20～1250Hz光纤激光加速度传感系统设计

为了实现高灵敏度、宽频响应的光纤型加速度传感器,以光纤激光器作为加速度传感器的传感元件,建立了光纤激光加速度传感系统,并对该系统的传感原理、灵敏度和谐振频率等性能进行了分析和实验。采用竖直式加速度传感器结构,结构中的传感组件主要由质量块和中空的细钢管组成,光纤激光器受预应力作用后粘接在钢管内部,在加速度作用下,钢管产生的应变引起光纤激光器的应变和折射率发生改变,导致光纤激光器的出射波长随之发生改变,然后使用干涉解调技术检测出波长的动态变化,即可获得波长中包含的加速度振幅和频率信息。实验结果表明,在20~1 250 Hz频段内,竖直式光纤激光加速度传感器的灵敏度约为-126.2 d B[参考值1 rad/(μm/s^2)],频响曲线的波动幅度在±1.9 d B范围内,加速度响应动态范围为77.46~170.26 d B[500 Hz频点,参考值1μm/(s^2·Hz1/2)],加速度分辨率优于0.01 m/s^2。

两点封装的光纤布拉格加速度传感器设计

提出了一种双半孔梁光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器实现加速度信号测量的方法。首先,建立了两点封装FBG的加速度传感模型,理论分析了加速度与位移敏感点的线性响应。其次,从理论上分析了两点封装方案中FBG的自振特性,讨论了封装光纤的长度和预应力对光纤自振频率的影响。最后,依据FBG的自振特性设计了FBG加速度传感器,并通过实验研究了FBG加速度传感器的线性响应和幅频响应特性。实验结果表明:提出的传感器在10～250Hz具有较好的平坦区,加速度响应灵敏度为41.2pm/G;加速度与波长具有较好的线性关系,线性度为99.8%。同时,该加速度传感器具有较强的方向抗干扰性,轴向交叉灵敏度小于4.8%。

基于加速度传感的三维光纤矢量水听器实验研究

研制了全光湿端的基于加速度传感的三维光纤矢量水听器,介绍了它的基本结构,测试了加速度灵敏度响应,在水声一级计量站标定了指向性和声压灵敏度,进行了海上试验。实验结果表明,该光纤矢量水听器具有很高的灵敏度、较好的空间指向性和良好的低频响应,并有了初步的海上实用性能。

基于窄频分布反馈激光器和光纤光栅的加速度传感器

提出了一种用窄频分布反馈半导体激光器作为光源,光纤光栅作为传感元件的振动传感系统.给出了这个系统的工作原理和系统组成,设计了光纤光栅传感器的悬臂梁增敏封装形式.通过实验测量得到了频率响应曲线和加速度响应曲线,结果表明悬臂梁一端悬挂的质量块的质量越大,灵敏度越高,但共振频率也相应降低.同时讨论了不同黏度的硅油对共振的抑制效果以及系统灵敏度与分布反馈激光器输出波长的关系.

基于三维加速度传感器设计的跌倒检测

背景:老年人的机体会随着年龄的增长而发生一定的变化,急、慢性疾病的病理性改变可能会影响感觉输入、中枢神经系统功能和骨骼肌肉力量的协调,从而导致老年人发生意外跌倒的事故也越来越多。如果在日常生活中,老年人发生跌倒的时候,能够及时发现,就能避免更严重的后果。目的:设计一个基于三维加速度传感器的跌倒检测装置。方法:结合ZigBee无线通信技术,设计一个基于三维加速度传感器的跌倒检测装置。将采集的加速度信号通过ZigBee方式无线发送至上位机进行数据分析处理。结果与结论:实验证实,该装置可以实现对跌倒发生的准确判断,并能对发生跌倒的类型进行分类,使得老年人在发生跌倒后可以及时得到医疗救护,并为医生对老年人的健康状况的判断提供了可参考的信息。

