基于压电单晶的宽频带复合棒换能器研究

声场为当前水声探测中最重要的、可用的物理场。水声换能器作为声波产生、发射和接收的基本装置,是水声技术发展关注的重点。其中,尺寸小、重量轻、低频、宽带、大功率、抗振动为水声换能器研究和发展的重要方向。为提高复合棒换能器的声学性能,以锆钛酸铅(PZT-4)压电陶瓷和铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)压电单晶材料分别作为换能器的驱动元件,通过有限元仿真计算、设计加工及试验验证,进行了宽频带复合棒压电单晶换能器的研究,最后对2种换能器进行对比分析,进一步研究宽频带压电单晶换能器在低频、宽带、收发、加速度灵敏度等特性上的优势。研究结果表明,宽频带PMN-PT压电单晶换能器与相似规格的PZT-4压电陶瓷换能器相比,最大发送电压响应高3.4 dB,发送电压响应-6 dB带宽向两端拓展了5.5 kHz;最大接收灵敏度高4 dB,自由场接收灵敏度-6 dB带宽向两端拓展了8.1 kHz;加速度灵敏度更低,抗振动性能更好。

New Three Dimension Piezoelectric Transducer

Abstract: A new type of piezoelectric transducer with compression/shear sense is developed and was successfully tested for measuring three dimension accelerations in shock and vibration experiment.

基于HI-SVM的老年人跌倒风险评估

跌倒是影响老年人健康的重要潜在风险因素,准确判断老年人的跌倒风险等级对于提高老年人健康水平至关重要。该文提出了一种基于健康指数(health index,HI)和支持向量机(support vector machine,SVM)模型的新方法,用于判断老年人(60~79岁)的跌倒风险等级。首先,通过HI获得老年人跌倒风险等级的具体分类指标,用于训练HI-SVM模型并建立模型库;然后,利用建立的HI-SVM模型对测试样本进行识别,根据HI确定的风险等级值判断老年人的跌倒风险等级;最后,分别使用网格搜索(grid search,GS)、粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)和灰狼算法(grey wolf optimizer,GWO)优化SVM参数后,模型的预测准确率可达97.1429%。该方法能够准确识别老年人的跌倒风险等级,为预防老年人跌倒提供了科学的依据。

力量训练中便携式商用测速设备速度测量的效度:系统综述和荟萃分析

目的:采用系统综述和荟萃分析评价力量训练中不同便携式商用测速设备测量速度的效度差异。方法:检索中国知网、Web of Science和Pub Med数据库中与目的相关文章。采用Appraisal of Study Design for Psychometric Articles量表对纳入的文献进行质量评估。通过R语言,采用固定效应和随机效应模型,利用效度指标皮尔森相关系数(r)对不同类型测速设备进行荟萃分析。结果:(1)总计44篇文献纳入定性分析,16篇文献纳入定量的荟萃分析,纳入的研究涉及26款不同的测速设备,文献质量总体评价为中等。(2)定性研究发现:拉线测速和光电摄像类设备效度最高,移动端APP和加速度计类设备次之;设备在固定轨迹器械中的效度高于自由重量。(3)荟萃分析结果发现:拉线测速类设备Gym Aware在自由重量下测量不同强度的平均速度(低强度:r=0.98,95%CI:0.95-0.99;中等强度:r=0.98,95%CI:0.95-0.99;高强度:r=0.98,95%CI:0.96-0.99)和峰值速度(低强度:r=0.99,95%CI:0.97-0.99;中等强度:r=0.98,95%CI:0.97-0.99;高强度:r=0.95,95%CI:0.97-0.99)与金标准具有正相关性(P=0.001);加速度计类测速设备Push在自由重量下测量不同强度的平均速度(低强度:r=0.69,95%CI:0.49-0.82;中等强度:r=0.69,95%CI:0.37-0.86;高强度:r=0.48,95%CI:0.21-0.68)和峰值速度(低强度:r=0.71,95%CI:0.52-0.83;中等强度:r=0.82,95%CI:0.69-0.89;高强度:r=0.68,95%CI:0.37-0.85)与金标准也具有正相关性(P=0.001)。结论:现有的研究结果数据证实,拉线测速类设备和光电摄像类设备的效度最高,移动端APP类的效度次之,加速度计类设备效度最低。建议在进行力量训练速度测量中采用拉线测速类和光电摄像类设备,避免使用加速度计类设备。

