自发电式井下钻具多功能振动倾角传感器研究

钻探过程中井底钻具的振动及倾角是调控钻探工艺及轨迹的重要参数,有必要实时监测。基于摩擦纳米发电机,提出了一种新型的多功能自发电井下传感器,可同步实现振动频率及倾角的测量。试验表明,该传感器测量振动频率及倾角范围分别为0~11 Hz及0~90°,测量误差均为±5%,可在温度0~100℃及湿度0~90%的工况环境下正常工作。与传统的井下传感器相比,该传感器可同步监测振动频率和倾角,有效缩减了传感器数量,同时还具有自发电功能,有效减轻了井下供电压力。

基于WSN和TJ_UWIS的地下结构变形动态监测平台与教学应用

为实现复杂条件下地下结构变形的动态监测,提高学生对无线监测系统的认知,设计了基于WSN(wireless sensor network)和TJ_UWIS倾角传感支点的无线监测实验平台,并应用于实际教学中。该实验平台测量精度高,可以通过TJ_UWIS倾角传感支点测得地下结构的X/Y/Z三向的倾角变形值,从而反映结构的实际变形状况;最大监测频率可设置为1 min/次,可实现结构变形的精准动态监测。该实验平台的应用,有助于提高学生对无线传感监测系统原理与系统组成的认识,掌握具体应用方法,锻炼学生的专业素养和创新思维。

基于无线倾角传感器的活动翼面偏转测试

为了解决传统活动翼面偏转测试中传感器安装平行度要求高、线缆长、人工操作复杂繁琐等问题,提高空间角度测量准确性和现场测试效率,在分析倾角传感器底层测量原理的基础上,综合考虑飞机测试现场系统误差,参考已有的空间角度测量模型,对双测量轴空间旋转模型进行推导和改进.得到适用于机翼活动翼面绕水平轴偏转情况下的空间角度测量误差模型,提出适用于活动翼面偏转测试需求的倾角传感器校准方法.以该模型和校准方法为基础设计实现基于无线倾角传感器的大型飞机活动翼面偏转测试系统.实验平台旋转角度精度测试和活动翼面现场测试的结果表明,相对于现有方法,该校准方法能够获得更大有效测量量程以满足实际工况需求,提升角度校准精度,并显著提升测试效率.

基于改进的RBF神经网络倾角传感器温度补偿方法研究

针对MEMS倾角传感器零位温度漂移问题,提出了粒子群优化(PSO)算法和遗传算法(GA)相结合优化径向基函数(RBF)神经网络的补偿方法,克服了RBF神经网络收敛慢、泛用性低的缺陷。结果表明:该方法能够有效地消除温度对MEMS倾角传感器输出的影响。相较于RBF神经网络模型,最大相对误差(MRE)减小了21.03%,均方根误差(RMSE)减小了23.54%,温度漂移得到明显改善,提高了倾角传感器的稳定性与准确性。

MEMS风速风向传感器倾斜效应研究

主要针对智能电网、海上浮标等容易发生倾斜状态的应用场景,研究了微电子机械系统(MEMS)热式风速风向传感器的输出性能,并对带有空气动力学壳罩的传感器进行了有限元仿真和风场测试。测试结果表明,风向测量误差和仿真误差均较小,但风速测量误差却远大于仿真误差。进一步分析可知,其原因是传感器在封装时其外壳容易产生倾斜。为了解决这一问题,采用3D打印技术实现一体化的封装外壳。测试结果表明,在±20°以内的倾斜状态下,优化后传感器的风速、风向测量误差分别满足±(0.3+5%v)m/s、±3°的指标要求。

基于激光传感器的输电线路塔杆倾斜监测系统设计

为了解决传统输电线路塔杆倾斜检测时无法实现实时监测的问题,设计了一种用于塔杆倾斜的实时监测系统。根据激光三角测量原理,设计了倾角传感器,建立了基于激光三角的塔杆倾测量模型,利用高斯拟合算法,计算出光斑移动的距离,再结合三角函数关系计算出塔杆的倾斜角度。构建了用于温度漂移误差补偿的广义回归神经网络(GRNN)模型,模型中采用了四重交叉验证来搜索GRNN最优的传播参数。实验结果表明,在补偿前,由温度漂移引起的激光三角倾角传感器平均测量误差为2.68°,使用GRNN对输出进行校正后,平均误差降低至0.51°,温度非线性为0.003%FS/℃。而整个系统的测量平均绝对误差达到了0.54°,降低了2.24°。

