基于Pareto磁性液体微压差传感器优化设计

设计并研究了一种量程可调式磁性液体微压差传感器。该传感器外壳为玻璃管,管内中间放置一个圆柱形永磁体,永磁体两端吸附磁性液体。两个环形永磁体固定在玻璃管内的两端,为中间永磁体提供回复力。转换元件采用霍尔元件,通过滑动支架可以改变霍尔元件的测量位置,进而实现多量程测量。对传感器各项性能参数进行了理论推导和有限元仿真分析,并基于Pareto最优解对各项参数进行了优化,结果表明优化后传感器的灵敏度和量程有所增大,而尺寸减小。对传感器在三种量程下的输出电压与待测压强关系进行了仿真和实验分析,求得传感器的灵敏度,最后对传感器的动态性能进行理论和仿真分析,结果表明优化后传感器的动态性能提升,验证了本设计的可行性。     

Revo测头的自适应测量算法及位置反解

为解决关节臂式三坐标测量机测量精度低的致命弊端,在三坐标测量系统中采用Revo测头.经分析系统的结构特点,确定了转动关节与测杆姿态的几何关系并构造测量时的接近矢量,实现测杆姿态的控制.在此基础上,提出一种基于初始姿态的自适应测量算法,根据数据点的坐标,求得测杆姿态最小变化量,结合位置方程求得该姿态下的位置反解.实验表明：该算法可实现测头姿态的精确控制和位置反解的计算,为具有Revo测头高自由度关节臂式三坐标测量系统的发展和运动学问题的深入研究奠定了理论基础.     

一种新型机器人关节位置传感器的研制

为了满足机器人小型化、轻型化的要求,利用磁钢霍尔元件体积小、质量轻和非接触的特点,将其作为机器人关节和电机角度的测量单元,并采取特殊的机械结构,研制了一种新型的关节位置传感器。传感器具有2个测量单元,能够同时测量关节和电机的角度,关节位置测量单元可以用较高精度的电机位置测量单元实现动态标定,标定试验得到传感器精度为±3.08%,重复精度为±1.95%。传感器的2个测量电路安装在同一印刷电路板上,共用电源和A/D电路,具有较高的集成度和可靠性。     

一种光纤组量程扩增的激光频率扫描干涉绝对测距系统

为解决激光频率扫描干涉(FSI)测距系统随着目标距离增大测量精度下降的问题,提出了一种利用光纤组量程扩增技术实现大尺寸绝对测距的精度补偿方法。采用参考光路光程可变递增的方法,建立了光纤组量程扩增的激光频率扫描干涉绝对测距系统,通过FSI原理实现了量程扩增部分光程差的自标定。对应不同测量目标,通过粗测和精确测量,实现了系统原点自标定、光纤通道切换和目标值的精确测量。实验结果表明,在测量距离大于3 000mm后,光纤组量程扩增测距系统具有更高的绝对距离测量重复精度,在6 700mm目标位置的绝对距离重复精度比FSI测距系统的重复精度提高了2.4μm,并且在大尺寸测量方面更具有一定的优势。     

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.     

基于磁感式传感器的磁条空间磁场分布测量

针对智能循迹中磁条在不同的安装方式下导航测量的磁条部位会有所不同,为了确定磁检测传感器系统在磁条不同安装方式下对其精确有效的测量位置,提出了基于磁感式传感器的磁条空间磁场分布测量。采用了PNI(Pacific Nanotechnology Incorporated)磁感式传感器对磁条空间的磁场分布大小进行测量,在基于QT5的RS232串口上位机界面上,对使用的传感器在不同参数设置的情况下进行了工作性能的检测与分析,选取合适的测量参数设置。实验测试结果表明：测量磁条横截面360°的变化磁场的结果是稳定有效的。     

一种新型大量程非接触尺寸测量装置的研究

介绍了一种新型的大量程非接触尺寸测量装置的组成和工作原理.该装置把反 射式气动传感器固定在数控工作台的滑座上,组成了一个测控一体化的测量装置.它 根据气动传感器离被测工件表面的间隙大小来自动控制数控工作台滑座前进或后 退,保证传感器离工件表面的间隙基本不变,从而实现小量程传感器的大量程测量. 还对该装置的测量静动态特性进行了理论分析和实验研究.该装置在80mm的测量 范围内,测量精度达到±O.1mm,适用于大量程非接触尺寸测量场合.     

重型牵引车悬架主要参数的匹配设计

文章通过对重型牵引车悬架系统的研究,对车辆的侧倾角刚度在车轮上的分配、悬架静挠度和动挠度的匹配、车辆的平顺性以及承载性能进行了分析,采用生产试验的方法总结了重卡运动特性下的悬架设计准则,确定了重卡悬架系统的主要性能参数,进而为合理地匹配车辆的主要性能指标提供了依据。     

基于多周期同步测量法的微位移检测电路设计

在机械产品微位移高精度检测中,目前广泛采用的微位移检测电路是通过电感式位移传感器将被测位移量转换成输出电压幅度,该方法的测量精度受调理电路的限制.为进一步提高测量精度,提出一种多周期同步测量法,并设计了基于单片机控制的微位移检测电路.实际应用表明,该系统在电感式位移传感器检测量程为2mm时,系统检测精度可达0.01um.并且系统在提高计数频率时可以达到更高的测量精度.     

