基于多频磁场的平面二维时栅传感器信号解耦研究

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作者 杨继森 文杰 +1 位作者 雷旭 吴灼 《传感技术学报》 北大核心 2025年第3期487-495,共9页

电磁式二维时栅位移传感器广泛用于数控机床,人工智能等高精度位移测量领域中,针对二维时栅位移测量需要考虑X方向与Y方向感应信号的耦合问题,对位移解耦方法展开相关研究。首先使用开关混频技术将耦合信号拆分为附带位移信息的直流量... 电磁式二维时栅位移传感器广泛用于数控机床,人工智能等高精度位移测量领域中,针对二维时栅位移测量需要考虑X方向与Y方向感应信号的耦合问题,对位移解耦方法展开相关研究。首先使用开关混频技术将耦合信号拆分为附带位移信息的直流量与多个高频附加量,其次利用滤波器提取关键位移信息,最终通过ADC采样对位移信息进行解算;针对传感器两路感应信号不经过同一处理电路引入的电气误差,提出了分时复用的方法,控制分时时序,交错处理两路感应信号。实验结果表明,在X、Y方向分别在10 kHz和200 kHz的频率激励下,该二维测量系统有效提高了传感器测量精度,保证了传感器动态性能,X方向原始对极内误差为±32μm,Y方向原始对极内误差为±27.5μm。 展开更多

关键词 二维时栅位移传感器 多频磁场 解耦方法 开关混频

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基于多频磁场耦合的平面二维位移传感器

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作者 杨继森 庹万章 +2 位作者 张静 冯济琴 卢渝 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期201-213,共13页

针对目前光刻机、超精密数控机床等高端超精密装备对于精准平面定位的要求,提出了一种基于多频磁场耦合的平面二维位移传感器。传感器组成为定尺和动尺,其中定尺由导磁基体和X、Y方向励磁线圈构成,动尺由导磁基体和X、Y方向感应线圈构... 针对目前光刻机、超精密数控机床等高端超精密装备对于精准平面定位的要求,提出了一种基于多频磁场耦合的平面二维位移传感器。传感器组成为定尺和动尺,其中定尺由导磁基体和X、Y方向励磁线圈构成,动尺由导磁基体和X、Y方向感应线圈构成。通过对X、Y方向励磁线圈通入正余弦励磁信号,在定尺上构建出多频磁场耦合的二维均匀磁场阵列,动尺感应出带有位移信息的电信号,经过理论推导和电磁仿真验证了多频磁场直接解耦差动结构和幅值调制解算方法的可行性,并对仿真误差进行分析,并优化了传感器结构。最后采用PCB工艺制作传感器样机并开展相关实验研究,实验结果表明:传感器在150 mm×150 mm的测量范围可对二维位移进行精确测量,其中X方向测量精度为±33.08μm,Y方向测量精度为±36.95μm,优化后的传感器样机X、Y方向原始对极内位移误差峰峰值在原有基础上降低了49.1%和50.7%。 展开更多

关键词 二维位移传感器 平面二维位移测量 多频磁场耦合

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等强度正交梁的二维湍流传感器

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作者 宋大雷 刘晓源 +3 位作者 韩德超 陈小平 宋源基 王向东 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第10期21-24,共4页

针对基于压电效应研制的一维剪切湍流传感器容易受到外界干扰,仅能实现对湍流未知演化阶段、单垂线通路进行一维观测的缺点,以及对边界层产生的湍流各向异性特性有观测局限性问题,提出了基于等强度正交十字梁结构的二维湍流传感器,解决... 针对基于压电效应研制的一维剪切湍流传感器容易受到外界干扰,仅能实现对湍流未知演化阶段、单垂线通路进行一维观测的缺点,以及对边界层产生的湍流各向异性特性有观测局限性问题,提出了基于等强度正交十字梁结构的二维湍流传感器,解决了一维剪切传感器不能同时感知水平和垂向速度脉动的现状,实现了二维矢量、高空间分辨率的湍流探测。湖试实验结果表明,设计的二维湍流传感器0.7 m/s的流速下灵敏度系数达到了1.916×10^(-5)~2.668×10^(-5)Vms^(2)/kg,可以测量湍流并能够获得10^(-8)数量级的低动能湍流耗散率。 展开更多

关键词 等强度 正交梁 湍流 二维传感器 耗散率

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基于二维激光位移传感器和遗传算法的钢轨磨耗动态检测系统 被引量：13

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作者 杨强 林建辉 +1 位作者 丁建明 农汉彪 《中国铁路》 2012年第6期85-88,共4页

