用加速度传感器测量位移的原理与误差分析

给出了将加速度传感器用于示功仪中测量位移的原理和计算方法 ,用这种算法可实现加速度的动态零点校正和确定积分边界条件 ,并对影响位移测量精度的各种因素作了定量分析 ,试验结果表明 ,这种测量方法是有效的     

基于神经网络的加速度时程积分方法

加速度的二重积分是位移,因此利用加速度传感器可以测量位移,但加速度信号积分中存在零点校正和边界条件确定的问题.为了准确地将加速度时程积分成对应时刻的位移,提出了一种利用非线性映射能力很强的BP神经网络建立加速度时程与位移时程之间的关系.通过对样本的学习,BP神经网络将这种非线性映射关系以分布并行的方式存储在网络的联结权矩阵中,从而对样本集进行非逻辑归纳.数值仿真结果和实测结果表明,该方法抗噪声污染能力强,收敛速度快,识别精度较高.     

卡尔曼滤波与离散型数值积分相结合的示功图位移计算研究

为解决利用加速度传感器计算油井示功图的难题,提出一种卡尔曼滤波算法与离散型数值积分算法相结合用于油井示功图的位移计算和析出位移周期。卡尔曼滤波算法既过滤了加速度信号的噪声干扰,又保持了加速度信号的原始形状特征。位移周期的准确析出保证了位移计算原始数据的正确性。离散型数值积分算法可使位移测量的相对误差小于1％,满足了示功图精度的要求,适用于不同冲次的井型。     

基于傅里叶级数分解的示功图位移测量算法

提出一种基于傅里叶级数分解的加速度、速度和位移转换算法. 在抽油机示功图位移测量中,传统的二重积分算法存在初始条件不确定的问题,这将导致位移不闭合. 通过对加速度、速度和位移进行傅里叶级数分解,直接利用级数间的关系实现二重积分,能有效克服上述初始条件不确定的问题. 利用能量主要集中在低频的特点,给出了快速转换算法,同时还提高了算法的信号处理增益和抗噪声性能. 对现场实验数据的分析结果表明,该算法可以快速实现加速度、速度和位移之间的转换,能有效应用于油井示功图的位移测量中.      

连通管液压动态特性试验研究

连通管桥梁位移监测系统中,液体作为系统位移测量的传感元件,其动态特性研究的滞后一直制约着其在动态测量的应用.文章通过模型试验模拟实际桥梁的振动,测量连通管内液体的压强变化,研究连通管内液体压强与其振动状态的关系.研究结果显示:连通管压强不仅与结构位移有关,还与结构振动加速度及连通管纵向布置倾角有关;结构振动加速度、连通管倾角与管内压强变化存在正相关关系.     

动态投影栅线的加窗傅里叶分析方法

提出一种基于动态投影栅线的全场非接触测量振动或者连续变形物体的位移、速度和加速度的方法.利用高速摄像机采集一系列随时间变化的投影栅线图.加窗傅里叶变换由于可进行局部分析和更好地抑制噪声,被用来提取单幅栅线图的相位.经过对序列投影栅线图在空间域上的处理,得到包含位移信息的三维复相位矩阵.再通过加窗傅里叶脊对位移在时间域上的分析,进一步提取出物体的速度和加速度分布.连续振动悬臂梁的测量实验结果表明,动态投影栅线结合加窗傅里叶分析能够得到动态变形物体上每个点的瞬时的位移、速度和加速度分布,证实了该方法的有效性.     

皮结和梭子加速度的简易测量法

本文提出用电阻与电容组成的RC微分电路来测量皮结和梭子的加速度的方法。此法在位移支路中串入一电位器,同时适当提高供桥电源电压,这就解决了过去因信号微弱而无法直接测量的困难。所用测量手段非常简单,不受外界干扰影响,并且幅频特性的精确程度可达90％以上。本方法也可用于直线运动构件加速度的测量。     

