短路匝式角度传感器不同极数下输出特性对比分析

针对短路匝式角度传感器多极结构与其输出特性之间关系的问题,对比分析了四极、八极、十二极和十六极短路匝式角度传感器的输出特性参数。首先,通过对短路匝式角度传感器多极结构和工作原理的分析,建立了其输出特性与极数之间的方程式。其次,利用ANSYS Maxwell-3D软件对四极、八极、十二极和十六极短路匝式角度传感器的输出特性进行了仿真分析,得到了不同极数下传感器输出极内磁通量和输出电压的对比曲线。最后,通过搭建短路匝式角度传感器输出特性的实验测试平台,得到了其输出电压的实测结果,与仿真分析结果进行了对比。结果表明,极数大于八极的短路匝式角度传感器的制造和应用是没有实际意义的,且八极传感器工作在±4°内具有高的线性度和对称度。     

小型静电陀螺仪静电场基本干扰力矩分析

推导了采用装配式电构结构的小型静电陀螺仪静电场基本干扰力矩计算公式,进行了仿真计算,并分析了转子的谐波、转子线位移、支承回路放大系数,转子极轴相对于电极坐标系的偏称对干扰力矩的影响,其结果对小型静电陀螺仪的设计与研制具有参考价值。     

小型静电陀螺仪转子变形及干扰力矩分析

推导了小型静电陀螺仪转子非球形干扰力矩公式，仿真分析了两种不同结构的实心转子的温度变形、离心变形、压力变形及综合变形，计算了其变形产生的干扰力矩及漂移。     

三浮陀螺磁悬浮干扰力矩机理分析

在三浮陀螺磁悬浮的干扰力矩研究方面,详细分析了磁悬浮干扰力矩的产生机理,对机加和装配误差、磁性材料的不理想、调试过程等可能造成的磁悬浮干扰力矩进行了定性分析和定量计算,推导出干扰力矩的表达式,并通过组合加工的方法对磁悬浮干扰力矩的力臂加以控制。目前的加工水平可以达到:径向磁悬浮干扰力矩1×10~(-8) N×m,对应的陀螺漂移8.4×10~(-2)(°)/h,随机分量4.2×10~(-6)(°)/h;轴向磁悬浮干扰力矩2×10~(-10) N×m,对应的陀螺漂移1.7×10~(-3)(°)/h,随机分量为8.4×10~(-8)(°)/h。     

静电陀螺转子径向偏心干扰力矩分析

推导了静电陀螺仪转子径向偏心产生的静电场干扰力矩计算公式，计算分析了该干扰力矩产生的陀螺漂移，其结果对静电陀螺仪的设计与研制具有参考价值。     

静压气体球轴承支承球形转子的干扰力矩分析

中心小孔供气单向受载球面气体轴承可以用于球形转子的静平衡测量。对作用于转子上的干扰力矩进行估算是平衡装置设计的重要部分。本在一定假设条件下推导了由粘性剪切应力和气膜支撑力引起的作用于转子上的干扰力矩。干扰力矩以轴承包角、中心气室张角、气膜压力、转子转速、转子旋转轴位置、失中度、转子非球表示。以干扰力矩最小为准则分析了这些参数的影响，结论有助于静平衡装置的优化设计以及对精度的进一步分析。     

外环干扰力矩对陀螺加速度计测试精度的影响

摆式积分陀螺加速度计的外环干扰力矩包括仪表外环轴的摩擦力矩和交叉轴加速度引起的交变力矩。作者分析了引起摆式积分陀螺加速度计外环干扰力矩的主要原因,提出一种在高精度三轴测试转台上分离摆式积分陀螺加速度计外环干扰力,测试摆式积分陀螺加速度计精度的试验方法。该试验采用三轴转台中环转动速度随动摆式积分陀螺加速度计外环进动角速度,同时摆式积分陀螺加速度计陀螺摆的输出轴在整个试验中保持水平,从而分离仪表外环干扰力的方案。通过对试验数据进行分析,得出外环干扰力的存在影响了摆式积分陀螺加速度计测试精度,为改善摆式陀螺加速度计工艺以提高摆式陀螺加速度计的测试精度提供了依据。     

