误差分离技术中传感器安装角误差补偿的研究

用三传感器误差分离技术测量形状误差时,对传感器间的安装角度要求很严。本文对安装角误差进行补偿的计算方法,可大大降低对传感器间安装角的精确性要求,并可通过计算机确定修正补偿系数,从而提高了测量精度。     

微耕机耕深自动控制系统

微耕机由于体积小巧,多用于山地和丘陵地区的农业耕作,但是现在大多数微耕机是靠人力操作调节耕深,不能保证耕深的稳定和一致性.设计一种用于微耕机的耕深自动调节系统,稳定地控制耕地时的耕深,系统主要由检测装置、控制装置和执行机构组成.检测机构通过角度传感器实时检测耕深,控制装置通过对检测信号进行分析处理并计算出实际耕深,根据其与目标耕深的差值控制执行机构调节耕深而达到预定目标.     

基于积分分离式PID控制的耕深调节系统研究

耕作过程中保持耕深稳定是提高耕作质量的重要措施之一.以小型耕耘机的后悬挂旋耕部件为研究对象,提出了一种基于积分分离式PID控制的耕深自动测量和调节的系统,采用双倾角传感器检测耕深,消除了田块自身与绝对水平面倾角的误差影响,通过在误差信号的处理中使用积分分离式PID控制算法,利用Simulink中的SimHydraulic模块对耕深控制系统进行动态仿真研究,与未加入PID控制算法时的仿真结果进行比较,发现几乎消除了系统的耕深超调现象.同时,将响应时间由4.0s左右缩短到1.4s左右,使耕深控制系统的动态响应达到较好的效果.田间试验结果表明,当耕深设定为10cm和16cm时,实测耕深稳定性变异系数分别为6.05%和3.54%,均低于10%,达到了农业机械作业标准所规定的旋耕作业农艺要求.     

应变片倾斜角度对称重传感器偏载误差的影响

基于双孔平行梁作为弹性元件的称重传感器,分析应变计粘贴时的倾斜角度对称重传感器偏载误差的影响。研究表明:偏载误差与载荷作用点偏移距离成线性关系;一般情况下,纵向偏载误差小于横向偏载误差;减小因为应变片粘贴倾斜角引起的偏载误差的办法是,改进应变片粘贴工艺,使应变片倾斜角相等且尽量小。     

柔性可穿戴的腕关节运动角度传感器

为解决难以在柔性康复机器人上安装角度传感器的问题,设计了一种柔性可穿戴的腕关节掌屈运动角度传感器。基于光纤宏弯损耗原理,将光纤嵌入硅橡胶,构成柔性传感模块。硅胶模块与织物结合,组成测量腕关节掌屈运动的角度传感器。该传感器具有对温度不敏感,不受电磁干扰,成本低,不干扰柔性驱动器工作等优点。设计并制造该传感器,试验验证结果表明,硅胶模块在重复拉伸收缩运动时的重复性误差为1.42%、迟滞为1.39%、标定误差为0.53%。与传统的用量角器测量关节运动角度的方法比较,该传感器的测量误差更低,能够实现实时角度监测,与驱动器组成闭环控制,具有实际的应用价值。     

一种大角度范围的高精度超声波测距处理方法

针对移动机器人超声定位中超声收发传感器角度偏向造成的测距精度下降,本文提出了一种基于归一化波形参数特征修正的超声测距系统.传统的增益控制、可变阈值等抗起伏措施对抑制传播过程中的幅度起伏造成的测距误差效果较好,但如果传感器角度偏向使波形发生畸变,此类方法仍将造成较大误差.本文通过对传感器角度偏向造成接收信号波形畸变及测距精度下降的理论分析及实验研究,建立了超声接收信号归一化波形特征脉宽与前沿变化的关系,设计了基于单片机实现误差校正的大偏向角高精度超声波测距系统.测距实验结果表明本系统显著减小了传感器角度偏向引起的测距误差,在不同的距离上使测距精度平均提高了1.6%,同时具有成本低、使用简单、方便的特点.     

