双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的研究

为提高双H型石英音叉陀螺驱动信号的稳定性,基于DSP设计了一种数字化闭环控制电路,依据双H型石英音叉陀螺在串联谐振频率点处工作时驱动叉指振动的幅度随频率变化的影响最小,通过相位控制实现了驱动信号频率的跟踪,并利用希尔伯特变换产生了一对正交的参考信号用作相位检测.实验结果表明,双H型石英音叉陀螺工作稳定后,驱动信号频率跟踪算法的相位标准差为4mrad,精度达到0.003 4Hz.     

石英音叉陀螺机械及静电耦合误差的消除

为了消除石英音叉陀螺中音叉不对称产生的机械耦合误差及驱动电极与拾取电极间分布电容引入的静电耦合误差,分别采用了质量平衡调节消除机械耦合误差及设计补偿电路消除静电耦合误差的方法.实验结果表明,该方法基本消除了石英音叉陀螺的机械和静电耦合误差,陀螺性能得到明显提高.     

光声光谱遥测装置中音叉光激励振动的数值模拟

针对光声光谱遥测装置中不同功率激光器和空气阻尼对石英音叉光激励振动过程的影响问题,采用数值模拟的方法研究了石英音叉的前四阶振型并对各振型进行了分析,建立了激光热激励石英音叉振动谐响应分析模型,模拟了由不同功率激光器发射的激光,经被检测物吸收和凹面镜收集后照射到音叉上时对音叉振动产生的影响,发现照射到音叉的激光能量与激励起音叉的共振振幅成线性关系。此外,还考虑了不同空气阻尼对音叉振动的影响,通过比较分析可知:激光器的功率不能小于10mW,否则音叉的共振振幅太小,产生的压电信号会更小,不利于微弱信号探测;采用真空封装消除空气阻尼影响和增加激光器功率均可提高音叉的共振振幅,但前者的影响更大。上述结论可为光声光谱分析的后续研究提供理论指导。     

微石英音叉陀螺激励与检测电极的研究

根据弹性力学和静电理论建立压电梁弯曲振动时晶体内电场分布的泊松方程,研究微石英音叉陀螺不同形式的激励与检测电极的性能,对泊松方程求解,得出了几种典型电极形式下压电梁内电场的分布表达式,计算驱动电极的等效体力和检测电极的压电电流。根据等效体力和压电电流的大小确定出了最佳驱动电极和检测电极的形式,给出了微石英音叉陀螺电极性能的研究方法。     

双H型石英陀螺耦合信号的分析模型

针对现有模型不能完全解释双H型石英音叉耦合信号某些特点的问题,提出一种分析双H型石英陀螺耦合信号的分析模型. 通过对耦合信号的机理分析,将耦合信号分为静态耦合信号和动态耦合信号,分析了各种耦合信号产生原因及与驱动信号的相位关系. 对静态耦合信号和动态耦合信号分别进行了实验验证,实验结果表明:静态耦合信号与驱动信号同频、同相、同波形,在检测正负两极呈共模状态,动态耦合信号与驱动信号同频,相位不正交,检测正负两极信号幅度不对称,驱动信号频率对动态耦合信号与驱动信号的相位差影响很大.      

用于微石英陀螺质量修调的微电镀实验研究

为了消除微石英音叉陀螺中存在的机械耦合误差,采用了质量修调的方法. 运用微电镀工艺在音叉叉指上制作金质量块,通过正交实验,讨论了温度、电流和搅拌速度对电镀质量块粗糙度和厚度的影响,并分析了电镀层厚度与时间的关系,确定了工艺参数,其中温度控制在70 ℃、电流设定为5 mA、搅拌速度设定为900 r/min、所需电镀时间为130 min. 后经过初步激光修调,使得机械耦合误差由1.840 V减小到0.132 V,提高了陀螺性能.      