介绍钢轨磨耗动态检测原理,提出基于二维激光位移传感器的钢轨磨耗动态检测方法。钢轨磨耗动态检测系统采用车载形式安装在检测车构架上,车辆走行过程中实时检测钢轨磨耗参数;在数据后处理中,利用遗传算法对轨腰和轨底之间的特征圆进行... 介绍钢轨磨耗动态检测原理,提出基于二维激光位移传感器的钢轨磨耗动态检测方法。钢轨磨耗动态检测系统采用车载形式安装在检测车构架上,车辆走行过程中实时检测钢轨磨耗参数;在数据后处理中,利用遗传算法对轨腰和轨底之间的特征圆进行拟合,减小了由于车辆振动引入的拟合误差。钢轨磨耗动态检测系统已在国内地铁检测车中得到应用,检测精度满足用户要求。 展开更多

关键词 钢轨磨耗 二维激光位移传感器 遗传算法 动态检测

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基于光纤布拉格光栅的二维力传感器设计及实验研究 被引量：13

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作者 孙世政 廖超 +2 位作者 李洁 蒙志强 向洋 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-9,共9页

针对目前多维力传感器难以同时兼顾电磁干扰、接线复杂、维间耦合较大及灵敏度较低的问题,设计了一种基于光纤布拉格光栅的二维力传感器。首先,基于光纤布拉格光栅传感理论和简支梁弯曲变形理论,设计了十字横梁结构的传感器弹性体,并揭... 针对目前多维力传感器难以同时兼顾电磁干扰、接线复杂、维间耦合较大及灵敏度较低的问题,设计了一种基于光纤布拉格光栅的二维力传感器。首先,基于光纤布拉格光栅传感理论和简支梁弯曲变形理论,设计了十字横梁结构的传感器弹性体,并揭示光纤光栅传感器波长漂移量与力的映射关系;其次,采用有限元分析方法研究弹性体的应变分布特性,确定光纤布拉格光栅最佳封装位置;最后,搭建了实验标定平台,对传感器的灵敏度、线性度、维间耦合误差以及重复性误差进行实验研究。实验结果表明,该传感器x、y方向的波长灵敏度分别约为7.464、7.520 pm/N,线性度分别约为3%、2%,维间耦合误差分别约为1.01%、0.218%,重复性误差分别约为4.898%、5.828%。该传感器可应用于机器人腕部二维力测量,对提高机器人关节的高精度控制反馈具有重要意义。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 二维力传感器 十字横梁结构 维间耦合

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硅微电容式二维加速度传感器的加工与测试(英文) 被引量：1

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作者 刘妤 温志渝 +1 位作者 陈李 杨红韵 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期444-447,共4页

设计了一种基于体硅加工技术的单敏感质量元差分电容式二维加速度传感器,并采用硅-玻璃静电键合、ICP工艺释放等技术完成了二维加速度传感器的加工。测试结果表明:该二维加速度传感器两个检测方向上的灵敏度基本一致,线性度较好,交叉干... 设计了一种基于体硅加工技术的单敏感质量元差分电容式二维加速度传感器,并采用硅-玻璃静电键合、ICP工艺释放等技术完成了二维加速度传感器的加工。测试结果表明:该二维加速度传感器两个检测方向上的灵敏度基本一致,线性度较好,交叉干扰较小。X、Y方向的灵敏度分别为58.3 mV/gn、55.6 mV/gn;线性相关系数分别为0.9968、0.9961,交叉灵敏度分别为6.17%、7.82%。 展开更多

关键词 MEMS加速度传感器 二维电容式传感器 体硅工艺 ICP深刻蚀

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基于二维位移传感器的砂轮表面形貌测量 被引量：1

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作者 张霞 蔡顺燕 +1 位作者 李红梅 林梅 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2019年第3期17-22,共6页

砂轮表面的三维形貌对保证其磨削质量有重要意义。采用高精度二维位移传感器在线测量砂轮的表面形貌,再通过建立的砂轮三维形貌基准平面和数字滤波方法,用测量数据计算得到砂轮表面的三维形貌评价参数。结果表明:该评价参数与Zeta自动... 砂轮表面的三维形貌对保证其磨削质量有重要意义。采用高精度二维位移传感器在线测量砂轮的表面形貌,再通过建立的砂轮三维形貌基准平面和数字滤波方法,用测量数据计算得到砂轮表面的三维形貌评价参数。结果表明:该评价参数与Zeta自动三维测量系统的测量结果基本相同,验证了该评价方法的有效性和实用性,可为砂轮修整及其磨削加工提供参考指标。 展开更多

