Error Analysis and Accuracy Assessment of GPS Absolute Velocity Determination without SA

Error sources which decrease the accuracy of GPS in absolute velocity determination have been changed since SA was turned off. Firstly, quantities of all kinds of error sources that influence velocity deter-mination are analyzed. The potential accuracy of GPS absolute velocity determination is derived from both theory and field GPS data simulation. After that, two tests were carried out to evaluate the performance of GPS absolute velocity determination in the case of a static and an airborne GPS receiver and INS (Inertial Navigation System) instrument in kinematic mode. In static mode, the receiver velocity has been estimated to be several mm/s with the carrier-phase derived Doppler measurements, and several cm/s with the receiver generated Doppler measurements. In kinematic mode, GPS absolute velocity estimates are compared with the synchronized measurements from the high accuracy INS. The root mean square statistics of the velocity discrepancies between GPS and INS come up to dm/s. Moreover, it has a strong correlation with the accel-eration or jerk of the aircraft.

Development of analysis model for geometric error in turning processes

A finite element model was established for analyzing the geometric errors in turning operations and a two-step analyzing process was proposed. In the first analyzing step, the cutting force and the cutting heat for the cutting conditions were obtained using the AdvantEdge. Also, the deformation of a workpiece was estimated in the second step using the ANSYS. The deformation was analyzed for a 150 mm-long workpiece at three different measuring points, such as 10, 70 and 130 mm from a reference point, and the amounts of the deformation were compared through experiments. /n the results of the comparison and analysis, the values obtained from these comparison and analysis represent similar tendencies. Also, it is verified that their geometric errors increase with the increase in temperature. In addition, regarding the factors that affect the deformation of a workpiecc, it can be seen that the geometric error in the lathe is about 15%, the error caused by the cutting force is about 10%, and the deformation caused by the heat is about 75%.

Characteristic Analysis of DS18B20 Temperature Sensor in the High-voltage Transmission Lines’ Dynamic Capacity Increase

Dynamic capacity increase in high voltage electric power transmission line is currently the most economical method for solving electric power transmission bottleneck nowadays. DS18B20 temperature sensor is applied to the dynamic capacity increase of high voltage transmission lines to measure the conductor temperature and ambient temperature. The paper is focused on the experiment of DS18B20 both in the laboratory and outside. From the result of the lab temperature measurement data analysis, using 4 DS18B20’s is the most suitable plan, considering both accuracy and economical efficiency. In the experiment outside, we get four groups of conductor (uncharged) temperature and four groups of ambient temperature. The data proved that DS18B20 has good stability, and small measurement error. It is suitable for measuring the temperature of conductor and ambient in dynamic capacity increase, and helpful to improve the accuracy of the calculation of capacity increasing.

Influence of Temperature Probes Installation on the Salient Pole to Temperature Measurement

Accurate and reliable information about the temperature of the synchronous generators excitation winding hot spot is necessary to determine the dynamic limit caused by excitation winding overheating in the PQ diagram. For good estimation of a position and the hot spot temperature it is decided to mount 19 temperature probes on one pole of the 6-pole, 400 kVA. 50 llz synchronous generator. Due to a large number of the probes and because the probes should be glued with the metal epoxy it was assumed that mounting of the probes will disrupt the temperature field of the excitation winding. To get the answer to this question the excitation winding resistance was measured betbre and after mounting the probes, in a hot and a cold state. Temperature rise can be estimated if the resistance ratio in the hot and the cold state is known. The paper also addresses the analysis of the measurement accuracy. The result shows that, there is no significant influence on the temperature when mounting the 19 temperature probes which covered 10% of the pole excitation winding surface.

