馈控制方法在非轴对称表面加工中的应用

解决非轴对称曲面的车削加工控制中压电陶瓷伺服刀架的滞后问题 ,消除加工中的滞后误差 .在分析压电陶瓷刀具迟滞特点的基础上建立了 3种消除迟滞误差的前馈控制数学模型 ,即 :升压模型、峰值降压模型及任意点降压模型 .用这些数学模型进行补偿加工实验 ,最大位移误差为 0 .0 5μm,补偿前后的加工精度对比表明 ,采用前馈控制补偿的加工方法能够大大降低加工中的迟滞误差 。

改进光纤布拉格光栅传感性能的方法

为了改善金属化保护后光纤Bragg光栅(FBG)的传感性能,采用化学镀后随恒温水浴箱自然冷却的方法减小温度突变。实验表明:改进后化学镀前后其透射谱3 dB带宽为0.129 nm,没有改变,峰值损耗只降低了3.42%,同时其温度传感迟滞误差为1.85%,测量值中最大正反行程差值折算成温度约为1.48℃。

新型硅压阻式压力传感器的设计、制作与性能补偿研究

为兼顾高灵敏度与低非线性误差,针对性地设计和研究了一种量程为105 kPa的新型MEMS硅压阻式压力传感器,该传感器通过部分刻蚀SOI硅膜引入了凸起的压敏电阻和L形半岛结构。首先利用ANSYS有限元模拟仿真分析了传感器的特性、确定了其参数,然后通过MEMS工艺制作了压力传感器芯片并对其进行了封装与测试。实验结果表明,常温下MEMS硅压阻式压力传感器的灵敏度为0.056 mV/(V·kPa),非线性误差为±1.12%。最后采用最小二乘函数校正法对传感器进行了非线性校正和迟滞误差补偿,性能补偿后MEMS硅压阻式压力传感器在全量程范围内的整体误差小于±0.24%FS。

面向电机测温的嵌套结构管式光纤光栅传感器

针对电机内部实时测温的需求,设计了一种嵌套结构的管式光纤光栅传感器。该传感器使用陶瓷基片作为内层结构,以304不锈钢管作为保护外层,采用飞秒激光刻写的纯石英光纤光栅作为测温敏感元件。搭建了恒温油浴光纤传感测试系统,采用循环升降温的方法对其进行了温度特性研究,结果表明该传感器测温性能良好,升降温实验的线性相关系数均为0.9999,在长期的循环实验中波长重复性为±2pm,迟滞误差小于5pm,有较高的可靠性,可用于电机内部的温度监测。

超磁致伸缩致动器的小脑神经网络前馈逆补偿-模糊PID控制

针对超磁致伸缩致动器(GMA)在精密致动控制中存在的迟滞和位移非线性,提出了小脑神经网络(CMAC)前馈逆补偿结合模糊PID控制的新策略。通过小脑神经网络(CMAC)学习获得超磁致伸缩致动器动态逆模型用于对超磁致伸缩致动器迟滞非线性进行补偿;利用模糊PID控制降低小脑神经网络(CMAC)学习时的误差和抑制扰动,提高系统的跟踪控制性能,从而实现超磁致伸缩致动器的精密致动控制。仿真和实验结果表明:所采用的控制策略有效地消除了迟滞非线性的影响,系统的跟踪误差降低到了5%以下,而位移跟踪误差均方差仅为0.58。此外,这种策略的特点是学习和控制同时进行,控制系统能够适应被控对象动态特性的变化,使系统具有较强的鲁棒性,同时也能够有效地抑制外界的干扰,提升系统的自适应控制性能。

GMR传感器和TMR传感器的性能对比

磁传感器线性特性的好坏对基于磁传感器的测量系统有很大的影响。通过实验记录巨磁阻(GMR)传感器和隧道磁阻(TMR)传感器在不同的磁场强度下的输出电压以及对应的激励磁场强度,提出以大量实验和数据处理理论相结合的方法。得到两者的重复性误差和迟滞性误差以及对应的关系特性曲线图和非线性误差,从而得知隧道磁阻传感器的线性特性比巨磁阻传感器更加优越。