基于双PSD的三维测角传感器精度分析

在机载光电转台、多自由度摇摆台等系统中,对于一些运动体与基座间没有确定的回转轴的柔性支撑、并联支撑平台,需要考虑非接触三轴角度测量方法,目前大部分的光电非接触三轴角度测量方案系统复杂,占用空间大,无法适用于如机载、星载等载荷对体积、质量敏感的场景。为此,文中提出了基于双位置敏感探测器(PSD)的非接触三轴角度测量方案,使用准直镜头汇聚、双面反射光楔反射,将光源在两片PSD上汇聚成像,利用PSD上的光斑位置坐标反解出三轴角度。描述了其工作原理以及传感器构成,分析了因两片PSD的相对位置偏移产生的误差,提出了对应补偿方法以减少焊装产生的PSD位置偏移对测量精度的影响。主要对采集的PSD模拟信号值的抖动噪声进行FIR滤波处理,分析了滤波器的相频响应特性,并在MCU中测量相位滞后时间以及滤波器的响应带宽,验证了该数字滤波器在系统内拥有较好的实时传输特性。自准直测量单元总质量为230 g,尺寸为50 mm×50 mm×50 mm。实验结果表明,34阶FIR滤波器将角度测量的误差减小至60%,在±2°测量范围内单轴测量时,方位角、俯仰角、横滚角的误差均方根分别为0.003°、0.007°、0.017°,组合测量时分别为0.006°、0.009°、0.021°,文中所提出的三维测角传感器精度较高,满足机载等场景的使用要求。

反串式平面空心线圈电流传感器设计与性能分析

电网工作人员常带电设施作业,导致触电事故的现象时有发生,亟须合适的电场测量及安全预警装置。根据此类需求设计了一款基于空心线圈的新型传感器,为实际复杂工况下的电场测量提供新的解决方案。首先研究输电导线上的电流与其附近磁场强度的规律以及反向串联结构测量原理,结合合适的积分电路得到传感器在微分工作状态下的最优设计。然后根据电场测量反演规律,设计空心线圈型高频带电流传感器。最后通过分析空心线圈传感器的稳态和动态响应性能,验证了所设计的空心线圈传感器具有较宽的频带和测量范围,能有效抵御外界磁场干扰,且暂态与稳态响应性能满足实际需求。

轨底坡对高速铁路轮轨接触行为影响分析

研究目的:目前关于轨底坡对轮轨接触行为影响的研究很多,但轨底坡对高速铁路轮轨接触行为影响的相关研究还未开展。为分析轨底坡对我国高速车轮与60N钢轨的轮轨接触行为影响,基于迹线法和三维非赫兹滚动接触理论,分别研究不同轨底坡下高速车轮LMa、XP55、S1002G与60N匹配时的静态轮轨接触特性,包括等效锥度、接触带宽、轮轨接触应力和表面疲劳因子等。研究结论:(1)在1/10的轨底坡下,三种高速车轮型面与60N钢轨接触时表面疲劳因子大于零的情况居多,说明1/10的轨底坡易导致轮轨表面裂纹的出现,不适用于高速轮轨匹配;(2)LMa型面的接触带宽随轨底坡的减小而增大,轮轨接触应力随轨底坡变化不大,轨底坡为1/20时轮轨型面匹配较优;(3)当轨底坡为1/30时,XP55型面的等效锥度最大,使其拥有较好的轮对对中性能和曲线通过能力,轨底坡为1/30时轮轨型面匹配最优;(4)轨底坡对S1002G的等效锥度影响不大,轨底坡为1/20时的接触带宽较小,横移超过4 mm后1/20轨底坡下的轮轨法向接触应力较小,综合来看轨底坡为1/20时S1002G轮轨型面匹配较优;(5)本研究成果可为我国高速铁路轨底坡的设置提供参考。

碰撞试验系统中加速度传感器特性仿真研究

航天器对接机构缓冲能力的强弱直接决定了航天器所受冲击的大小,因此对缓冲机构的性能进行测试/试验具有重要的意义.文章以赫兹弹簧阻尼理论为依据,通过仿真计算,分析了质量、速度对碰撞过程的影响;得到了加速度的频率特性;确定了碰撞试验系统中加速度传感器的选择原则.

磨耗后轮轨型面接触关系及线路适应性分析

在高速动车组的动力学试验中发现,车辆在跨线运行时构架横向谐波振动显著增大,该现象通常与车辆轮轨关系有直接的关联。通过对钢轨和车轮踏面进行测试来研究动车组实际轮轨接触关系,并基于不同线路钢轨和车轮踏面廓形存在的差异,分析轮轨接触关系出现差异的原因。分析结果表明,轮对横移量为0~3 mm范围内的等效锥度水平较大是造成车辆异常振动的原因;车轮踏面斜率的绝对值不同是造成不同车辆在匹配相同线路时接触关系存在差异的原因;钢轨轨头圆角高度和轨顶位置不同是造成动车组在跨线运行时接触关系不同的原因。因此,不同线路应精确控制钢轨廓形,避免钢轨轨头圆角高度和轨顶位置差异过大,从而改善动车组跨线运行时的轮轨接触关系,提高动车组的线路适应性。

一种N型轻掺杂氢化硅基薄膜的欧姆接触

使用等离子体增强化学气相沉积方法制备了一组磷掺杂氢化硅基薄膜。I-U曲线显示薄膜与铝电极形成了良好的欧姆接触。霍尔测试结果表明该组样品为轻掺杂;利用拉曼光谱和紫外-可见吸收光谱对薄膜的微结构和光学带隙进行了表征,并从薄膜能带结构出发探讨了形成欧姆接触的原因。