弹体姿态估计数据融合算法研究

为了测量剧烈变化的弹体滚转角姿态,设计了高、低量程配置的传感器测量方案,利用UKF滤波器,对弹体滚转姿态进行估计.为了提高弹体飞行中间段的滚转姿态测量精度,进一步设计了状态融合和量测融合两种数据融合算法.仿真研究表明,量测融合算法精度高、实时性强.     

磁场在微小位移量测量中的应用

探讨了磁场在微小位移量测量中的应用。将霍尔传感器应用于伸长法测杨氏模量中,设计了用霍尔传感器法及传统的光杠杆两种测量杨氏模量实验方案。通过对测量结果进行分析比较,取得了一些有益的结论。     

三维姿态测量系统的安装误差

研究了倾角仪相对于电荷耦合器件的倾斜安装误差的标定方法和补偿技术.运用旋转矩阵描述了传感器之间的相对位置关系,并由此定义了3个安装误差参数,通过旋转矩阵的复合变换推导了测角系统因倾斜安装倾角仪而造成的测量误差的表达式,采用蒙特卡罗方法分别分析了3个安装误差参数对系统测量误差的影响,最后给出了3个安装误差参数的标定方法并进行了基于高精度三轴转台的安装误差补偿实验.实验证明所提方法有效地减小了倾角仪的倾斜安装误差对角度测量的影响,使系统获得了更高的测量精度.     

基于数字图像相关理论的非接触式结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

基于数字图像相关理论的非接触式 结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

基于FBG的新型微位移测头系统的研究

为了提高微位移测量系统的测量精度,文章设计了以光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)为传感器的触发式测头系统。该测头采用双FBG悬接式探头传感结构,实时修正温度气流振动等环境干扰的影响;球形的探针结构扩大了测量范围;同时为了降低成本和简化结构,系统采用可调谐匹配光栅法对信号进行解调。利用PI线性微动平台和Renishaw XL-80激光干涉仪做出的实验结果表明,该系统量程为30μm,最优分辨力达到10nm,非线性误差为150nm,满量程重复性小于350nm。     

霍尔效应式耕深耕宽传感器误差分析

本文着重探讨霍尔效应式耕深、耕宽传感器的角度误差对测量误差的影响。根据传感器的工作原理推演出误差计算公式。通过计算给满足测量精度要求所允许的最大角度误差,并对传感器的使用提出一些建议。     

亚像元定位技术在二维动态测角系统中的应用

对于面阵CCD/CMOS测角系统,如何在有限像元阵列的条件下同时实现宽视场、高精度测量是该测量方案面临的一大难题。本文提出了采用光能积分重心算法实现亚像元定位精度以缓解测量视场与测量精度的矛盾,通过理论分析与实验验证表明,当有效像元尺寸大于20个像元时,在光源稳定条件下可实现1/20像元位置定位精度。当然,该精度只是测量系统对包含角度信息的位置参量的定位精度,对于二维动态测角系统而言,角度参量测量实际可以达到的精度依赖于位置-角度逆运算函数。     

基于双姿态传感器的关节运动角度测量方法

针对单自由度关节运动角度测量精度制约于传感器安装姿态的问题,文章以肘关节相对运动角度为测量对象,提出了一种基于双姿态传感器的关节运动角度测量方法。通过欧拉角法建立相应的数学模型,详细阐述了运用双姿态传感器对关节运动角度进行测量的测量原理;并通过静态验证实验与动态对比实验对该测量方法进行了验证。实验结果表明:采用该方法对关节相对运动角度进行测量,于传感器安装姿态无任何特殊要求,测量精度可以达到±0.5°,在实际测量应用中切实可行。     

角度约束辅助测量的深空探测器自主天文测角导航方法

高精度的天文量测信息是满足深空探测器高精度自主天文测角导航的必要条件.天文测角量测信息多种多样,之间具有几何约束关系,测量误差具有不同特性且符合相应的约束条件.本文提出了一种基于角度约束辅助测量的深空探测器自主天文测角导航方法,该方法以深空探测器轨道动力学模型作为状态模型,以火星、火卫一和火卫二与探测器之间的方位角作为量测量建立量测模型,并对量测量进行角度约束建模,然后利用遗传算法-序列二次规划混合非线性规划方法对角度约束模型进行非线性规划,由于系统模型均为非线性模型,因此本文利用容积卡尔曼滤波对系统状态进行估计,减小随机误差,并分析了天文测角的量测精度对导航精度的影响.仿真结果表明,本文所提方法可有效抑制多源随机量测误差,实现深空探测器高精度自主导航.     

薄孔壁厚和小孔径测量系统

由于相邻孔壁厚度的测量根据进刀量进行计算时精度很低，故提出了一种应用电容传感器对2个微小孔间相邻孔壁进行精密测量的系统．基于非接触式电容测孔传感器，研究了测头的电场边缘效应影响及保护环的宽度选择，设计了电容瞄准测孔传感器的测头对相邻小孔中心定位，利用电容差动测厚传感器测量孔壁，系统由1个瞄准测孔传感器和2个差动测厚传感器及三通道测量电路组成，处理数据后直接显示孔径和孔间壁厚．系统属非接触测量，无需修正测头及工件变形误差，实验证明，测量精度为0．5μm，