低温共烧陶瓷激光测厚系统设计与误差分析

基于提升低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)厚度的检测精度、测量效率和可溯源性的需求,设计一套LTCC激光测厚系统。针对测量精度难以满足需求的问题,对存在误差进行分析,采用厚度测量用调整夹具消除同轴度误差和线性度误差,优化设计结构降低倾角误差,循环传感器标定消除重复度误差,通过数据优化和滤波处理降低机械振动误差,提高了系统测量精度。与实际产品厚度数据对比,最终精度误差≤5μm,符合产品的应用要求,具有广阔的应用市场。

基于总温探针的高精度总焓测量方法优化研究

为提高中低焓来流的总焓测量精准度,以铱铑铱热电偶为测温元件研制了一种总温探针。基于流热耦合计算模型对该探针各部件尺寸参数进行了优化设计,使得总温探针的复温率不低于0.9;计算和试验结果表明铱铑铱热电偶结点温度会随着热电偶后端面温度和屏蔽罩温度的升高而缓慢升高,导致不同测量时间段下得到的总温值不同,因此必须规定测量时间段并进行溯源校准。为此,借助一种新设计的加热器弧室总温探针,将应用于电弧风洞超声速流场的总温探针向亚声速流场总温校准装置进行了溯源校准。在电弧风洞中开展了总焓测量验证试验,采用基于精度极限和偏差极限的不确定度评估方法,计算了总焓测量结果的不确定度。结果表明:所研制的总温探针具有较高的总焓测量精准度,就本文试验结果而言,其重复性精度约为3%,不确定度约为6.4%。

一种基于光电自准直法的装甲战车原位校炮系统

为了解决当前装甲战车校炮时空受限、精度低、过程复杂、无法现场原位校炮等问题,提出了一种基于光电自准直法的装甲战车原位校炮系统。基于镜炮一致性原理,设计校炮装置的机械结构;构建平行光管及其内部光路结构,利用光学自准直原理实现模拟无穷远处虚拟靶标;建立校炮装置的误差模型,通过对误差模型进行分析与合成以评定校炮装置参数的精确性,确定装置允许的最大误差值;通过实验对系统性能进行了实际测试与验证。结果表明:利用所设计的误差模型,其校准误差最大不超过传统校炮方式的60%,且时间缩短了一半以上,符合设计要求,具有较强的稳定性。装甲战车原位校炮系统可应用于装甲战车校炮工作,提高校炮的效率及精度、实现现场原位校准,为装甲战车校炮提供了一种新方法、新思路。

陀螺加速度计交叉耦合误差参数标定及补偿方法

针对陀螺加速度计非线性输出值表达式中横向加速度耦合误差未解耦的问题,综合考虑了陀螺加速度计在时变输入加速度和横向加速度同时作用时对输出的影响,利用基座3个正交方向的加速度,将外框架轴与转子轴不垂直度角作为已知量,计算得到陀螺加速度计的理论输出值。在此基础上,采用递推迭代方法对模型进行参数标定,同时,给出了陀螺加速度计输出值补偿模型。通过对比参数补偿前后的误差结果,输入加速度误差由0.05g减小到0.002g,验证了输出模型中交叉耦合误差的补偿对提高测量精度的有效性。

电池热释放烟气分析系统的校准

提出电池热释放烟气分析系统的校准方法。采用氧气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷标准物质进行试验,选取示值误差、重复性、响应时间、零点漂移和量程漂移作为校准项目,建议计量技术指标:每种气体在量程内,示值误差为±3.0%,重复性不大于1.5%,响应时间不大于30 s,零点漂移和量程漂移均为±2.0%。通过校准实例对校准方法进行验证,验证结果表明该校准方法切实可行,可为该类设备计量技术规范的制订提供参考。

基于双目视觉距离误差测量的工业机器人运动学标定方法

针对机器人标定中存在的成本昂贵以及应用生产中末端精度低问题,提出了一种基于双目视觉距离误差测量的工业机器人运动学标定方法。首先,进行双目相机标定和畸变矫正,通过双目视觉测量模型计算匹配特征点的距离并提出三维空间坐标的双目视差空间位置匹配策略。其次,以机器人运动学模型为基础,引入微分算子建立机器人微分运动模型,建立机器人运动学误差模型,得出机器人各个关节的运动学参数与机器人末端位置误差之间的关系。最后,以IRB1200机器人为研究对象,对比分析应用高精度激光跟踪仪与双目视觉测量方法得到的距离误差和位置误差,两者误差均在10^(-1)mm级别,满足距离误差和位置误差测量要求,且经多种优化算法对机器人进行运动学标定后,其距离误差比优化前平均降低了61.5%。基于双目视觉距离误差测量工业机器人运动学标定方法可有效提高机器人末端精度,降低标定成本。