基于位置信号的三浮陀螺仪有源磁悬浮干扰力矩补偿方法

针对高精度三浮陀螺采用有源磁悬浮之后带来新的干扰力矩问题,提出了基于位置信号的干扰力矩补偿法。对有源模式下径向元件电磁模型进行了分析,得出磁悬浮干扰的直接原因为同一坐标方向的两个极下磁场不对称,定、转子几何中心偏移越大这种不对称性也越大。建立了磁悬浮干扰力矩常值部分和随机部分与定中位置、定中精度的关系数学模型,在陀螺测试输出中对其进行补偿。多次实验表明,引入该补偿算法后陀螺固定位置随机漂移精度平均提高了33%~42%,同时也提高了磁悬浮的定中精度,证明此方法有效。     

连续体系受平稳随机干扰的动力可靠性分析

本文首先以一维变截面连续体系受高斯平稳随机干扰的情况为基本问题,利用振型分解法和反应的高斯性求出了体系弯曲正应力及其对时间的导数的联合概率密度函数;其次通过引进范数和利用测度的单调性,把求体系的可靠性P_s(T)转化成了求随体系位置变化的可靠性分布函数P_s(x,T)的极小值,即;并在首通机制下利用随机点理论求出了P_s(x,T)的解析表达式。最后对一个简单的连续体系求出了可靠性的数字结果。     

微型硅谐振式力传感器的振动分析

介绍了谐振式力传感器的工作原理，并从理论上和实验上对中科院合肥智能所研制的第一代微型硅谐振梁（３×０．４×０．０４５ｍｍ＾３）式测力传感器进行了全面的振动分析，所得结构为其进一步优化设计提供了科学根据，文中使用的实验分析方法，为其它微小物体的动态和识别提供了一条有效途径。     

基于改进猴群算法的传感器优化布置方法研究

提出了一种基于新型智能算法一改进猴群算法的传感器优化布置方法.考虑传感器优化布置的特点,采用整数编码的方式给出了猴群的位置,克服了猴群算法只能解决连续性变量优化的问题;在初始化猴群位置时通过引入欧氏距离来增强猴群的多样性,以提高其全局搜索能力;并在爬过程中加入和声算法中的随机扰动机制,来提高其局部搜索能力;文末以大连世贸大厦为例,进行了参数敏感性分析以及传感器优化布置方案的选择.结果表明,改进的猴群算法能较好地解决传感器优化布置问题,较经典的序列法有其明显的优越性.     

在飞航导弹中用星敏感器修正捷联惯导陀螺漂移

星敏感器是一种高精度的姿态测量装置。研究了星敏感器和陀螺的特点,对星敏感器工作原理和修正陀螺漂移技术进行了原理分析。在不利用外界提供的姿态和位置信息的情况下,采用卡尔曼滤波的信息融合算法,建立组合导航系统的状态方程和量测方程,利用星敏感器输出的载体相对于惯性空间的姿态信息来修正捷联惯导的陀螺漂移。设计飞航导弹的典型飞行轨迹,通过数学仿真,对上述算法的有效性进行了验证,结果表明星敏感器能够有效地补偿捷联惯导由于陀螺漂移带来的误差,明显提高了导航定位精度。     

Static and dynamic response of a multiplexed-array piezoresistive contact sensor

Multiplexed piezoresistive sensor arrays hold great potential for measuring contact stress distributions for orthopedic research applications. However, their acceptance has been handicapped by output drift and the fact that their dynamic response has not been well characterized. In this report, the static and dynamic responses of one device of this class (the K-Scan piezoresistive contact stress sensor) are formally characterized using a specially made pressure vessel that provides spatially homogeneous contact stress. Drift was predominant early in static loading, reaching relationtive errors of approximately 30 percent over a 10-min period. During loading, first-order dynamic analysis showed that the time constant (and time lag) was nearly zero and there was little attenuation of the output up to 20 Hz. A deconvolution algorithm proved capable of compensating for the great majority of static drift.     

