应变片的选择对应变式位移传感器特性的影响

为了能深入了解应变片的种类对应变式位移传感器特性尤其是在重复性、迟滞等静态方面的影响，选取电阻和半导体两种类型的应变片。并以4种不同结构形式的悬臂梁作为转换元件，进行实验研究。数据分析显示：在实验室环境下，选用半导体应变片可有效地减小重复性误差和迟滞误差．如配合一定结构形式的悬臂梁将获得更加理想的结果。     

应变片敏感栅结构参数对测量精度的影响

电阻应变式传感器的系统误差主要是由测量过程中的应变传递误差引起的,而这一误差的大小随着传感器敏感栅结构参数的不同而有所差异。针对这一问题,建立了由悬臂梁(被测基体)、粘结剂和应变电阻丝所组成的测量模型,运用有限元方法研究敏感栅电阻丝结构参数对测量结果的影响,同时通过实验验证了有限元分析方法的有效性。结果表明:栅长、栅间距在基体应变传递中具有中间最优值,栅丝直径越小应变传递误差越小。根据有限元分析结果给出了各结构参数对应的相对误差大小,为测量过程中电阻应变式传感器结构参数的选择和进行适当的误差补偿提供了有效参考。     

大量程位移传感器的几何非线性分析

为测得结构的较大位移,利用柔性悬臂梁的大变形研制了一种量程为±500mm的位移传感器.利用数值积分建立了柔性悬臂梁受法线方向力时的几何非线性本构关系,借助Matlab中Lobatto法对本构方程进行求解并获得了相应的挠度与集中力和固端弯矩曲线,分析了挠度与柔性悬臂梁各参数的关系及产生大变形的主要原因,通过试验和误差分析得出了本构关系的正确性和有效性.研究结果表明:柔性悬臂梁的几何非线性本构关系与试验结果符合,固端弯矩理论值在y方向上分量是产生大变形的主要原因,各项静态参数指标良好,此柔性悬臂梁大变形的本构关系可应用于构件或结构的大位移测量.     

低频量大位移加速度传感器的研制

本文对适用于低频量大位移参数测量的电阻应变式加速度传感器进行了设计，并对制作与调试中相关参数间的影响因素进行了分析和确定。     

互补偿型反射式光纤压力传感器的设计分析

将应变式压力传感器的弹性膜片与一种光纤位移检测装置相结合构成了一种反射式光纤压力传感器，阐述了其设计思想，并给出了一个设计实例，该互补偿型传感器可以消除环境温度，光源输出功率波动及光路损耗变化等因素的影响。     

表面应力敏感型压阻微悬臂梁传感器的模拟

为获得用于表面应力测量的压阻悬臂梁传感器的参数的优化方法,建立了有限元分析模型。通过将模拟结果与压阻理论结合,分析了表面应力作用下的压阻式微型悬臂梁传感器。建立了两层硅悬臂梁结构模型,在顶层硅内施加初始应力模拟表面应力。对仿真结果应力数据进行提取与计算,结合压阻系数,分析了n型硅压阻与p型硅压阻长度、宽度和位置等对微型悬臂梁传感器灵敏度的影响。结果表明:为获得较高灵敏度,n型硅压阻应做长,p型硅压阻应做短并安排在固定端。该文研究结果为悬臂梁生化传感器提供了设计参考。     

静压力电阻应变式传感器测量及杨氏模量测定电路的设计

电阻应变式传感器以电阻应变计为传感元件，它用于测力、测压、称重、测位移等方面。它的优点是测量精度高、测量范围广、性能稳定可靠；结构简单、便于集成化；频响特性好，环境因素适应能力强等。同时，用来测定杨氏模量，更为精确。     

位移传感器在冰力学测试中非线性探讨

在冰的力学性能测试中引用了传感技术,考虑冰力试验试验环境,条件、测试该当的特殊要求,专用设计、研制了试验所需要的各种类型传感器,为进一步完善冰力学试验奠定了基础,论述了传感器的工作原理及构造;分析了传感器在实际应用中的非线性误差。通过误差分析 ：弓形位移传感器灵敏度与被测位移大小成反比,被测位移小、灵敏度近似为常数,被测位移过大时,随着被测位移的增加灵敏度下降;悬臂梁式位移传感器,被测位移愈大,失     