发动机舱软管系检测系统精度分析与仿真

针对发动机舱软管系振动干涉检测系统中工业机器人基坐标系和发动机坐标系不统一的问题,基于空间坐标转换原理提出了多目标归一化算法。在模拟振动时,该系统由于试验操作误差,不能准确运动到设定位置的精度,基于蒙特卡罗模拟的数值仿真方法分析检测系统的精度。以多目标归一化算法为基础构建精度模型,使用计算机进行蒙特卡罗模拟试验分析各操作环节对系统精度的影响,并从操作方面提出提高系统精度的补偿措施。仿真结果表明:车身标定环节误差放大倍数为78,测量块标定环节误差放大倍数为22,末端执行器(TCP)标定环节误差放大倍数为20,采取对同一点多次测量的方法可以提高试验成功率。

基于导通压降的大容量IGBT模块结温观测与误差分析研究

压接式绝缘栅双极性晶体管PP-IGBT(press-pack insulated gate bipolar transistor)模块因其优越的电气性能和可靠性,广泛应用于柔性直流换流阀等大功率应用场景。IGBT芯片结温的准确观测对于其运行状态的监测与剩余寿命的评估都非常重要。已有结温观测方法多是针对键合引线式IGBT,未考虑到压接式模块的特性,无法直接应用。首先,针对大容量换流阀中的压接式IGBT,提出了一种实用的模块导通压降与结温标定方法,并对结温在线估计的误差进行了全面分析。然后,基于ABB公司5SNA 3000K452300压接式IGBT模块(4500 V,3000 A)设计了结温标定方案,包括实验电路、温度标定范围选择、结温控制方式、测量电路及标定实验步骤。最后,基于脉冲测试平台,对所提方法进行了验证。实验结果表明,所提结温标定与观测方案有效,结温观测误差在±5℃以内,且能适用压接式IGBT模块存在差异的情况。

分焦平面式偏振相机偏振误差分析及偏振定标

分析了相机结构和测量原理,建立了相机响应模型,理论推导了相对透过率和偏振方位角对偏振测量的影响。采用积分球光源测量了相对透过率,采用旋转线偏振片法和马吕斯定律测量了偏振方位角,最后进行了偏振测量精度验证。测试结果表明,经过偏振定标后,偏振度测量误差约为0.44%。该检测方案可以定标分焦平面式偏振相机性能,定标精度高,能够为分焦平面式偏振相机高精度应用奠定基础。

温度敏感涂料校准误差实验研究

温度敏感涂料(Temperature Sensitive Paint, TSP)技术是一种极具潜力的光学测温技术,但其测量精度受到多源误差的影响。校准实验是TSP特性研究和风洞实验的关键而独立的阶段,其误差需要单独考虑。分析并明确了校准实验中的主要误差源,建立了各个误差因素不确定度评估方案。重点分析了校准数据拟合中的误差传递规律,提出了基于误差传播方程的TSP校准误差计算方法。误差源不确定度评估结果表明,通过控制校准实验中相机的工作范围和图像帧平均数量可以有效降低校准误差,进而可为TSP校准实验流程的精细化提供指导。TSP特性曲线误差计算结果表明,TSP校准误差在测温范围内呈现凹形分布,其引起的最大测温误差小于0.4 K;结果可直接用作风洞实验中校准误差的给定依据。