一种用于低速重载轴承故障诊断的共振解调法

针对低速重载轴承特点 ,提出了适合于低速重载轴承故障诊断的共振解调方法。通过自制的低频加速度传感器拾取了斗轮式堆取料机回转支承滚动轴承的振动信号 ,利用此方法进行了故障诊断 。

基于加速度传感器的运动模式识别

提出一种用于识别人体运动行为模式的算法,该算法仅需从智能手机加速传感器获取信号数据,对信号进行频域滤波,采用改进的DBSCAN算法进行聚类和识别出运动模式。实验结果表明该算法具有较高的准确率和实用性。

基于多传感器的无创血压测量系统的研究

针对无创血压测量过程中易受手臂运动干扰影响测量准确度,设计研究了一种无创血压测量中抗运动干扰系统。该系统在常规的无创血压测量基础上,通过集成MEMS加速度传感器,实时采集血压测量过程中手臂运动的加速度信号,并将该信号作为自适应滤波器的参考信号来抵消原始信号中的运动干扰。实验结果表明该系统对测量过程中手臂局部运动的血压检测具有较好的抗运动干扰作用。该方法可用于其他已经存在的可穿戴的动态血压监测系统当中,提高其抗干扰能力,并对其他人体生理参数的穿戴式检测技术具有重要意义。

面向消防、救援、治安的无盲区定位系统的研究

基于MEMS、GPS、3G、Virtual Reality以及智能控制等技术,基于航迹推算和特征提取等算法,使用动作分类的方法,再结合GPS定位与盲区推估这样组合导航形式来实现消防、救援人员在广域危险室外环境和复杂非结构化室内环境的全地域无盲区定位和状态监测(正常、跌倒、受困等),从而实现对救援消防作业人员的远程监控、调度和安全保障.

基于三维加速度传感器的人体运动能耗检测算法的研究

鉴于目前运动能耗检测对人体健康的重要性,研发了一套基于三维加速度传感器的人体运动能耗检测系统。通过人体运动数据的采集和分析,提出了加速度计算公式和运动能耗检测的相关算法。根据现有的仪器佩戴位置,分别进行了腰部、膝盖和臀部的实验对比,最终确定腰部为本系统的最佳方案。并进行了1 km/h5,km/h,10 km/h三种不同速度的实验,实验结果表明,与现有的能耗检测仪相比,本系统的相对精度可达93%以上,本系统及相关算法具有一定的可行性。

压阻式振动角加速度传感器

本文对压阻式振动角加速度传感器的惯性变换系统的结构特性、工作原理进行了分析讨论 .建立了数学模型 .并用实验证实了该惯性系统设计合理 .它可以作为角度传感器的惯性变换系统 ,用于振动角位移、角速度。

三维组合压阻式低频加速度传感器的研制与标定

为满足交通运输中振动与冲击的在线实时监测需要，采用单向压阻式传感器以圆柱面定位、空间交叉组合方法，制成新型三维加速度传感器，标定结果各项技术指标达到设计要求，已应用在ＩＶＡ－１型智能测振仪上。

加速度传感器电激励等价性测试方法的研究

研究了采用电信号激励代替机械激励测试伺服加速度传感器动态特性的方法。理论上分析了电激励测试与机械激励测试结果的等价性及原理性误差。针对恒压源型的加速度计提出了一种新的等价性测试方法。实验结果进一步证实了理论分析及实验方法的正确性。

