霍尔式力传感器的研制

为了克服传统应变片式力传感器结构复杂、应变片之间平衡困难等缺点．将霍尔元件与弹性元件组合使用，利用霍尔元件能进行微小位移测量的优点，用霍尔元件代替应变片测量力传感器弹性体的形变，从而测量出力的大小．这种霍尔力传感器具有结构简单、精度高、线性好的优点，可作为便携式测量仪器的传感器使用．     

基于ADμC845的高精度差动变压器变送器设计

LVDT位移传感器的变送器输出电压值和输入位移量之间存在着非线性,设计和制作线性度较高的传感器比较困难.在分析产生非线性误差主要原因和传统校正方法的基础上,利用单片机软件算法进行非线性校正以提高传感器输出精度.该算法以传感器标定数据为样本,用分段线性插值法求出实际位移量.实验测试结果表明,设计达到了高精度要求,具有良好的应用价值.     

新型高性能金属玻璃纤维应变传感器

目前，商业应变片的应变敏感材料是丝状或是箔状的，因为它们的电阻率较低且不能做得很细，所以其性能和可靠性都不太好．尺寸更小的以单根应变敏感材料为敏感元件的应变传感器一直是人们追求的目标，自第一个商业化应变片诞生开始人们就一直致力于实现该目标．而用传统的应变敏感材料是无法实现的．之前我们已经研究了金属玻璃纤维的压阻效应，已经证实它们是一种性能优异的应变敏感材料．用高电阻率和极细的单根金属玻璃纤维做成的应变传感器能实现人们长期以来追求的目标．     

基于切比雪夫最佳逼近的LVDT位移传感器信号处理

针对LVDT位移传感器两端输出信号的非线性问题,提出了一种基于切比雪夫最佳逼近原理的信号处理方法. 该方法将传感器有效量程自适应地分为线性和非线性区域. 线性工作范围和对应直线逼近函数利用切比雪夫一次最佳逼近自适应确定,非线性区域信号采用有理B样条函数进行线性化处理. 设计了基于MSP430单片机的信号处理器,搭建了基于步进电机直线台和标准激光传感器的试验平台,对该算法进行实验验证. 实验选用量程为85 mm的LVDT位移传感器,实验结果表明,该方法将传感器的非线性误差从2.47%降至0.30%,测量平均误差绝对值从0.64 mm降至0.12 mm,有效改善了传感器的线性度和精度,延展了其工作范围.      

高线性数字式电容微位移传感器

设计了一种基于AD7745芯片的数字式的电容微位移传感器，采用屏蔽电缆和电容保护环技术，有效降低杂散电容的影响．采用数据滤波技术对采样数据进行处理，提高了测量的准确性和重复性．实验结果表明：该电容微位移传感器的分辨力为0．01μm，全量程线性度0．05％，性能较传统电容位移传感器有较大提高．     

FBG传感器量测混凝土表面应变

采用一种新型FBG应变计量测钢筋混凝土柱在受压过程中的表面应变,并与常规应变片量测方法进行比较.通过机械固定法将FBG应变计安装于立柱表面,并考虑温度对测量结果的影响,最终实现对混凝土结构表面应变的量测,并对其工作性能进行评价.试验结果表明,FBG传感器具有很高的线性度及可重复性,测量值与理论值及常规电阻应变片量测结果一致,为其应用于实际工程提供了依据.     

测量线性工作台滚转角误差的多探头法

针对线性工作台运动过程中的滚转角误差,提出一种多探头测量方法．与传统的用2个位移传感器和1个具有高平面度的感应物测量滚转角误差的方法相比,所提出的方法利用4个位移传感器,无需高平面度的感应物,更容易实现测量．分析了各项几何误差对传感器读数的影响,利用顺序两点法采集传感器信号．根据传感器融合技术,得到滚转角误差的差分表达式;对测量系统进行了灵敏度和仿真分析．仿真和实验结果表明了该测量方法的可行性．     

利用光栅位移传感器实现自由曲面的自适应跟踪测量

针对非接触自由曲面测量中激光位移传感器的非线性误差问题,设计了基于LabVIEW的光栅位移反馈系统,其采用调用动态链接库的方式完成数据采集.通过对反馈系统的线性度和回程误差进行实验分析,结果表明,该方法能够实现自由曲面的自适应跟踪测量,可保证激光测头跟随被测曲面的轮廓上下调整,使传感器工作在线性测量范围内.     