关键词 砂轮 表面形貌 二维位移传感器 数字滤波 评价方法

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二维位移传感器研究 被引量：3

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作者 冯斌 罗叙萍 《工具技术》 2011年第11期80-83,共4页

在许多应用领域中,需要测量物体作二维运动的位移,特别是物体做平面平动的位移。本文介绍了各种二维位移传感器的原理和实现方法,具体分析了国内外已有的各种二维位移传感器的结构特点。

关键词 位移测量 二维位移传感器 平面平动

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二维高准确度水平传感器的研制 被引量：2

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作者 余和五 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第11期27-29,32,共4页

提出了一种高准确度二维水平传感器 ,其输出为直流毫伏信号 ,测量灵敏度为 0 .5mV/ (″) ,检测范围为± 2 0 0″ ,准确度达 1″ ,响应时间为 1s。该传感器可直接与自动测量系统连接 。

关键词 二维水平传感器 弹性簧片 扭转角度

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骨折创伤断面微型二维力传感器研制

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作者 朱坚民 黄之文 +2 位作者 李海伟 翟东婷 王军 《计量学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期61-66,共6页

针对骨折创伤断面轴向压力和径向剪切力的实时精确测量要求，设计了基于E型圆膜片式结构弹性体的微型二维力传感器，建立了传感器弹性体应变的理论分析模型。根据理论分析模型对传感器弹性体的主要结构尺寸进行了优化，设计了弹性体上... 针对骨折创伤断面轴向压力和径向剪切力的实时精确测量要求，设计了基于E型圆膜片式结构弹性体的微型二维力传感器，建立了传感器弹性体应变的理论分析模型。根据理论分析模型对传感器弹性体的主要结构尺寸进行了优化，设计了弹性体上应变片的贴片位置和组桥方式。对传感器进行了标定实验，获得了标定数据。标定实验结果表明：传感器灵敏度为2．9MPa／N，轴向力满量程非线性误差为1．1783％，径向力满量程非线性误差为1．0416％。 展开更多

关键词 计量学 二维力传感器 骨折创伤 应变分析 弹性体 标定

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基于二维激光位移传感器同轴度测量方法研究 被引量：9

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作者 张瑛玮 朱万彬 +2 位作者 张歆东 姜苏伦 王炜辰 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1335-1338,共4页

提出了非接触方式测量同轴度的方法,采用二维激光位移传感器测量空心圆柱体内表面同轴度。依据传感器的采样率对搭载被测物体的转台的速度提出了要求。同时给出了根据圆柱内表面直径选取二维激光位移传感器的方法及设计技巧。对影响测... 提出了非接触方式测量同轴度的方法,采用二维激光位移传感器测量空心圆柱体内表面同轴度。依据传感器的采样率对搭载被测物体的转台的速度提出了要求。同时给出了根据圆柱内表面直径选取二维激光位移传感器的方法及设计技巧。对影响测量精度的因素进行了详细分析。实验表明,该测量装置易于实现,测量精度高,方法可行。 展开更多

关键词 非接触测量 二维激光位移传感器 最小二乘法 同轴度

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基于二维压差矢量传感器的定向误差分析 被引量：2

12

作者 李婧 韩鹏 +2 位作者 刘洋 李杨 檀虎 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第6期36-39,46,共5页

由于压差矢量传感器自身的结构和实际工程应用中,它的四基元制作工艺的不完全一致和自身的装配误差,导致水下目标定向时定向精度不准确。以二维压差矢量传感器为研究对象,分析了单个二维压差矢量传感器的结构和原理,在低噪声情况下采用... 由于压差矢量传感器自身的结构和实际工程应用中,它的四基元制作工艺的不完全一致和自身的装配误差,导致水下目标定向时定向精度不准确。以二维压差矢量传感器为研究对象,分析了单个二维压差矢量传感器的结构和原理,在低噪声情况下采用相关性定向的方法实现目标的精确定向,同时分析二维矢量传感器产生的基元位置偏差与基元通道不一致性对目标方位估计的影响,并进行仿真,得出并验证影响矢量传感器方位估计的主要因素,方便方位估计的补偿研究。 展开更多

关键词 二维压差矢量传感器 目标方位估计 定向误差分析 误差补偿

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平面二维时栅位移传感器电气系统设计 被引量：3

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作者 钟自强 武亮 +1 位作者 张天恒 童鹏 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2022年第5期128-136,共9页

