瞬态表面温度传感器可溯源动态校准方案探索

在瞬态表面温度测量中，温度随时间迅速变化，由于测温传感器感温件的热惯性和有限热传导，测出的温度与实际温度存在差别，即所谓的动态响应误差．为了减少动态响应误差，探索了一种利用可高频调制的高功率CO2激光作为激励源，用脉冲激光加热被校传感器，表面产生一个快速升温的变化温度信号，用高速红外探测器测得的温度信号对被校传感器进行可溯源高温动态校准的新方案．由于前者的频率响应特性优于后者，因此以前者的响应作为真值来校准后者并获取系统误差的修正值使之更接近于真实的温度信号．在实验中经对Butt-Welded热电偶进行动态校准，获取其温度修正值为300℃．     

非接触式磁致伸缩扭转导波传感器研制

针对钢管非接触式扭转导波检测的需求,基于Wiedemann效应设计了一种新型导波传感器,该传感器由永磁铁、回折线圈和屏蔽层组成.首先,采用ANSYS仿真软件研究了钢管中静态偏置磁场分布,并分析了传感器的工作原理,通过实验验证了传感器在钢管中激励和接收扭转导波的可行性.然后,分析了检测信号中噪声信号的产生原因,利用铜皮作为屏蔽层对回折线圈轴向段激励产生的周向动态磁场进行屏蔽,提高了检测信号的信噪比.接着,通过实验研究了传感器的频率特性,结果表明传感器的最佳激励频率与回折线圈的设计频率一致.最后,将传感器应用于钢管缺陷检测,结果表明该传感器能够识别出横截面积损失3%的周向刻槽缺陷.     

发动机电控单元激励信号模型研究

以汽车发动机实验为基础,提出基于虚拟仪器技术的发动机电控单元(ECU)激励信号发生系统,建立了发动机ECU的8路激励信号模型,使之符合对发动机实际运行工作环境的仿真. 在ECU激励信号模型的基础上使用虚拟仪器技术进行了计算机仿真,将系统生成的多路信号分别输入发动机试验台的ECU代替原传感器信号,激励发动机ECU正常运转,发动机试验台工作正常. 结果表明,该方法原理正确,发动机ECU激励信号模型能够实现对发动机实际运行工况的模拟.     

容栅传感器位移测量系统研究

本文介绍了容栅位移传感器的结构和工作原理，并在传统容栅传感器基本原理研究基础上，深入研究了鉴幅式容栅系统和鉴相式容栅系统信号激励方式和信号输出规律，分析开发出单片机和数字鉴相器为核心的鉴相式容栅高度测量仪。     

传感器故障在线诊断和信号恢复的两级神经网络方法

目的研究控制系统中传感器软硬故障诊断和信号恢复．方法提出一种两级神经网络（ＮＮ）包括一个主神经网络和若干个局部神经网络方法．主神经网络负责诊断传感器故障,其输入为各传感器在时刻ｔ的信号,输出为各传感器在时刻ｔ＋１的信号．各局部网络负责传感器故障诊断和信号恢复．每一个局部网络对应一个传感器,局部神经网络输出为相应的传感器在时刻ｔ＋１的信号,其输入为其余传感器在时刻ｔ的信号．各网络均采用先学习,后工作的在线学习方法．结果与结论所述方法具有在线学习、故障误检率低、可以诊断多个传感器软硬故障的优点．对气垫船中传感器软硬故障诊断的仿真结果表明,该方法是行之有效的．     

谐振式传感器的脉冲式双参数检测方法

采用方波脉冲作为激励信号,对谐振式传感器的谐振器进行激励。通过对含有谐振频率和阻尼信息的自由衰减振动信号的采集及处理,同时得到了谐振器的谐振频率及谐振阻尼参数。以电涡流位移传感器为例,实际搭建了这种基于脉冲激励的双参数检测实验装置。实验结果表明,该方法可同时获取位移检测过程中的谐振频率及谐振阻尼参数。这种脉冲检测方式不仅可用于新型电涡流传感器的研制,而且可进一步推广到其他类型的谐振式传感器中。     

谐振式传感器的脉冲式双参数检测方法

采用方波脉冲作为激励信号,对谐振式传感器的谐振器进行激励。通过对含有谐振频率和阻尼信息的自由衰减振动信号的采集及处理,同时得到了谐振器的谐振频率及谐振阻尼参数。以电涡流位移传感器为例,实际搭建了这种基于脉冲激励的双参数检测实验装置。实验结果表明,该方法可同时获取位移检测过程中的谐振频率及谐振阻尼参数。这种脉冲检测方式不仅可用于新型电涡流传感器的研制,而且可进一步推广到其他类型的谐振式传感器中。     

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.     