压电质量传感器检测灵敏度分析

压电质量传感器是一种利用压电谐振器对质量的敏感性,通过谐振器吸附待测物后频率的变化实现对被测物质进行检测的传感器。由于附着物质引起的质量变化很小,因此测试精度将强烈依赖于结构频率对质量变化的敏感程度,而敏感程度与传感器感知部分的几何尺寸密切相关。本文主要研究压电材料悬臂梁式质量传感器的检测敏感度分析问题,推导传感器自振频率变化对质量变化的灵敏度与传感器各部分结构几何尺寸设计参数依赖关系的计算格式,并讨论了结构尺寸、截面形状以及谐振模态对传感器检测灵敏度的影响。     

截面含切口圆柱体自由扭转的弹塑性分析

对于截面含切口圆柱体的弹塑性自由扭转问题的分析,可按受力特点分为三个阶段:全弹性阶段、全塑性阶段和弹塑性阶段.每一阶段对应的分析方法不同,其中,在全弹性阶段可以采用有限差分法分析;在全塑性阶段可以按沙堆比拟的方法采用等倾曲面模拟;弹塑性阶段可以结合上述两种方法的结果和思路进行分析.利用差分法可以求出自由扭转截面内各离散点应力函数φ的数值解.本文推导了自由扭转的应力函数φ与J积分之间的关系,得出了自由扭转的应力函数与Ⅲ型裂纹的J积分之间的关系式.数值计算结果验证了本文方法的有效性和精确性.     

基于小波分析与LSSVM的陀螺仪随机漂移建模

为了提高陀螺仪的使用精度,以陀螺仪随机漂移时间序列为研究对象,建立了基于小波分析和最小二乘支持向量机（LSSVM）的陀螺仪随机漂移模型。陀螺仪作为高精度敏感器件,其随机漂移信号具有非线性、弱平稳性等特点,难以补偿。为了提高补偿精度,这里采用小波分析对陀螺仪随机漂移信号进行多尺度分解,利用最小二乘支持向量机方法对重构后的近似序列和细节序列建立非线性子模型,最后将各子模型输出融合作为组合模型输出。最后将该算法用于动调陀螺仪的随机漂移建模,实验结果表明基于该组合算法的非线性模型能够有效地反映陀螺仪的随机漂移特性,建模效果明显优于直接采用LSSVM和ANN建立的模型。     

基于能量守恒的空间旋转目标消旋力矩计算方法

针对空间旋转目标电磁消旋技术,提出一种计算空间旋转目标消旋力矩的新方法。首先,介绍了电磁消旋的常用计算方法;然后,介绍了能量守恒法的基本思想,从系统能量守恒的角度出发,从整体考虑电磁消旋过程中各物理场之间的相互作用,提出了一种基于能量守恒的消旋力矩计算方法,并通过球壳模型消旋力矩的计算过程对能量守恒法进行阐述。最后,进行了地面消旋实验,对比了实验结果和有限元法、电磁张量法和能量守恒法的计算结果。实验及仿真结果表明,本文提出的基于能量守恒的空间旋转目标消旋力矩计算方法有效。     

Theoretical analysis and experimental study of Coriolis mass flow sensor sensitivity

The measuring tube is the core sensitive unit of the Coriolis mass flow sensor. Its design parameters directly influence natural frequency and sensitivity, such as shape and structure dimensions. In this study, we obtained under concentrated force the equivalent elastic coefficient of the measuring tube by adopting static analysis and calculating static deflection curves, including the respective U-shape, slightly curved, and straight tubes. We then obtained the resonant frequency from the second-order vibration equation. Additionally, the maximum sensitivity and position coordinates were obtained by calculating the torsional displacement curve of the measuring tube under the distribution of Coriolis force during a rated flow. Sensor models with different measuring tube shapes were designed by applying this theoretical analysis. Calibration tests for sensors were performed using a static gravimetric method. Theoretical analysis and test results show that the resonant frequency and sensitivity of the sensors calculated by applying static mechanical analysis and Coriolis distributing force align with the experimental results, thereby proving the validity of the theoretical method. Furthermore, the proposed method simultaneously obtained the relation curve of the measuring tube structure dimensions and natural frequency and sensitivity. It therefore provides theoretical evidence for the sensor design and detector installation position.     

微悬臂梁生化传感系统的性能分析

在基于光杠杆原理检测微悬臂梁变形的生化传感实验系统中,液体折射率的变化会导致PSD上光斑的位移,从而影响系统的检测信号。本文从理论上分析了在不同检测光束的入射角度、微梁的放置角度等参数条件下,液体折射率的变化对系统检测信号的影响。结果表明：在传统的光路下,液体折射率改变10-3引起的光斑位移与一般的生化反应引起的位移相当,即液体折射率的改变严重影响系统的检测信号。通过理论分析还发现在适合的参数配置下,可以忽略折射率变化对系统检测信号的影响。同时,参数的改变不影响系统的检测灵敏度。理论分析的结果得到了实验验证。