地震作用下基于多准则的最优调谐质量阻尼器

利用导出的设置调谐质量阻尼器（TMD）时结构的位移和加速度传递函数的统一模式，建立了结构的位移动力放大系数、位移动力减振系数，加速度动力放大系数和加速度动力减振系统设计公式。TMD的优化准则定义为：最大位移和加速度动力放大系数最小值的最小化与最小位移和加速度动力减振系数的最小化，基于这四个优化准则，研究了TMD在控制结构位移和加速度响应时的最优参数（包括最优调谐频率比和阻尼比），评价了分别基于位移动力放大和减振系统准则，加速度动力放大和减振系数准则设计的TMD最优动力特性，结果表明，位移和加速度动力放大系数准则是更可取的优化设计准则。     

基于加速计的三维空间运动追踪系统

针对基于激光与电磁场的空间追踪系统测量过程易受外界基准参考系制约的缺点,提出了一种不受测量环境限制的三维空间运动追踪系统.该系统基于三轴加速度传感器,采用双状态卡尔曼滤波器对传感器输出信号进行滤波处理,依据加速计非线性特性逐个修正加速度数值,使用多项式箅法对空间运动速度与位移积分计算结果进行重建,最后求得被追踪物体在三维空间中的瞬时运动状态与运动轨迹.实验测得该追踪系统在加速计x,y和z轴方向位移误差分别为10.7%,7.5%和11.7%,三维空间中的位移误差为8.88%.     

用半导体应变片制成的加速度拾振器

由于工程结构比较复杂,在计算其振动时总要作一些假定,忽略一些因素,致使计算结果与实际情况可能有差异,因此要用测量方法得到确切的振动参量(频率、振幅、速度、加速度等)。为了测量振动参量,可制成位移型拾振器、速度型拾振器和加速度型拾振器。这些拾振器是振动测量的接收系统,还应配有传递或放大系统,用以将接受系统反映的物体运动加以扩大,而使其便于记录。指示或记录系统则用来记录或指示测量结果: 本文介绍一种结构简单、造价便宜、灵敏度较高的电阻式加速度拾振器。该仪器为一端装有重锤另一端刚性固定的弹簧片型结构。这种仪器过去…     

基于频域积分的车体变形量间接获取方法及应用

为了探究动车组高速行驶安全性能,针对动车组车体受到气动载荷产生的变形量进行研究.在测试环境及位移传感器安装条件受限的情况下,采用测量车体表面加速度信号间接获取车体变形量的方法,对加速度信号进行去除趋势项、数据平滑等预处理,通过傅里叶变换在频域内进行滤波和积分处理,再获得时域位移信号,且通过实验对比积分所得位移信号曲线和...     

轨道高低自适应测量系统

轨检车的CP-3型轨道高低测量装置采用惯性法测量,测量结果受到行车速度影响.因此在轨检车的CP-3型轨道高低测量装置中将速度分成了三档,测量时依据行车速度由人工进行调节,这给测量带来较大的不便,并容易引入测量误差.为此作者通过对左右高低加速度计输出的加速度信号、位移传感器输出的左右高低加速度计和左右高低测量点的垂向位移信号、车体惯性平台输出的车体倾角信号进行合成处理,并结合自行设计的模拟低通滤波和相应的数字滤波器,实现了加速度滤波器的幅频响应与检测车速度无关,即自适应测量.该系统的现场试验结果表明,高低的检测结果是正确的,可以满足现场使用要求.     

基于应变分布响应的模态分析理论与应用

 模态分析技术经过近70年的发展已形成较为完整的独特理论和方法,这与模态测试手段的进步息息相关。由于传感技术的限制,既有的模态分析方法主要是基于加速度或速度测量开展的,重点关注位移、速度及加速度频响函数。过去5年间,本课题组研究和开发了用于重大工程结构的分布式应变传感技术,并以分布式动态应变测量为核心开展了包括模态分析理论、模态测试及工程应用在内的研究工作。本文简要介绍分布式动态应变传感技术的基本特点和系统构成,重点阐述基于应变分布响应的模态分析理论、应变频响函数的测试技术及相应的模态参数识别方法。应变模态分析表明,从时频域上看,应变频响是更类似于位移频响而不同于速度或加速度频响的物理量,因此对低频响应更为敏感;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取结构固有频率和阻尼比等价有效;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取的特征向量之间的相互关系与位移和应变测量之间的映射关系完全相同,即基于应变频响获得的特征向量是直接的应变模态测量。探讨了应变模态在大柔度结构低频测试、动力模型重构、结构损伤识别3方面工程应用中的优势。     