基于PSD传感器的炸点三维坐标测量方法研究

针对野外炸点空间三维坐标测量的问题,提出了基于二维PSD位置传感器的炸点位置测量方法,构建了基于二维PSD位置传感器的炸点三维坐标测量系统;基于双目视觉原理建立了炸点空间三维坐标测量数学模型;研究了被动探测系统在野外远距离下的标定技术;通过系统误差分解传递,分析了各参数的误差;在Matlab中分别绘制了炸点位置坐标3个维度的误差分布图,并分析了测量系统误差随炸点实际位置变化的分布情况;根据误差分布图得到了在理论100 m测试距离下X坐标最大测量误差约为0.292~0.303 m,Y坐标最大测量误差约为0.251~0.371 m,Z坐标最大测量误差0.270~0.336 m;最后通过静爆实验对测量方法正确性、被动探测系统标定技术可行性和测量系统功能性进行了验证,结果表明测量系统响应速度快且功能正常,被动探测系统标定技术具备可行性且操作方便,可适用于野外炸点位置的快速测量。

蛇形空间机械臂单个2-DOF关节的运动学标定

绳索驱动的分段式蛇形空间机械臂通常具有相同结构的模块化关节,能够在狭小空间中灵巧操作,其精度是制约机器人发展的主要因素。为了提高蛇形空间机械臂的位置精度,指导蛇形空间机械臂的精度设计,以单个2-DOF关节为对象,提出一种正则化的运动学标定方法。首先,对具有多重映射关系的2-DOF关节的运动学进行分析,通过矩阵全微分理论建立包含所有几何误差参数的误差模型。然后,对2-DOF关节各部件的所有误差源进行灵敏度分析,依据3σ原则和理想的位置精度设计指标指导各部件的公差设计。最后,考虑所有的制造和装配误差,采用正则化方法对2-DOF关节进行误差辨识,用于补偿控制器中的名义运动学模型。结果表明,经过修正后的运动学模型的位置精度提高了50%,验证了运动学标定的有效性。

基于恒定功率的热式流量计设计与测试

针对热式流量计的温度漂移问题,提出了一种恒定功率模式下的热式流量计结构,并对其数字校准方法进行了研究。与传统热式流量计相比,增加了环境探头,该探头内嵌于流体管道壁。各传感器之间采用隔热措施,利用环境探头和感温探头测量得到的电压信号进行实时数字校准。采用音速喷嘴法燃气表检验装置对流量计进行检测。检测结果显示:流量在0.016~0.25 m^(3)/h范围内误差率小于0.5%,流量在0.25~6 m^(3)/h范围内误差率小于1.0%,温度漂移现象有效改善。

距离和雾对红外测温精度影响的补偿研究

为提高在线式红外热像仪在大雾天气下的测温精度,研究了距离、相对湿度和雾对红外热像仪测温精度的影响。采用二次开发的热红外故障数据采集系统,搭建实验平台,分别进行单因素和多因素干扰下的测温实验。得到距离-误差温度的分段多项式拟合关系;基于暗通道先验理论,实现对雾的定量描述,得到透射率-误差温度的指数函数拟合关系;以代数和的方式,提出一种误差补偿模型来补偿距离和雾共同作用产生的测量误差。实验结果表明,该模型能显著提高热像仪测温精度,对在线式红外热像仪在大雾环境下进行长时间精确温度数据的采集与存储,构建设备故障数据特征库具有重要意义。

矿用定向钻轨迹测量装置误差分析与校准方法

定向钻技术是当前井下钻探的主流趋势,中大型煤矿往往会根据矿井安全生产需要分批购置不同厂家的钻机或随钻轨迹测量装置,新的随钻测量装置的精度评估与校准是煤矿使用单位面临的技术难题。本文以已有使用较为精准的测量装置为基准,采用钻孔复测的方法,对新测量装置进行评估与校准,取得了良好的效果,同时对磁偏角变化引起的测量精度问题进行了探讨。

海上工程船施工定位精度提高的方法研究

某石油企业的海上工程船在使用过程中存在定位精度不足的现象,平均误差达到2.55m,影响了海上作业的效率,导致施工船需要频繁调整位置。为了解决该问题,研究过程建立了工程船动力定位的数学模型,分析了相应的定位原理,系统性地排查可能引起定位偏差的原因,最终确定误差主因为电罗经的安装角度。根据天文观测的原理,使用全站仪修正电罗经的安装角度,经过实测,工程船的平均定位误差下降至0.5m,达到了预期效果。