基于ANN和单个三轴加速度传感器的汽车运动姿态测量

汽车车身姿态测量一直是汽车技术的关键一环。提出了一种无陀螺实时车身姿态测量方案,利用单个三轴加速度传感器通过BP人工神经网络(ANN)映射出实时车身姿态。方案巧妙地根据汽车行驶的特性作出物理模型以及算法的精简,利用神经网络的非线性函数学习和泛化推理能力,对输入的三轴加速度值进行惯性有害分量滤除和系统误差补偿然后映射输出姿态角。最后给出了实测实验数据,表明系统满足精度和实时性要求。设计利用神经网络高度并行处理的特性以及对不确定问题的解决能力实现用最小的硬件开销取得良好的实时姿态检测效果。

轨道数据动态采集检测技术试验平台的设计与实现

针对列车轨道水平和高低不平顺状态直接影响机车安全行驶状态的问题,设计了自适应式轨道数据检测系统实验平台,其采用高精度容栅传感器和加速度传感器、单片机及显示系统结合的方式,利用"三点式"的自适应检测方法,对轨道的轨向间距、高低倾角的不平顺状态参数进行了动态数据采集和测量。检测系统具有测量精度高、动态化测量、数据实时传输和显示功能,同时具有超范围报警提示功能,在工程测量方面具有广泛的利用价值。

基于新型压电换能器的加速度传感器研究

针对以压电陶瓷作为敏感元件的加速度传感器灵敏度低的特点,研究了一种以钹式压电换能器为敏感元件的加速度传感器。利用有限元分析软件ANSYS分析钹式换能器结构参数与其电压输出特性的关系,并根据ANSYS优化的结构参数制作了加速度传感器样品。实验表明,基于钹式换能器的加速度传感器的灵敏度是传统压电陶瓷加速度传感器约39倍。

应变式加速度传感器测量接触导线硬点

接触网硬点的存在严重影响电力机车的正常运行。介绍一种采用应变式加速度传感器测量电气化铁路接触导线硬点的方法,分析了加速度传感器的工作原理、数学模型、频率特性和测量电路,并由此确定传感器的设计参数,给出了整个测量系统的组成和在电力机车上的安装位置,并得到了现场检测结果,证明检测系统工作稳定可靠,达到设计要求。

“机械原理”机构运动参数测量实验教学的改革与实践

为了改善机械原理课程中机构运动参数测量实验的教学效果,介绍了基于无线测量技术的机构运动参数测量实验教学改革的实践和尝试。从工程应用出发,将无线加速度传感器测量手段应用于机构运动学参数测量的实验教学中,搭建了基于无线测试系统的曲柄导杆滑块运动参数测量台,并对该实验的实验装置、实验内容和方法等环节进行了改进,取得较好的效果。通过该实验教学改革,制作了新的机构运动参数测量系统,开拓了学生的视野,培养了学生自主创新的能力。

基于加速度传感器的钻柱振动测量方法研究

为了预防钻柱振动失效,采用加速度传感器测量钻柱的纵振、横振、扭振及耦合振动。给出了加速度传感器在钻柱上的安装位置和数量,建立了加速度传感器测试信号值与钻柱振动值的关系式。采用ANSYS数值仿真软件模拟了钻柱的4种振动工况,数值仿真得到的钻柱振动加速度值与理论计算结果误差<5%。为钻柱振动测量工具的设计提供了理论依据。

汽车零部件振动试验台设计

为检验汽车零部件的振动可靠性和耐久性,研究并提出了振动试验台的技术参数,且根据零部件的试验要求,设计了振动试验台。并通过PLC、MMI、变频器、接近开关、加速度传感器等组成的控制系统完成了对零部件的振动试验。

用加速度传感器测量位移的原理与误差分析

给出了将加速度传感器用于示功仪中测量位移的原理和计算方法 ,用这种算法可实现加速度的动态零点校正和确定积分边界条件 ,并对影响位移测量精度的各种因素作了定量分析 ,试验结果表明 。