一种圆锥壳型振子式陀螺的信号提取方法

针对一种具有圆锥壳型敏感结构的固体振动陀螺提出了一种信号提取方法,这种圆锥壳型敏感结构取消了电极间的隔离孔.首先对陀螺原理进行了分析,设计了陀螺的硬件处理系统和软件算法.振子激励信号通过独立的DDS模块产生.振动信号经模拟滤波器处理后被采样,在DSP中完成控制与解算.讨论了取消隔离孔后敏感轴电极的正交干扰问题,结合实验结论,提出利用振动信号的相位信息计算输入角速率,为新型谐振陀螺的制作提供参考.      

石英音叉陀螺阻抗特性的实验研究

为改善石英音叉的质量,提高陀螺性能,采用了质量平衡调节叉指对称性的方法改善音叉阻抗特性,测试了阻抗特性对音叉驱动及机械耦合误差的影响.实验结果表明,通过对驱动叉指的对称性进行质量平衡调节,驱动叉指的品质因数明显提高,驱动电压明显下降,机械耦合误差也得到有效消除,音叉阻抗特性得到改善.     

微石英音叉电学参数的有限元分析

以U形石英音叉为例，用耦合电压自由度的方式模拟电极，提出了石英音叉的静态集总电容模型，用有限元分析中的静态分析方法计算了静态电容参数．通过对电极作短路和开路处理，分别用模态分析和谐波响应分析方法计算了石英音叉的本征频率，两种分析计算结果相同．根据本征频率计算了石英音叉的动态等效电路参数，计算值在实测值的离散范围内．最后综合运用模态分析、谐波响应分析方法计算了石英音叉传感器的电压和电荷灵敏度；可为设计传感器放大电路提供必要的参考。     

激光激励下石英音叉的振动分析与测量

针对民航客机微量爆炸物的检测这一难题,对采用石英音叉的光声信号探测原理进行了分析,对光声光谱遥测的光路进行了简化,减少了激光能量的损失,然后建立了实验系统,对石英音叉在激光直接激励时的幅频特性进行了测试,探讨了激光光照位置对于石英音叉振幅的影响。结果表明,当激光光斑在石英音叉叉臂根部偏上约0.2mm处时,石英音叉振幅达到最大值,激光光斑继续向上移动,石英音叉振幅减小,验证了石英音叉振幅与激光功率成正比这一论点。该研究为后续开展远距离光声光谱遥测奠定了基础。     

基于旋转阀控制脉冲重构的钻井液QPSK信号解码及误码率分析

钻井液压力正交相移键控(QPSK)调制具有高密度携带及传输井下信息特点,其信号的解调与解码关系到所携带信息的正确恢复。通过建立信号的相位解调及旋转阀转速控制脉冲重构的数学模型,研究解调系统固有干扰及信号噪声对脉冲重构的影响;根据重构脉冲的幅度判别研究信号解码的可行性;通过建立重构脉冲的信噪比数学模型,对误码率进行理论分析。结果表明,解调系统固有干扰与信号噪声均对脉冲重构产生影响,且固有干扰影响较大;脉冲重构时,相邻码元编码产生的脉冲电平差值较小,使得误码阈值降低,上述影响更易引起误码。误码率的理论计算结果与仿真分析结果基本一致,可以将误码率分析模型用于钻井液压力QPSK信号传输效果的可靠性评估。     

瞬时频率计算方法的比较研究和改进

希尔伯特-黄变换是目前最广泛使用的提取信号瞬时频率时频分析方法,但在求取瞬时频率过程存在端点效应问题.针对这个问题,本文从解析信号的瞬时频率定义着手,介绍了Bedrosian等式和Nuttall定理的限制条件,分析了希尔伯特变换端点效应的产生原因,研究了基于经验调幅调频分解求取瞬时频率的方法及原理.在此基础上比较了希尔伯特变换、Teager能量算子和直接正交法在求取瞬时频率的优缺点.通过实例验证可以得出以下结论:(1)希尔伯特变换解调信号端点效应明显;(2)Teager能量算子法易受信号形式和噪声影响,误差较大;(3)直接正交法易受信号极值点影响,在极值点处会产生瞬时频率突变.针对直接正交法存在的问题,提出了一种改进算法,仿真结果表明:改进算法的效果较为理想,误差较小,能够解决直接正交法求取瞬时频率在极值点处发生突变的问题.     