压电悬臂梁式微型电场传感器的设计与制备

提出并研制一种新型压电悬臂梁式微型电场传感器,该传感器是基于压电(PZT)薄膜驱动的悬臂梁式微型电场传感器;同时介绍了传感器的工作原理、结构设计、制作工艺以及初步测试结果。该微型电场传感器由多根压电悬臂梁构成,每根悬臂梁能同时具有屏蔽电场和感应电荷功能。对传感器感应电荷的能力进行了计算;并根据计算结果和工艺要求设计了传感器的参数。该微型电场传感器采用微加工技术制作,每根悬臂梁为多层复合结构(Al/Si3N4/Pt/PZT/Pt/Ti/Si O2/Si),其中PZT薄膜采用溶胶-凝胶法制备。测试结果证明,传感器具有良好的响应特性。     

考虑磁滞的铁稼磁致伸缩位移传感器输出电压模型及结构设计

基于Jiles-Atherton模型、魏德曼效应和压磁效应建立了考虑磁滞影响下磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算结果与实验结果基本吻合,表明所建立的输出电压模型的正确性.对传统Fe-Ga磁致伸缩位移传感器的结构进行了改进,消除了由磁致伸缩材料的磁滞效应带来的位移迟滞,降低了剩磁和驱动脉冲电流对输出电压的影响,使电压信号的信噪比由14.7 dB提高至27.6 dB.制作了Fe-Ga磁致伸缩位移传感器样机,通过实验验证了新结构能改善传感器的线性度、重复性、迟滞性和精度.基于新的传感器结构,此研究可为磁致伸缩位移传感器的优化、生产提供理论依据和实验基础.     

基于应变模态梁型结构损伤识别研究

传统损伤识别方法大多仅限于结构件中单个裂纹的确定,且损伤识别指标无法准确反映早期局部损伤。为此,提出了一种以应变模态差为表征指标的结构表面多裂纹损伤识别方法。首先,依据欧拉伯努利梁理论,建立了含有多裂纹悬臂梁结构传递矩阵方程,得到含裂纹悬臂梁位移模态振型和应变模态振型;其次,计算损伤前后应变模态差并作为损伤识别指标进行识别。以悬臂梁为例,利用MATLAB分别对单损伤和多损伤等不同工况条件进行了模拟仿真,在此基础上,利用PVDF压电传感器进行了单裂纹和双裂纹悬臂梁损伤识别实验。仿真结果和实验结果表明：应变模态差可以对单裂纹与多裂纹损伤工况进行识别,且识别精度高。     

静电力作用下微机械结构的位移特性分析

分析了在微机械传感器与执行器中常用的3种微机械结构在静电力作用下的静态位移特性,并对典型结构进行了数值计算。结果显示对质量块平动的双端固支梁岛结构在静电力作用下极板的最大平衡位移正好为无静电力时极板间距的1／3,其他2种结构在静电力作用下极板中心处的最大平衡位移均略小于无静电力时极板间距的1／3。     

基于图像二值化的柔性机构振动非接触测量方法

 针对目前机器视觉方法对柔性机构振动进行非接触测量时其结果易受环境干扰等问题，提出一种基于图像二值化的最大类间方差算法的非接触视觉测量方法。首先分析传统二维最大类间方差算法的错分与计算复杂等缺陷，采用二维直方图分块法和可变步长迭代法对传统二维最大类间方差算法进行改进，然后以Lena图像和柔性机械臂为例分别进行了仿真分析和振动位移测量实验验证。结果显示，基于改进二维最大类间方差算法的非接触视觉测量方法显著提高了图像分割效果，分割时间仅为传统二维最大类间方差算法的约10%；以仿真分析得到的柔性机械臂末端振动位移为评判标准进行测量准确性比较，基于改进二维最大类间方差算法的测量结果明显优于传统二维最大类间方差法和压电法，证明了基于图像二值化的最大类间方差算法的柔性机构振动非接触视觉测量方法的可行性和可靠性。     