针对现有一维时栅位移传感器的电气系统无法与平面二维时栅位移传感器相匹配,需要外接多个信号处理电路,系统集成度低,且极易产生电气误差等问题,设计了适用于二维时栅位移传感器的电气系统。根据平面二维时栅位移传感器的测量原理,分... 针对现有一维时栅位移传感器的电气系统无法与平面二维时栅位移传感器相匹配,需要外接多个信号处理电路,系统集成度低,且极易产生电气误差等问题,设计了适用于二维时栅位移传感器的电气系统。根据平面二维时栅位移传感器的测量原理,分析了电气系统产生的误差,设计了电气系统的三大核心模块:激励信号发生模块、感应信号处理模块和位移解算模块,并通过Multisim对电气系统的信号进行仿真,验证了电气系统的可行性。实验表明:该电气系统实现了平面二维时栅传感器高速、高分辨率的实时采样,同时有效降低了由电气系统带来的误差对传感器测量精度的影响,为制作高精度平面二维时栅位移传感器提供了技术支持。 展开更多

关键词 二维时栅位移传感器 电气系统 电路仿真 MULTISIM

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基于应变式跳远测试二维力传感器的设计与性能测试 被引量：2

14

作者 庞星 王保金 +2 位作者 张琪 赵玉龙 陈善平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1235-1239,共5页

设计了一种基于应变式的跳远测试二维力传感器并对其进行了性能测试。传感器弹性体单元采用工字结构,通过力学分析对弹性体进行设计和强度校核,运用有限元方法对弹性体结构进行应力和应变仿真,验证设计的合理性,确定了应变片的最佳布置... 设计了一种基于应变式的跳远测试二维力传感器并对其进行了性能测试。传感器弹性体单元采用工字结构,通过力学分析对弹性体进行设计和强度校核,运用有限元方法对弹性体结构进行应力和应变仿真,验证设计的合理性,确定了应变片的最佳布置方案和组桥方式。利用万能试验平台对传感器进行性能测试。测试结果表明,该传感器具有0~4000 N的竖直力量程,线性度误差低于4.14%,迟滞误差低于1.63%。此传感器具有结构简单、成本低、便于安装,可靠性高等特点,在二维力测试领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 应变式 二维力传感器 弹性体 有限元 性能测试

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二维超声波风速风向传感器风向信号修正方法 被引量：3

15

作者 李静海 曾明 张小内 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第11期12-14,22,共4页

针对二维超声波风速风向传感器输出的风向信号普遍存在风向角瞬变的问题,研究了产生风向角瞬变现象的原因,并提出了一种基于幅值—符号分解的风向修正算法。理论分析和实验结果表明:风向信号中的风向角瞬变是由传感器的量程限制造成的;... 针对二维超声波风速风向传感器输出的风向信号普遍存在风向角瞬变的问题,研究了产生风向角瞬变现象的原因,并提出了一种基于幅值—符号分解的风向修正算法。理论分析和实验结果表明:风向信号中的风向角瞬变是由传感器的量程限制造成的;基于幅值—符号分解的风向修正算法能在不改变风向角所表征的方位特征的前提下消除风向角瞬变。 展开更多

关键词 风向信号 二维超声波风速风向传感器 幅值—符号分解 风向修正

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二维力传感器动态补偿器设计

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作者 马春苗 王勤 +1 位作者 丁煜函 戴先中 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A02期190-193,共4页

为改善扁环式二维力传感器动态特性以及消除其维间耦合现象严重的问题,提出了用神经网络逆系统方法去构造该二维传感器的动态补偿器,并由此设计了由微分器和静态神经网络构成的神经网络逆动态补偿器.通过对原传感器的数据采集和数据处... 为改善扁环式二维力传感器动态特性以及消除其维间耦合现象严重的问题,提出了用神经网络逆系统方法去构造该二维传感器的动态补偿器,并由此设计了由微分器和静态神经网络构成的神经网络逆动态补偿器.通过对原传感器的数据采集和数据处理得到了静态神经网络的训练样本,用所得到的训练样本对静态神经网络进行了训练,训练后的静态神经网络即可用来和微分器构成所期望的动态补偿器.将该动态补偿器串接在扁环式二维力传感器之后,进而构成复合的测量系统.进一步地仿真实验表明,经过动态补偿器的信号远好于未补偿的原传感器输出信号.由此可见,利用该方法设计的动态补偿器所组成的复合测量系统在消除维间耦合现象的同时、也大大改善了系统的动态特性. 展开更多