转子测量面形状误差对振动测量的影响

为了有效地识别振动信号中存在的虚假信号,采用全息谱方法对具有时间延迟和相位延迟的理想测量面和典型测量面形状误差转子的振动信号进行了理论分析和试验研究.同时,分析并讨论了两种情况下测量面形状误差引起的虚假振动信号对实际振动信号的影响,总结了两种情形下的振动和全息谱特征,得到了具有测量面形状误差的转子振动信号特征.通过试验和现场数据验证结果,与理论分析结果一致,从而为现场转子测量面形状误差的诊断提供了新的识别理论和方法.     

测速齿盘偏心对扭振测试误差影响的研究

通过分析齿盘偏心引起的伪扭振信号特征，提出用测速齿盘静态偏心计算伪扭振信号的方法，根据计算结果对相应的谐次分量进行修正，从而给出了消除误差的信号合成处理方法．利用提出的计算方法对某型履带车辆扭振测试结果进行了计算和分析，并利用提出的信号合成处理方法对实测的结果进行了修正，提高了扭振的测试准确度．     

电液伺服振动台复合控制研究

本文对电液伺服振动台的控制系统进行了深入研究。探讨在反馈控制的基础上控制量中引入作用信号、负载扰动及其导数而构成的复合控制。并从工程观点讨论了物理可实现性。结果表明,在不损害系统稳定性的前提下,可将系统无差度提到三阶,提高了作用信号复现精度,减少了加速度波形失真,并能有效补偿负载扰动引起的瞬态及稳态误差。     

利用高斯平滑法提取GPS观测序列中的结构振动监测信号

利用GPS进行结构振动监测时,GPS观测信号噪声非常大。文章分析了GPS信号误差来源,根据相邻两天GPS观测值多路径误差强相关性,提出了利用高斯平滑法从带有噪声的GPS位移序列中提取真正的振动信号。实测数据分析表明,该方法能有效地抑制GPS多路径效应与测量噪声,成功提取结构振动信息。     

基于阶次双谱分析的齿轮故障诊断研究

针对齿轮箱升降速过程中振动信号非平稳的特点，将双谱分析技术与阶次谱分析相结合，提出了阶次双谱的齿轮箱故障诊断方法．首先对齿轮箱升降速瞬态振动信号进行时域等时间间隔采样，再对时域信号实行等角度间隔重采样，转化为角域平稳信号，最后对角域重采样信号进行双谱分析，就可提取齿轮的故障特征．通过对齿轮齿根裂纹故障实验信号的分析，表明阶次双谱分析能有效地诊断齿轮的裂纹故障．     

基于差分法的旋进漩涡流量计抗振动干扰的实验研究

论文研究了管道振动对旋进旋涡流量计有效信号采集的影响,提出了一种消除旋进旋涡流量计管道振动的传感器安装方法,通过在流量计主体同侧轴向并列安装双传感器采集信号,再将两路信号差分处理,消除管道振动对信号采集的影响.实验研究针对DN50口径旋进旋涡流量计,通过实验证实:采用新的传感器安装方法和差分处理法,可以消除管道振动给流量测量带来的影响,实验验证了本方法的有效性.     

单列向心球轴承引发的非线性振动分析

根据滚珠轴承结构特点,研究单列向心球轴承转子系统运行过程中由轴承支承刚度变化引起的参数振动,并分析由轴承制造误差和安装误差造成的一系列强迫振动,总结系统中轴承引起的各类非线性振动的振动频率成分,最后在120MD60Y6型号电主轴上进行振动测试,对振动信号进行滤波提纯和频谱分析,结果表明:在低速条件下,单列向心球轴承引发的各种振动频率成分所占比重较大,其幅值随着转速的增加发生细微变化,但其幅值比重急剧下降。