火炮悬挂系统柔性件的应力测试与疲劳分析

为了获得火炮在强化路上进行牵引试验的总里程,需要研究悬挂柔性件的疲劳寿命。根据疲劳寿命计算的需要给出了测试系统精度要求。选择测试仪器的精度,设计制造工装具控制传感器的安装精度,进行牵引试验,测试悬挂系统缓冲位移。建立了悬挂系统缓冲位移与悬挂柔性件应力之间的函数,获得了悬挂柔性件的疲劳寿命和疲劳强化系数。证明用测试悬挂系统缓冲位移方法,可以获得柔性件应力、疲劳寿命和强化系数。     

基于影像及小波变换的桥梁损伤识别

桥梁损伤定位和定量分析是桥梁健康监测的难点,为提高桥梁结构损伤位置识别的精度及准确性,利用位移模态对结构局部损伤的敏感特性,提出基于影像和小波变换的桥梁损伤识别新方法,通过工业相机获取悬臂梁振动形态,利用模版匹配方法提取结构动态位移响应及模态参数,对位移模态进行小波变换,建立小波系数平方差的损伤指标识别结构损伤位置。通过室内悬臂竖梁振动实验,对全域测点的振动衰减信号快速傅里叶变换成功获取了结构的模态振型,与数值模拟结果比较表明试验获得一阶固有频率最大误差为2.202%,二阶固有频率最大误差为3.182%,表明所提方法用于结构位移测量的可行性以及测量精度的可靠性;在此基础上利用小波系数平方差的明显突峰特性可准确识别结构单损伤、多损伤的存在,并能准确定位损伤位置。研究表明,所提方法可以准确识别不同位置、不同程度的单损伤和多损伤,具有远距离、非接触、高精度、高效快捷、可多点监测提升振型空间分辨率等优点,为桥梁结构全域损伤识别提供了一种新方法。     

压电陶瓷用于柔性悬臂梁振动控制的试验研究

依据压电陶瓷驱动器的振动控制原理和梁表面的应变方程确定压电陶瓷片在悬臂梁上的粘贴位置,采用独立模态控制方法对柔性悬臂梁进行振动主动控制试验研究.为提高信噪比并保证后继控制的可靠性和有效性,对传感信号进行了滤波处理.试验结果表明,将压电陶瓷片布置在悬臂梁的合理位置上并采用主动控制方法,可以有效地抑制悬臂梁的振动,使悬臂梁前3阶模态的加速度及响应谱峰值均减小40%左右.     

一种微位移柔顺放大机构的优化设计

基于柔性梁的动刚度矩阵以及矩阵位移法建立了一种微位移柔顺放大机构的伪静态参数化模型.该模型可以对新机构进行快速化运动预测和参数化运动分析，并且可以得到位移放大率的解析模型.通过模拟退火算法优化结构的尺寸与形状得到了一种新的机构，它的放大率相比于原始构型增加了9%且固有频率为409Hz，与有限元结果对比相对误差小于2%，验证了模型的准确性.分析了在负载与输入位移共同作用下新机构的放大率变化规律以及结构关键节点处的加工误差对输出位移的影响.结果表明，模型顶点与输出端的X方向加工误差对输出位移的影响最大.     

基于CMOS图像光栅传感器的位移测量系统的实现

目前在科技研究、工业生产等各行业中,对于位移的高精度测量都是不可或缺的。利用光栅传感器完成测量是目前的主要方法。光栅传感器利用光电转换的原理将位移转换为电信号,该信号经过整形、细分后输出给后级电路完成对信号的处理,最后得到位移大小方向。本文在分析光栅传感器工作原理的基础上,提出借助CMOS图像传感器代替传统的硅光电池检测莫尔条纹,完成信号的细分,实现对位移的高精度测量。文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。     

动态参量综合测试实验装置的研发及应用

介绍了1套动态参量综合测试实验装置,可作为真实机械的信号源,为数据采集和分析提供多种实测动态参量。该装置内置3个桥式电阻应变传感器,可实现动态位移、弯矩与扭矩的信号转换。装置动力设计合理,选用了直流牙嵌式电磁离合器,采用偏心轮及悬臂梁结构,用箔式应变片和应变花测量动应变。该装置设计合理可靠,操作简便,可以满足多学科、多层次、综合型、设计型实验教学的需要,可作为一项具有创新意义的实验技术研究成果推广应用。