四足步行机器人倾斜度传感器的研究

为了克服步行机器人原采用的摆型倾斜度传感器频响较慢的缺点，研制了一种采用圆球－应变片组合的新型倾斜度传感器，通过测量下滑力获得倾斜度的信息．由于提高了倾斜度传感部件的重心，并直接用紧贴应变片的弹性档极与之相切，避免了该部件与机器人接触面间的相对运动，从而显著提高了频响速度．文中对这种传感器的具体结构、信号处理方法与实验结果作了详细的介绍．     

基于BP算法的光纤传感器非线性位移补偿研究

针对光纤位移传感器应用中存在的非线性问题,提出了以神经网络为补偿环节,结合传感器构成的一种非线性补偿模型.基本思想是采用BP算法,以传感器的输出作为神经网络的输入样本.传感器的输入位移为神经网络的期望输出,通过调整神经网络权值使神经网络的输出与期望值近似,实现位移测量的非线性补偿.实例仿真结果表明该方法有效提高了精度,是一种有效的传感器非线性补偿方法.     

重力坝深层抗滑稳定试验中结构面变位测试技术

软弱结构面内部相对变位的测试一直是重力坝深层抗滑稳定试验中的一个重点和难点。以电阻应变技术为基础,成功研制了适用于地质力学模型中软弱结构面相对变位量测的位移传感器。该传感器体积小,精度高,同时设置有隔热装置,不受升温降强的影响,稳定性好。介绍了该位移传感器的设计思路、工作原理,并将该传感器应用于某重力坝三维地质力学模型综合法试验中,获得了主要结构面的内部相对变位,为大坝稳定性分析提供了科学依据。     

悬索结构非线性有限元分析

提出了一种适合于悬索结构空间非线性分析的三节点等参数索单元有限元模型,在三维整体坐标下,由就的定义得到了可以考虑任意高阶位移影响的非线性应变几何关系,采用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ坐标描述法,并由虚功原理建立了非线性有限无限元增量方程及切线刚度和矩阵,算例计算表明,本文方法可用于各种悬索结构的计算分析。     

柔性结构非线性分析的杆单元有限元法

本文根据非线性弹性理论，采用拉格朗日坐标描述法，在三维整体坐标系下，直接根据应变的定义建立了精确应变的非线性几何关系．从而可以考虑任意次高阶位移的影响，得到了轴向应力应变的直接关系，根据虚功原理推导了杆单元非线性有限元增量方程及切线刚度矩阵，利用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法进行了实例计算．结果表明本法精度很高，适合于柔性结构分析、设计时采用．     

微摩擦测试的微力传感器设计

论述了一种新的应用于微摩擦测试的微力传感器，这种微力传感器能同时测定微小摩擦力及相应正压力的大小，其独特的悬臂结构消除了多维力传感器普遍关注的耦合问题．正压力和摩擦力的测力原理分别基于应变片法和位移法．标定及静态特性的分析表明，该微力传感器具有较高的测力精度和分辨力，适合于mN级的摩擦测试．摩擦测试实验表明，该微力传感器完全能进行各种润滑膜的微摩擦性能评估测试，从而为微摩擦研究提供了一种有效的实验工具．     

工程结构几何非线性有限元研究述评

在结构线弹性计算中,一般都假定在加载过程中用结构变形前的形状来代替变形后的形状.然而在实际工程结构中,往往存在着大位移、大转角或大应变等问题.这时平衡条件就应如实的建立在变形后的位形上,以考虑变形对平衡的影响;同时应变表达式也应包括位移的二次项,这就需要采用几何非线性来研究.以此为出发点与当前流行的有限元方法相结合,分析了几何非线性有限元法分析的一般过程.综合比较了几何非线性有限元法在杆、梁、板、壳等方面的国内外研究成果,指出目前仍存在的问题,提出今后的发展方向,为几何非线性有限元的理论研究与程序设计提供参考.     

矩形板动力刚化有限元分析

在有限元方法中首次引入了单元耦合形函数（阵）,以此将单元弹性位移表示成为单元结点位移的二阶小量形式,利用几何非线性的应变－位移关系式,在小变形假设条件下确定了单元耦合形函数,在此基础上,根据Ｋａｎｅ方程,运用模态坐标压缩,并采用适当的线性化处理,得到了包含动力刚度项的线性动力学方程,针对矩形板编制了动力刚化有限元分析程序,仿真算例证明了理论和算法的正确性。     

柱光束反射式光电位移传感器的误差修正

本文从光电子学原理分析入手,讨论了柱光束反射式光电位移传感器的非线性输入-输出特性,提出用最佳一次多项式或三次多项式逼近传感器的输出曲线,并对两种逼近方法进行了误差实验和分析.     

基于S-R和分解定理的无网格Galerkin法求解几何非线性问题

针对几何非线性问题,基于S-R和分解定理与更新拖带坐标描述法,从运动变换的角度出发,由虚功率原理建立全局弱式积分方程.采用无网格Galerkin法(EFG)求得该问题的数值解.对于非线性问题的数值计算,通常采用增量和迭代法.S-R和分解定理给出了一种新的应变张量,该应变张量能合理地反映大位移大转动情况下物体的应变状态及转动情况,而且有利于求解几何非线性问题.数值算例验证了该方法的合理性和有效性.