一种电磁耦合集成角度传感器的关键模块设计

设计了一种基于电磁耦合原理的集成角度传感器.该传感器由两块电路板与一片专用信号处理芯片组成,在电路板上实现了激励线圈、接收线圈和反馈线圈的设计,通过交变电磁场之间的电磁耦合完成角度信息的转换.传感器芯片设有增益编程模式、零度标定模式,可消除制作工艺与装配过程带来的误差,并实现零度标定;以CORDIC算法为核心设计了角度解码电路,经过误差补偿,大大减小了CORDIC算法在反正弦运算中的误差.经实验测试,数字电路组成的关键模块工作正确,其角度解码范围为0°～120°,误差小于0.05°,满足传感器0.5°的整体设计要求.     

过程层析成像传感器配置的仿真研究

对过程层析成像传感器配置进行了模拟研究 ,分析了传感器尺寸、阵列间距和传感器扫描步进角度对重建图像质量的影响。根据滤波反投影法重建了图像 ,并给出了相应的成像结果 ,绘出了空间图像误差曲线 ,分析了传感器配置各因素对重建图像质量的影响。     

过程层析成像传感器配置的仿真研究

对过程层析成像传感器配置进行了模拟研究，分析了传感器尺寸、阵列间距和传感器扫描步进角度对重建图像质量的影响。根据滤波反投影法重建了图像，并给出了相应的成像结果，绘出了空间图像误差曲线，分析了传感器配置各因素对重建图像质量的影响。     

舵机减速器转角测量误差分析与补偿

在舵机系统的力能传递测试实验中,减速器转角的测量精度是反映舵机特性的重要指标.由于机械安装、零件加工、控制算法采样量化误差和传感器非线性等因素综合影响,角度实测值与理论值之间存在误差并影响测量精度.本文以带有光栅传感器的舵机减速器作为研究对象,通过物理分析、数值计算与系统建模等手段分析了机械、传感器和控制算法采样量化等原因引入的测角误差,提出将机械偏心和传感器非线性作为系统误差,采用最小二乘法构建角度误差指标函数,通过优化指标函数获得由于控制算法采样量化造成角度误差的补偿量的观点.仿真曲线给出了动态静态加载时的误差曲线,以某型舵机减速器为测试设备的实验依此方法进行数据处理,实验结果将测角精度提高了一个数量级(30″),证明了此方法的有效性.     

用线性加速度计测量定轴回转系统状态的理论研究

为了克服定轴回转系统状态测量方案需要传感器种类多、数据处理复杂等缺陷,研究了微型双轴线性加速度计测量系统状态的方案.通过建立单片双轴微型线性加速度计在安装角度有误差、敏感轴非严格正交情况下的测量方程,给出了利用高精度角度传感器测量数据对测量方程中参数进行辨识的方法,从而导出了由两个线性加速度计的测量数据解算系统状态的计算公式.推导过程表明,传感器的固有误差和安装误差可以用高精度角度传感器的测量数据修正,系统的状态可以由两个双轴微型线性加速度计的测量数据解算得到.与传统方法相比,该方法具有传感器种类少、成本低、实时性好的优点.     

基于倾角传感器的坡道角度识别研究

针对坡道角度识别问题,探究汽车车身倾角传感器信号与坡道角度的关系。分析了汽车在坡道上的受力,并对车身倾角与前、后悬架伸缩量的关系进行探讨。根据悬架与轮胎变形量推导出坡道误差角。运用Matlab/Simulink建立数学模型并进行仿真,生成坡道误差角曲线。结果表明:坡道误差角随着坡道角度增加而增大,限值可达6.5%,本文的识别方法可有效消除这一误差,提高坡道角度识别的精确度。     

复杂结构刚体惯性参数识别方法与试验

为了高效精确地识别复杂结构刚体的惯性参数,基于频响函数质量线法,设计了惯性参数识别试验装置。采用多体动力学仿真分析了系统刚度与阻尼、噪声、激励点坐标误差、响应点坐标误差、激励角度误差以及传感器安装角度误差对惯性参数识别精度的影响规律。借助搭建试验装置,对已知惯性参数的样件进行识别,惯性参数误差都在5%以内。表明基于频响函数质量线法的试验装置可以高效精确地识别复杂结构刚体的惯性参数。     