开关氧传感器的动态建模方法研究

在发动机实验台上,对废气氧(EGO)传感器进行了静、动态标定实验,并研究了EGO传感器在不同温度下的动态特性。根据不同方向和不同幅值激励下的传感器响应信号,建立了动态非线性Hammerstein模型;根据传感器延迟时间与温度的关系,得到了可通过温度校正延迟的Hammerstein模型。     

混合码激励／声激励低码率语音编码算法

本文提出了一种混合低码率编码算法。原始语音首先经低通及高通滤波器分解成基带及高带信号，然后对基带信号采用高质量的码激励线性预测编码，对高带信号则采用码率低的改进声激励线性预测编码，以达到高质量低码率。实验结果表明，本算法在码率为４．０ｋｂ／ｓ时，合成语音的质量与传统的４．８ｋｂ／ｓ码激励线性预测编码相当，而计算量只有其１／５，是一种在低码率下可达到高质量的编码方案。     

超声波传感器谐振规律的实验研究

由于晶体超声波谐振子泛音的存在，谐振频率点并不唯一。而超声波测量系统频率的选择至关重要。为确定用于流量测量的超声波传感器的谐振频率，设计了实验测试方案，即用函数信号发生器给发射传感器输入幅度相同、频率不同的方波激励信号，用示波器观测接收传感器输出信号，记录接收探头随频率递增时，幅度较大极值点所对应的频率。然后，以数据拟合的方法寻求晶体超声波谐振子各谐振频率点分布的规律。实验结果表明：根据这些幅度较大极值点寻求的谐振频率点分布的拟合线，基本符合一般极值点对应频率的分布规律，反过来证明了研究所得的该种传感器谐振频率点分布规律的正确性，这为流量测量中超声波频率设定提供依据。     

梳齿结构与振动梁复合的硅微谐振器的非线性分析

谐振式MEMS传感器的输出信号为频率信号,具有高精度和强抗干扰能力等优点,是微传感器的重要发展方向之一. 但是这类传感器振动具有的非线性会导致振动幅度噪声耦合到频率输出进而对器件的噪声性能产生不利影响,所以对谐振器非线性振动的特性进行分析显得十分重要. 以梳齿结构与振动梁复合的谐振器为研究对象,推导出谐振梁的力-位移方程、振动微分方程,并与实验结果比对,曲线具有很好的吻合度,证明了理论的正确性. 同时表明结构机械非线性主要受谐振梁厚度影响;非线性失稳的临界状态会使结构发生频率跳跃,增加结构阻尼能有效增大系统稳定响应的位移和输出电压信号,同时利用结构非线性失稳后的上跃频率设计器件具有良好的稳定性.      

基于局域均值分解的轧制力响应频率提取

在轧制生产过程中,轧制力信号是用于轧件厚度控制的基本信号,该信号包含有大量其他信息,这些信息主要通过频率和幅值表示,其中频率信息也反映了轧机在轧制力传感器安装点处的综合响应。采用局域均值分解(LMD)时频分析的方法,先将频率信息的实测信号进行LMD分解,再利用希尔伯特变换求取各个乘积函数(PF)分量的瞬时频率,最后通过对多组轧制力传感器实测数据的求解得到该综合响应中各频率的大小。利用这一方法,对某厂1700mm五机架冷连轧四辊轧机第一机架的多卷轧制力传感器数据的频率信息进行提取,得到其响应的基频为8.5Hz,三倍频为25.5Hz。     

基于FFT的互感式电流信号检测装置的设计

为解决对电路中电流信号的实时监测及谐波分析问题,利用传感器技术设计出一套高精度基于FFT( Fast Fourier Transform) 的互感式电流信号检测装置。该装置可对环路电流信号进行非接触式测量,硬件电路包括互感式电流传感器和检波电路,软件部分以STM32 为主控制器,对信号进行傅立叶变换得到频率和幅度信息。这种以微处理器为核心的测量装置可以实现测量自动化和功能多样化,在工业领域具有一定的应用价值。经实验检测,该系统的频率分辨率可达到1 Hz,幅度分辨率可达到0． 5 mA,测量电流信号频率误差小于2% ,幅度误差小于5%。     