柔性-微环光波导耦合结构的集成光学加速度传感器

给出了一种利用柔性-微环光波导耦合结构的集成光学加速度传感器,通过聚合物材料设计的柔性光波导,在外力作用下产生形变,该形变改变了柔性光波导与微环光波导的层间距,从而改变波导耦合器的耦合比,使得微环光波导谐振腔输出谱特性发生相应改变,继而有效地实现了加速度的传感。本文给出了这种新型的设计,推导了其检测原理并同时分析了其灵敏度的影响因素。

速度传感反馈地震计的参数稳定性分析

从理论上定量分析机械摆和环路滤波等开环诸参数变化对速度传感反馈地震计闭环参数的影响。研究指出,在环路设计中可半自由选取的开环阻尼取值对参数稳定性有重要影响。过大或过小的开环阻尼取值均可能造成参数稳定性急剧变差,影响地震计在只标不调的状况下长期连续稳定工作。

无速度传感网络低速状态下的负载参数抗扰动方法

提出了一种基于残差分类器和ITAE优化控制的无速度传感网络低速状态下的负载参数抗扰动方法,将无速度传感网络中的波动负载参数当成输入,通过残差分类实现负载参数与低速状态的扰动控制关系,依据ITAE最佳控制律的二次优化控制对无速度传感网络的负载参数扰动性进行优化控制。仿真结果证明,该方法具有较强的抗扰动性,控制效率和精度都优于传统方法,提高负载抗干扰性。

速度传感反馈地震计的动态范围上限

在开环参数一定的条件下,速度传感反馈地震计中的环路滤波是影响地震计主要技术指标的关键环节之一。本文探讨了一阶极点高通、一阶极点低通、一阶零点高通、双一阶和零阶环路滤波在扩展地震计动态范围上限方面的优缺点。研究指出,对于用闭环反馈直接生成主导二阶极点的速度传感反馈地震计,一阶零点高通环路滤波的优点较多;若允许在环外生成主导二阶极点,则零阶环路滤波也不失为一个较好的方案。

基于磁梯度场超高分辨的高灵敏加速度传感方法

报道了一种基于永磁体磁梯度场超高分辨检测机理的加速度传感方法。实验中,通过在聚二甲基硅氧烷（PDMS）柔性薄膜材料中心上表面嵌入永磁体,固定PDMS薄膜周边,悬空永磁体结构,制备了悬臂梁式永磁体质量块结构。通过仿真得到永磁体磁梯度场线性分布区域,并在磁梯度场线性分布区域固定磁检测单元,通过检测永磁体在加速度作用下的微位移引起的磁场变化,实现对加速度信息的传感检测。静态测试结果表明在0.866g-1g的测试范围内,加速度传感灵敏度为4.68 Gs/g,加速度的检测分辨能力近似为93μg。

设计速度传感反馈地震计的新方案新思路

在深入分析研究了速度传感反馈地震计传统设计方案的基础上,提出了技术性能更优的传递函数两步实现方案。两步方案为反馈环路设计带来的巨大灵活性,又促使我们跳出传统的“延长周期”模式的思路束缚,提出了单纯阻尼反馈环的设计新思路。理论计算表明,两步方案与阻尼环结合的设计可以使速度传感反馈地震计的技术性能达到更高境界。反馈深度大、环路稳定性好,动态范围大和极点稳性高使它明显优于传统设计方案。

加速度传感仪在射击射箭运动训练中的应用

采用加速度传感仪来分析射击射箭项目的专项技术特点,通过相关部位的加速变化曲线来反映专项技术动作的稳定性及时相等特征,方法新颖,具有良好的可行性。实践说明,进一步提高加速度传感仪的精度、适宜频率、数据传输方式及校准方法等将是方法本身在射击射箭项目中深入应用的发展方向。

微气流角速度传感原理及几个关键问题

研究了密闭腔内定向微流体的角速度敏感原理、驱动控制及气流效应检测.基于哥氏效应和热平衡方程建立了气体流速及热敏丝温度变化之间的关系模型,获得了输入角速度与传感检测输出电压信号间的传递关系;利用挤压膜阻尼探讨了微气流与其驱动机构的振动耦合,分析了密闭腔体结构以及热敏丝设置等对气流效应及检测的影响,结果表明,圆柱腔体及平行热敏丝可有效避免气流效应的交叉耦合.