一种塔式起重机垂直度测量方法的研究

塔式起重机是建筑场地必需的吊装设备,具有作业起升高度高、吊运重量大、起吊频率高和工作时间长的特点。塔吊的垂直度数值是设备安全使用的一个重要指标,目前主要是采用传统的测量方法进行测量。为了更安全、快捷地对其进行测量,设计一种主要基于简易倾角传感器的垂直度测量仪,简要介绍了倾角传感器的测量原理,对其测量方案的流程、无线通信系统、传感器安装位置、姿态等进行了分析,并分析了影响塔吊垂直度测量精度的相关因素。在此基础上编制了便于操作的上位机界面。根据现场的实际测量结果,该装置无线通信信息传送迅速,能够实时显示塔式起重机的塔身倾斜状况,较精确地显示塔吊的整机相关状态。该方法可以更直观、更简便地检测塔吊的塔身垂直度,对塔吊的安全吊运有较好的指导作用和实际应用意义。

矿用液压支架姿态监控系统应用分析

为了提高工作面液压支架稳定性,准确掌握支架支护过程中姿态,店坪煤矿对204工作面ZY6600-18/37型掩护式液压支架安装一套姿态监控系统,系统倾角传感器实现对支架高度及倾角进行监测,建立支架姿态模型对其姿态变化规律预测及支撑状态监测,从而保证了工作面支架支护效果。

液压支架FBG倾角传感器的设计应用

在煤矿井下的支护中,FBG(Fiber Bragg Grating,光纤布拉格光栅)传感技术的应用和支架支护的检测具有一定的价值和重要性,因此需要对支架FBG倾角传感器进行设计,以提高矿采安全性。以A煤矿为例,在介绍采煤工作面概况后,对支架倾角姿态监测系统进行了分析,具体探讨了基于FBG的倾角传感器设计,并从监测原理、准确度补偿等方面进行了讨论。最后从模拟实验角度对FBG倾角传感器的应用价值进行了探讨,得出该倾角传感器能对顶梁、底座及前连杆的倾斜角度进行姿态监测,利于实时掌握支架的支护状态,及时调整支护参数,进一步提高采矿安全性。

基于LoRa和PLC的缆载吊机倾角监控系统设计

提出了一种基于LoRa和PLC技术的缆载吊机倾角监控系统。该系统通过安装在钢箱梁上的倾角传感器实时采集梁体的倾角,通过LoRa无线通信技术将数据传输到监控室,采用PLC控制技术实现对箱梁倾角吊装过程的实时监控。对系统的硬件和软件进行了设计,包括倾角传感器的选择、LoRa通信协议、串口调试、数据处理和显示等。试用结果表明:该系统能够满足钢箱梁吊装的复杂工况,提高了缆载吊机的安全性能。

一种电容式角度传感器

为了研制一种线性较好的角度传感器，利用变介电常数原理设计了角度传感器。发生角度变化时，借助气体和液体在两个电极间深度或高度的变化，引起两电极间电介质的介电常数和电量变化，从而导致相应电容发生变化。经过试验验证，传感器的非线性可以达到0.02％-0.05％。利用这种原理设计的角度传感器具有较高的非线性、重复性和分辨率。

采用倾角传感器实现空间旋转角度测量的解析方法研究

针对旋转轴与水平面非垂直的情况,提出了一种采用双轴倾角传感器实现空间旋转角度测量的算法。当传感器被随机安装在旋转平面上时,存在3个未知的空间位置参数:旋转轴和水平面之间的夹角β;传感器所在平面和旋转轴之间的夹角γ;传感器测量轴在测量平面上的偏转角α。根据倾角传感器测量轴、旋转轴和水平面的空间关系,建立了基于双轴倾角传感器的空间旋转角度测量的数学模型,推导出了空间旋转角度检测的解析表达式。采用该模型算法可实现传感器安装位置参数α和γ的测量,或旋转轴水平夹角β的测量,还可以表现旋转轴非垂直于水平面情况下空间旋转角度的测量,并能达到一定的准确度。实验结果表明,当旋转轴和水平面夹角在小于75°的情况下,采用该方法在±100°的测试范围内,检测准确度均能达到0.2°,说明该模型的重复性良好,并能达到一定精度。