基于应变分布响应模态分析理论与应用

模态分析技术经过近70年的发展已形成较为完整的独特理论和方法,这与模态测试手段的进步息息相关.由于传感技术的限制,既有的模态分析方法主要是基于加速度或速度测量开展的,重点关注位移、速度及加速度频响函数.过去5年间,本课题组研究和开发了用于重大工程结构的分布式应变传感技术,并以分布式动态应变测量为核心开展了包括模态分析理论、模态测试及工程应用在内的研究工作.本文简要介绍分布式动态应变传感技术的基本特点和系统构成,重点阐述基于应变分布响应的模态分析理论、应变频响函数的测试技术及相应的模态参数识别方法.应变模态分析表明,从时频域上看,应变频响是更类似于位移频响而不同于速度或加速度频响的物理量,因此对低频响应更为敏感;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取结构固有频率和阻尼比等价有效:基于位移频响函数和基于应变频响函数提取的特征向量之间的相互关系与位移和应变测量之间的映射关系完全相同,即基于应变频响获得的特征向量是直接的应变模态测量.探讨了应变模态在大柔度结构低频测试、动力模型重构、结构损伤识别3方面工程应用中的优势.     

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。     

动态综合时剑杆运动规律的选择

本文对动态综合时剑杆运动规律的选择问题作了讨论。分析了剑杆动态位移的三阶导数和四阶导数对引剑机构名义运动的不利影响,并提出了减小这种影响的措施;对现有的几种剑杆动态运动规律的加速度峰值以及位移对时间的三阶导数和四阶导数进行了比较。最后,本文提出了一种以五次多项式为过渡段的修正梯形加速度规律,该规律保证了剑杆动态位移的三阶导数和四阶导数不发生突变。     

激光三维加速度传感器的结构设计

目前的研究及工程场合对三维加速度的测量提出更高要求,针对于此提出了一种新型加速度光纤传感器的设计,它以弹性平膜片与角锥棱镜的组合作为敏感元件,利用二维角度激光测量及迈克尔逊干涉原理,可以在较高精度下同时提取并实时测量三维加速度信号.对该传感器进行了系统的理论研究,给出了该三维加速度传感器的结构设计、测量原理以及其参数和性能指标.这种新结构的激光加速度传感器,可望在较恶劣工作环境下的发动机故障检测,运动制导等领域中发挥重要作用.     

用PVDF传感器测量梁的振动功率流

研究了在远场条件下 ,用PVDF传感器测量梁结构的振动功率流 用传统的加速度传感器测量振动功率流时 ,不可避免地产生有限差分误差 ,而PVDF薄膜是一种新型压电高分子材料 ,根据其积分特性 ,在理论上设计出两种形状的PVDF传感器 ,用它们测量功率流 ,结果中不会出现有限差分误差 通过试验验证了PVDF传感器测量梁结构振动功率流是可行的 试验结果表明 :PVDF传感器不仅可以精确地测量功率流 ,而且还能够直接得到测量点的位移 (速度或加速度 )、弯矩和剪力     

形态滤波算法在油井测量数据处理中的应用

为了提高加速度信号的测量精度 ,在数学形态学的基础上 ,采用形态滤波的组合平均算法对加速度信号进行数字滤波 ,结果表明 ,这种方法既滤除了加速度信号的干扰 ,又保持了加速度信号的原始形状特征     

地震作用下结构主动调谐质量阻尼器最优控制设计

基于Kanal-Tajimi地震动模型，建立了主动调谐质量阻尼器(ATMD)结构系统的位移和加速度传递函数．定义ATMD最优参数的评价准则为：设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化．ATMD有效性的评价准则定义为：设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化与未设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数之比．定义ATMD冲程的评价准则为：ATMD的最大位移动力放大系数．基于选择的评价准则，研究了地震卓越频率(EDF)对ATMD在控制结构位移和加速度响应时的最优参数、有效性和冲程的影响．