关键词 二维力传感器 神经网络逆 动态补偿

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二维投影式光学传感器轴类零件测量研究 被引量：6

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作者 郭天太 陆屹立 +3 位作者 王雷 周欢辉 孔明 赵军 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第1期24-28,共5页

针对各种轴类零件的测量问题,提出一种二维投影式光学测量方案。利用二维投影式光学传感器发射的平行LED光照射到物体表面,在物体后方形成与待测物体等大小的阴影。传感器使用二维CMOS对阴影进行捕捉后对其进行图像处理,得到测量数据,... 针对各种轴类零件的测量问题,提出一种二维投影式光学测量方案。利用二维投影式光学传感器发射的平行LED光照射到物体表面,在物体后方形成与待测物体等大小的阴影。传感器使用二维CMOS对阴影进行捕捉后对其进行图像处理,得到测量数据,并对测量数据进行分析,得出测量结论。对试验的待测件进行测量后与其标准值进行对比,最大误差在0.01 mm以内,最大重复性在0.02 mm以内,判断准确率达99.8%,同时检测单个待测件用时少于10 s。该方法能够实现多尺寸同时测量,有效提高轴类零件测量速度,再配合机械手与传动机构,实现生产现场非接触在线测量,同时有效防止测量过程损伤零件。 展开更多

关键词 二维光学传感器 在线检测 多尺寸同时测量 轴类零件

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基于八角环二维力传感器抓取力控制研究 被引量：1

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作者 宋俊男 张秋菊 张进 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第2期40-43,46,共5页

设计了一种小型八角环二维力传感器,利用ANSYS仿真软件对传感器进行了有限元和应变节点分析,通过传感器静态标定实验得到了标定解耦矩阵,解决了由于加工误差和应变计粘贴误差带来的力矩耦合问题。设计了二指平行手爪,搭建了基于力外环... 设计了一种小型八角环二维力传感器,利用ANSYS仿真软件对传感器进行了有限元和应变节点分析,通过传感器静态标定实验得到了标定解耦矩阵,解决了由于加工误差和应变计粘贴误差带来的力矩耦合问题。设计了二指平行手爪,搭建了基于力外环控制的夹持器系统。运用手爪测量了不同材料之间的最大静摩擦系数。实际的抓取实验验证了基于力比例控制的稳定抓取具有良好效果。 展开更多

关键词 八角环二维力传感器 标定 二指平行手爪 力比例

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二维数字阵列光电位置敏感器件新式结构研究

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作者 李田泽 王生德 +1 位作者 申晋 王淑云 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期46-49,共4页

简要阐述光电位置敏感器件的特点、工作原理,根据光电位置敏感器件的原理和光电位置方程,分析了背景光与测量精度的关系。在此基础上,利用低峰探测仪的双极性三极管将像素M(i,j)的行与列位线联系起来,用来检测最大光强度的像素,显示出... 简要阐述光电位置敏感器件的特点、工作原理,根据光电位置敏感器件的原理和光电位置方程,分析了背景光与测量精度的关系。在此基础上,利用低峰探测仪的双极性三极管将像素M(i,j)的行与列位线联系起来,用来检测最大光强度的像素,显示出最低输出电压,使位线与其输出电压相对应;采用分布图像的峰值检波器来模拟预处理光电信号,通过数字转换得到图像的重心位置;采用集中平行的模拟计算估算射到感光区的光分布的重心,并通过时钟比较器得到数字化图像。给出了检测位置的二维光电传感器阵列、显示与图像数量的平方根成正比功耗关系式以及几个重要结论。 展开更多

关键词 光电位置敏感器件 峰值检波器 二维光传感器阵列 数字化图像

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光纤彩色三维图像实时全光传感器

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作者 李英姿 张家骅 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期228-230,共3页

对传像光纤的分辨率进行了研究 ,针对其出现的问题提出解决对策 ,并介绍了光纤彩色三维图像实时全光传感器的工作原理与实验结果 ,得出了以中性光子完全代替电子为信息载体的光纤彩色三维图像传感器 ,具有实时摄取、传递和显现立体彩色... 对传像光纤的分辨率进行了研究 ,针对其出现的问题提出解决对策 ,并介绍了光纤彩色三维图像实时全光传感器的工作原理与实验结果 ,得出了以中性光子完全代替电子为信息载体的光纤彩色三维图像传感器 ,具有实时摄取、传递和显现立体彩色目标功能的结论 .其抗电磁干扰与自隐身性极佳 。 展开更多

关键词 传像光纤 分辨率 二维图像传感器 抗干扰 航空

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