超声波传感器评定水田激光平地机水平控制系统性能

为了评定水田激光平地机平地铲水平控制系统性能,采用2个SensComp 600超声波传感器测量平地铲两端与参考水平面的距离,然后利用三角关系计算得到平地铲倾斜角度。对超声波测距、传感器与反射面成一定夹角的影响以及运动对测量的影响因素进行了分析,并与姿态航向参考系统AHRS500GA-226提供的参考倾角进行了对比,结果表明2个超声波传感器在静态和动态条件下均能较准确地测量出平地铲倾斜角度,最大静止误差和最大动态误差分别为0.08°和1.00°。在平整的水泥地面上对平地铲水平系统性能进行了测试,实验结果表明,水田激光平地机水平控制系统倾斜角度测量准确,误差不超过1.00°,整个系统能较好地实现平地铲水平控制,满足水田平整作业需要。

人体倾角姿态图仪的研制

介绍一种采用倾角测量技术的人体姿态图仪 ,该仪与采用重力测量技术的同类设备相比较 ,具有以下特点 :1)由倾角传感器获取人体摇动角度信息 ,便于在各种人体支承器具上测试患者的平衡功能 ;2 )采用球底平台使人体与地面形成点接触 。

倾角传感器的温度补偿研究

半导体元件参数随温度变化而产生的温度漂移,将导致倾角传感器本身存在测量偏差,影响倾角测量的准确度.介绍了一种温度补偿方法,对基于加速度原理的差分电容式倾角传感器进行了温度补偿.经过试验验证结果表明：这种方法能够实现倾角传感器的温度补偿,在-55～ 85℃温度范围内可将倾角传感器的温漂降低1个数量级,有效地减少了环境温度对倾角传感器性能的影响.

倾角传感器动态测量研究

根据测试系统运动方式、工作状况和动态特性,分析其对测试结果的影响.给出一种适用于轨道倾斜角度动态测量的分析方法和计算公式,为测量系统的结构设计、电路设计和实际应用提供参考.

便携式无线倾角传感器测量系统的设计

在研究加速度传感器测量倾角原理的基础上,利用射频芯片CC2530和三轴加速度传感器ADXL345,以及Zig Bee无线通信协议,设计了一种结构简单的无线倾角测量系统。通过试验验证该系统测量精度较高,能够满足大多数领域对角度测量精度的要求,且具有成本低、功耗低、通信效率高等优点,可广泛应用于测量、监测、报警等领域。

采用分布式控制技术的斜巷轨道运输车辆定位与跑车自动防护

介绍了一种基于LonWorks现场总线的斜巷轨道运输监控装置的结构和工作原理。轨道车辆定位技术采用计轴器双对冗余配置,检测结果相互复核的工作方式;在对计轴器信号进行分析时,只有超过有效脉宽的信号才判定为过轴信号;采用总线式道岔控制箱,并结合轨道区间的过轴状态,实现对道岔的远程集中可靠控制;结合车辆检测状态,针对易发生脱钩、断绳、脱轨事故原因进行分析,研究了常闭式、常开式防护装置的控制策略,阐述了跑车防护的检测原理和设计方法。

车载动中通伺服系统关键技术的研究

分析了车载动中通伺服系统的工作环境和特点,详细介绍了在车载动中通设计过程中所采用的关键技术。通过图表和公式分别对捷联惯导、电子罗盘的工作原理以及在车载动中通伺服系统中的应用进行了阐述,指出了两种天线座架形式的不同工作区域以及产生跟踪盲区的机理。

微型三轴气浮台姿态确定系统设计

为建立现代小卫星的姿态确定仿真系统,在微型三轴气浮转台上设计了基于敏感元件组合"MEMS陀螺+倾角传感器"的姿态确定系统。首先,系统采用具有32位浮点运算能力的TMS320F28335为中心处理器,通过CAN总线实时采集低精度输出的MEMS陀螺仪角速度信息和较高精度输出的倾角传感器角度信息,然后用扩展卡尔曼滤波器实时处理角速度、角度信息,得到三轴气浮转台的姿态信息;最后通过数学仿真和物理仿真来验证三轴气浮转台姿态确定系统设计的合理性。实验结果表明,该系统能够滤除MEMS陀螺仪输出的漂移,提高转台角速度测量精度,其均方差由0.01516降低至0.005632;角度输出精度基本保持不变,其均方差约为0.001。这表明系统设计合理,能够提供较高精度的姿态信息,满足小卫星姿态确定系统仿真平台的要求。