制袋机薄膜速度传感方法与定长控制

提出了实现薄膜张力传感的薄膜速度传感方法,设计了基于ARM处理器和嵌入式实时操作系统的薄膜定长伺服控制系统。采用巧妙的机械变换技术实现薄膜长度变化的传感,从而建立具有线性特性的薄膜速度传感数学模型。采用ARM7 TDMI核心处理器和μC/OS-II嵌入式实时操作系统平台,研发了薄膜定长伺服控制系统。核心技术成功应用到双列中封高速制袋机的控制系统中,运行速度达到24000 P/h,成品率超过99.6%。

感应电动机的无速度传感控制

提出了一种简洁快速的感应电动机的无速度传感控制方法.该方法利用一种新型的观测器获得精确的速度与磁通的模的估计,然后设计了二阶控制器.在不考虑同步转速为零且负载转矩不可测的个别工程条件下,证明了该方法能够全局稳定的跟踪转子的给定参考速度和参考磁通.数值仿真进一步验证了所提出控制方法的有效性.

偏振散斑的速度传感数值模拟

提出了一种基于偏振的散斑干涉速度测量方法,分析了圆偏振光照射运动的粗糙表面时,反射或散射光与线偏振参考光干涉产生正交偏振散斑的原理,推导了动态正交偏振散斑信号的表达式。用数值模拟实验研究了正交散斑信号强度的变化,得出了一维运动粗糙表面速度方向的判别方法及速度的大小。研究结果表明,基于偏振的散斑干涉测量方法,在速度传感测量应用中可以同时获得速度的大小和方向,克服了大多数散斑测量方法只能测量速率的不足。

基于柔性支撑材料的磁敏感加速度传感装置

针对低频加速度信号的高灵敏检测,设计了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性支撑材料的磁敏感加速度传感装置。研究了永磁体质量块周围磁场的分布情况,通过有限元仿真的方法对PDMS材料制备成的薄膜支撑结构在不同载荷下进行应力分析。搭建了基于PDMS柔性支撑材料的磁敏感加速度传感装置,并采用静态测试的方式对加速度传感装置的灵敏度进行了分析,得到的灵敏度为4.68 Gauss/gn。最后对装置的固有频率以及能实现的检测分辨率进行了测试分析,结果显示固有频率为10 Hz,可以实现的检测分辨率为8.57μgn。

加速度传感器的实现与检测

传感器实现和检测过程中涉及多种精密测量手段.介绍了加速度传感器的基本原理,包括加速度机械敏感结构、位移-电容转换、调制-解调信号提取、闭环反馈控制等内容,并给出了加速度传感器输入-输出模型和基本测试方法.设计了加速度传感器实验装置,包括加速度传感器组装的零部件、前放电路、用于信号检测的锁相放大器、传感器静态/动态标定仪器及其他辅助设备.加速度传感器的实现与检测结果表明:在开环和闭环工作模式下,对于微弱加速度信号的传感性能均符合实验设计和预期.

基于光纤加速度传感技术的发电机端部振动监测系统的应用

介绍了一种基于光纤加速度传感技术的发电机端部振动监测系统的构成,以及其安装、调试及应用。经长期运行表明,该系统实施后测量准确稳定,实现了发电机端部振动实时在线监测和分析,实际应用效果良好。

基于磁致旋光效应的双路MOEMS加速度传感方法

基于磁致旋光效应的加速度传感机理,提出了一种双路加速度传感方法。通过设置双路磁光晶体,利用其中一路磁光晶体敏感加速度信号引起的磁致旋光效应,另一路磁光晶体敏感外界的磁、热噪声并作为参考信号,通过对双路信号的同步差分检测,以去除外界磁、热噪声对磁光晶体的干扰。实验结果表明,基于磁致旋光效应的双路微光电子机械系统(MOEMS)加速度传感方法的灵敏度为314.3 mV/g,噪声谱密度为■,零偏不稳定性为29.1μg,表现出了较高的传感性能。相较于单路系统,双路差分检测有效去除了外界磁、热噪声的影响,提高了加速度传感的检测精度及应用范围。