基于负刚度磁弹簧的超低频振动速度传感器的设计与性能分析

来源 :仪表技术与传感器 | 被引量 : 0次 | 上传用户:li5301251975
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
低频振动速度信号的测量在振动控制、地质勘探、土木工程等领域有着广泛的应用,而实现振动速度传感器的低频扩展对实现低频超低频振动速度信号的测量至关重要。为了实现振动速度传感器测量下限频率的扩展,提出了一种基于负刚度磁弹簧的超低频速度传感器。利用等效磁荷法建立负刚度磁弹簧的磁力与刚度模型;分析了负刚度磁弹簧的几何参数对其负刚度特性的影响规律,通过调节磁负刚度弹簧的几何参数以实现传感器低频扩展对负刚度特性线性度和幅值的要求;并进一步分析了振动速度传感器频响特性。结果表明文中提出速度传感器以及结构参数设计方法
其他文献
文中设计一种具有交扣叉指结构和等电位隔离电极的新型叉指电容,建立了新型叉指电容的表面电容通用解析模型,并进行了实验验证.结果表明:表面电容解析模型的理论计算值与实际测量总电容值之间存在高度的线性相关性,线性拟合的最大相对偏差为0.34%;新型叉指电容在1 kHz~1 MHz频率范围内实测电容值的相对变化量稳定地小于基本结构叉指电容,最大变化量约为后者的91%;电容表面覆膜时的有效感知厚度随电极占空比的增加而增加,达到增速拐点之后敏感度随膜厚增加而显著减小.新型叉指电容的解析模型简洁、准确,设计制造方便.
文中提出了一种灵敏度可调的光纤光栅液位传感器,采用悬臂杠杆结构实现了液位传感器液位响应灵敏的可调性和高灵敏性.通过理论推导,建立了光纤光栅中心波长与液位之间理论计算模型.采用液位传感试验验证了所提出的理论模型,并研究了主要设计参数对液位灵敏度的影响.结果表明:设计的光纤光栅液位传感器具有良好的传感性能,传感器灵敏度与悬臂位置(a/l)及沉管底面积(A)呈现明显线性正比关系,其中心波长与液位变化响应曲线相关性可达0.999,灵敏度可达15.57 pm/cm,能实现液位的精确测量.
从光路结构、防生物附着措施、电控软件架构和传感器整体结构等方面详细介绍了基于紫外吸收光谱法的海水硝酸盐传感器的设计。相比传统化学方法,光谱法测量海水硝酸盐,无需添加化学试剂,测量简便、快速,适用于在线监测。传感器分别在厦门、蓬莱等海域与国标法进行了比对试验。结果表明:对108个不同海域海水样品的测量,传感器与国标法测量趋势一致,相关性达到0.99以上。目前,传感器布放于渤海海底进行长期在线监测,仪
静电负刚度能够调谐微机械振梁的谐振频率,但静电负刚度过大会带来谐振梁的稳定性和可靠性问题.文中介绍了静电负刚度效应在谐振加速度计中的应用,并在刚度和质量比约束条件下,推导出输出谐振频率与加载直流检测电压的非线性关系,分析传感器灵敏度、量程与直流检测电压的非线性耦合关系.流片微结构并封装开环测试表明,不同的直流检测电压对应谐振频率存在非线性静电负刚度效应,在加速度为-1g、0g、1g 3种条件下,谐振频率非线性减小,灵敏度和量程关于检测电压交叉耦合,大的检测电压和加速度会导致微机构不稳定和失效.
青霉素生产是典型的间歇过程,它的发酵过程呈现时变性和非线性强的特征,测量量和被控量间之间相互耦合,若操作稍有不当,发酵可能会失败.针对青霉素发酵过程的工艺流程,为了进一步提高青霉素发酵效率并对发酵过程进行实时在线监控,提高发酵过程自动化管理水平,设计出一套青霉素发酵过程自动控制系统.该控制系统从发酵前期准备到发酵实现实施全流程精细化管理,并利用趋势分析方法,通过时间窗口内的参数拟合找出参数在该时段内的趋势变化,实现对菌体生长各阶段的实时监测.该发酵控制系统已经在实际工业中得到应用,效果良好.
为提高油田产量和采收率,针对永置式智能井监测系统,设计了基于单芯电缆的多层半双工通信电路,采用自适应解码算法,根据信号传输误码率实时调整传输系统的增益和滤波系数,实现自适应高效数据传输.设计了分层注采系统下行命令和上行数据双向通信的建立协议和长时间自动调整算法.通过实际电缆实验对该系统进行了验证,实验结果表明,该系统可以快速建立稳定的井地间数据通信,并根据传输数据的误码率自适应性调节,有效提高了永置式智能井分层采油系统数据交互的效率和稳定性.
针对原边反馈控制反激变换器存在采样误差大、输出精度低的问题,提出了一种高精度采样方法.通过分析工作于DCM的原边控制反激变换器的工作原理及电流对二极管导通压降的影响和耦合到变压器原边的电压波形,指出开关关断期间电流过零点的变压器原边电压即可精确反映输出电压,据此设计由电流过零检测电路、高频控制电路和两通道循环采样保持电路组成的高精度采样电路,并确定了过零检测电路关键参数、循环采样频率以及采样保持电容,当检测到电流过零时,循环采样保持电路停止采样,并取电流过零后的上一个采样通道的存储电压作为控制系统的反馈电
工业生产或实验中对重要物品的存放和运输有特殊的要求,针对此问题设计了一种基于NB-IoT和STM32的定位及远程管控系统。以STM32作为系统主控芯片,选择BC20作为NB-IoT通信单元,BC20采集定位信号并实现与物联网平台的通信,上位机从物联网平台获取数据实现远程监控。结果表明:该设备能够对设备位置信息进行实时采集,定位精度在5 m以内,同时具有防盗报警、远程报警、临时密码解锁等功能,极大提
针对目前用电机驱动齿轮感应传感器产生再现轮速信号存在成本高、重复性差、真实性差和精度低等问题,设计一套基于LabVIEW的实车ABS四轮轮速传感器信号再现系统.该系统采用铁芯和线圈组成的非机械静态激励方法代替传统系统中的电机和齿轮.试验研究表明,实现对轮速传感器在高低温环境下,高速和低速下进行连续高精度测试,并且得到与实车匹配的真实可靠轮速信号,降低了测试成本,测试的可重复性强,满足现代化汽车轮速传感器生产要求.
为了促进对燃气井的统一检测管理,确保井中燃气管道的安全以及减少管道日常检查中人力物力的消耗,设计了一种基于窄带物联网的低功耗燃气井实时监测系统.该系统实现了对燃气井中泄漏的可燃气体浓度、温湿度、井盖状态的实时监测,利用NB-IoT技术将检测到的信息无线传输到云端平台,以及将相关数据集中存储管理,并在应用端实时显示.由于燃气井中的工作环境比较恶劣,温湿度变化对可燃气体传感器正常工作会产生干扰,因此系统采取了一种校正方法来补偿环境因素对可燃气体传感器测量结果的影响.实验结果表明该系统具有低功耗、使用寿命长、运