基于方向的无线传感器网络自定位

考虑圆形传感区域,利用4个已知自己坐标位置配备定向天线的信标节点,通过边旋转定向天线边播报旋转角度信息和自身坐标的方式,提出了一种免于测距的无线传感器网络(WSNs)自定位方案。传感器节点通过侦听4个信标节点播报旋转角度信息和自身的坐标位置通过正弦定理确定自己的坐标位置。该定位方法是基于到达角的估计技术,具有较低的计算复杂度和不增加传感器的硬件代价。经分析发现,当4个信标节点分别位于距传感区域中心2/2传感区域半径处时传感器节点的平均定位误差最小,经误差分析和计算机仿真发现传感器节点的纵横坐标的定位误差随着与传感区域中心的距离增大而增大,并且与定向天线的角速度和信标信息的间隔时间的乘积成正比。本定位方案精度高,误差可控,具有鲁棒性的特点。     

深耕深松作业参数监测系统设计与试验

针对深耕深松作业面积和作业质量缺乏有效监测手段的问题,提出了一种基于卫星定位和无线通信的作业质量参数检测新方法。构建数学模型,并利用角度传感器对作业深度进行检测。基于卫星定位技术对机组作业位置、速度、面积等信息参数进行了测定,对数据通路和无线通信流程进行了设计,搭建了基于Linux系统的检测系统。试验结果表明:耕深设定为33 cm时,耕深均值为32.5 cm,方差仅为1.98,耕作面积达标率均值为97.65%,最小达标率为95%,满足系统设计要求。     

精密运动平台的五自由度误差同时测量方法

提出一种同时测量运动平台五自由度误差的方法。采用准直的激光光束作为基准,仅以角锥棱镜作为误差测量的敏感器件,由1个斜方棱镜和聚焦透镜并辅以光电位移传感器组成测量系统。研究结果表明:直线运动平台2个直线度误差和3个角度误差可同时测量,且测量头无电缆连接;测量直线度误差的分辨率小于0.1μm,角度误差的分辨率小于1″;直线度和角度测量精度分别达到1μm和5″。测量系统结构简单,易于安装和调节,适用于运动平台多自由度误差精密测量。     

寄生式时栅角位移传感器误差源分析与验证

为了提高寄生式时栅角位移传感器的精度,深入分析误差源产生机理和变化规律,确定其主次影响因素,通过对传感器结构分析和行波公式推导分析,得到寄生式时栅角位移传感器的主要误差来源,包括两相激励信号时间、空间正交性误差以及驻波信号幅值误差、线圈零点残余电压引起的误差等.对各误差分量的具体谐波频率次数进行理论推导,确定了产生不同谐波误差分量的具体原因,并通过实验进行验证.验证结果表明:导致传感器产生零点残余电压的误差影响因素对传感器测量精度的影响最为显著,为寄生式时栅传感器的主要误差来源;激励信号的时间、空间正交误差及两列驻波信号的幅值不等为次要来源.     

风向分辨率及零位误差对船舶真风解算误差影响研究

航行中船舶直观给出的传感器实测相对风，需结合航速航向等运用矢量运算法则才能计算出真风。本文通过定量分析风速风向传感器零位安装误差对真风解算的影响，建立了传感器风向分辨率与零位安装误差对真风解算的误差传递模型。研究结果表明，风速风向传感器的零位安装精度5°以内的风向分辨率对真风计算的结果影响不大，但叠加传感器的零位安装误差后，尤其是正向误差（安装误差在11°以上），在高航速高真风的情况下，能达到30%以上的误差。要提高真风解算的准确性，还须严格控制传感器的零位安装精度。     

电容式传感器的设计方法探讨

研究者从间距变化型电容传感器的工作原理出发,从检测原理、参数分析和主要误差来源等方面对差分式电容传感器系统的设计方案进行了研究。分析结果表明差动式电容传感器的灵敏度比一般电容传感器提高了一倍,同时差动式电容传感器的非线性误差得到了明显的改善。电容传感器的主要误差来源于电路噪声和电容传感器的非线性。     

微机配料提高精度要诀之一——选用传感器的原则

本文阐述了如何从传感器的出厂检验数据来求得传感器的非线性误差、重复性误差、滞后误差及三者对提高配料精度的影响。并着重介绍了组成配料称的传感器配套对提高精度的重要性及如何实现配套。图4,表4。