静电传感器空间滤波效应及频率响应特性

介绍了静电传感器空间率波的基本原理,分析了静电传感器空间率波特性,在此基础上推导了传感器的频率响应特性.并在重力输送颗粒流装置上对静电传感器测量系统的动态特性进行了实验研究.理论和试验结果表明:静电传感器在空间频域上充当低通滤波器,而且径向位置越小,空间频带越窄;电极轴向长度越小,空间频带越宽;在时间频域内测量系统相当于带通滤波器,电极的轴向长度和颗粒径向位置对频带宽度的影响与空域频率特性相似;此外,颗粒速度越大,时域频带越宽,颗粒尺寸越大,频带越窄.     

爆破振动传感器固定方式对测振结果的影响

爆破振动传感器的安装定位对于准确测量爆破振动信号十分重要,目前常见的几种爆破振动传感器固定方式都很难精确监测到对应爆破的震动或结构动力响应的值。针对实际爆破测振工作中几种常见的固定方式,在实验室内以及现场爆破环境下进行实验测试对比,发现振动信号本身的频率以及被测结构的固有频率会对测量结果造成影响。低频振动信号的测量结果值影响不大,而高频信号会对测振结果造成较大误差。传感器固定方式对各个分量的测量值影响不一,尤其是水平分量的影响差异较为明显。石膏固定传感器时,黏结层厚度越小,测到的数据越准确;但考虑传感器固定的可靠性,为使其不脱落,厚度应不低于2 mm。     

基于遗传算法的冲击信号拟合

为便于冲击响应谱的工程应用,以正弦衰减基波组合的形式对冲击信号的拟合进行了研究.通过该拟合形式与遗传算法的结合,将拟合问题转化为参数的搜索与优化问题.考虑到冲击信号在时域内表现出的复杂特征,对其在频域内进行拟合优化,并最终得到优化的信号拟合形式.在观察与分析冲击信号的频域特征以后,采取信号尺度调整、优化参数归一化以及插值运算等措施提高算法的拟合精度.仿真试验表明,冲击信号在频域内的拟合具有较强的适用性,遗传算法的全局优化能力适合于该组合形式下的冲击信号拟合.算法中所采取的改进措施有利于运算效率和拟合精度的提高.     

利用线阵CCD对物体振动精密测量的研究

介绍了一种采用线阵CCD测量物体振动的方法。该方法采用线阵CCD作为光电传感器件,通过对CCD输出信号进行二值化处理并从计算机获得数字式信号,从而实现对物体的振幅、频率和相位等相关参数的精确检测。实验结果表明,与其他传统的检测方法相比,该方法非接触测量、操作简单、精确度高、稳定可靠等优点,可应用到各种机械振动的检测中。     

一种新型压电加速度传感器研究

针对大长径比弹丸高速侵彻中刚体过载信号与高频振动信号混叠带来目标难以识别的问题,研究一种具有开关特性的压电加速度传感器;建立了该传感器的力学模型并对其特性进行了研究. 利用相对比较法对新型加速度传感器及普通加速度传感器进行了冲击试验. 实验测试结果表明,所设计的压电加速度传感器可衰减高频振动信号,有利于侵彻过程中目标信息的获取与识别.      

瞬态高冲击加速度对冲击波压力测量影响研究

通过冲击试验得到了纵向安装压力传感器的冲击响应规律,在激波管中同时加载冲击波压力与瞬态高冲击研究了压力传感器在冲击作用下冲击寄生响应峰值与冲击加速度的关系以及冲击寄生响应脉宽与结构固有频率的关系,最后在实际爆炸场中进行了验证试验。结果表明,压力传感器的加速度灵敏度近似为定值,且不同传感器加速度灵敏度相差很大;瞬态高冲击作用下压力传感器冲击寄生响应峰值与传感器的加速度灵敏度有关,脉宽与测点的固有频率有关;应合理选择压力传感器降低冲击寄生输出,控制测点结构固有频率使加速度峰值远离压力峰值。