基于阵列压力传感器的嵌套式递推分布力辨识

1

作者 齐超群 彭思淇 +1 位作者 张慧博 戴士杰 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期1-10,共10页

针对合作目标消旋/捕获过程中柔性接触分布力实时精确辨识的挑战,提出了一种基于阵列压力传感器的嵌套式递推分布力辨识方法,实现了分布力接触域及其分布特性在时空耦合条件下的实时描述。首先,建立了分布接触力模型,利用其幂指函数特... 针对合作目标消旋/捕获过程中柔性接触分布力实时精确辨识的挑战,提出了一种基于阵列压力传感器的嵌套式递推分布力辨识方法,实现了分布力接触域及其分布特性在时空耦合条件下的实时描述。首先,建立了分布接触力模型,利用其幂指函数特性进行对数空间变换,随后引入形函数对分布力的时空特征进行解耦。在嵌套内层的空间域上,提出了一种改进Sigmoid函数的权重方程,并构建了基于S形权重函数的加权最小二乘法(S-WLS),以修正通过相邻响应量区域搜寻算法获得的接触域几何参数。在嵌套外层的时间域中,同时引入遗忘因子和权重因子,构建了用于动态求解分布力标准方程的递推式,并通过指数变换实现了分布力特征参数的精确辨识。最后,设计了基于阵列压力传感器的分布力采集系统,研制了等效微重力碰撞平台,并开展了斜碰实验。实验结果表明,所提方法相较于传统加权最小二乘法(WLS)在分布力特征参数辨识上具有显著优势,分布力辨识的相对误差范围仅为±8.8%。进一步采用Hazen计分方法对相对误差进行了95%置信水平的正态检验,验证了本方法的准确性和有效性。为后续空间碎片消旋/捕获中动态分布力精确预示提供了理论基础和技术方案。 展开更多

关键词 空间碎片 阵列压力传感器 分布力 参数辨识 微重力碰撞实验

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基于柔性薄膜阵列压力传感器的抱闸故障诊断 被引量：3

2

作者 皮瑶 刘惠康 李倩 《高技术通讯》 CAS 2021年第8期836-843,共8页

抱闸制动装置广泛应用于工业提升装置、民用曳引式电梯,针对抱闸制动器的运行状态监测和故障诊断,本文提出一种基于柔性薄膜阵列压力传感器的故障诊断方法,运用卷积神经网络(CNN)对传感器的数据进行处理达到故障诊断的目的。本文在LeNet... 抱闸制动装置广泛应用于工业提升装置、民用曳引式电梯,针对抱闸制动器的运行状态监测和故障诊断,本文提出一种基于柔性薄膜阵列压力传感器的故障诊断方法,运用卷积神经网络(CNN)对传感器的数据进行处理达到故障诊断的目的。本文在LeNet5模型的基础上引入跨连接部分,将网络结构中提取的低层次特征与高层次特征相结合,经过全连接层达到多分类的目的。通过训练来自柔性薄膜阵列压力传感器的实验数据,该模型实现了4种基本抱闸故障和正常状态的自动识别。实验结果表明,改进的LeNet卷积神经网络模型在抱闸故障诊断上的检测正确率达到99.19%,该模型在同一训练数据集上的表现明显优于传统的LeNet5模型。 展开更多

关键词 柔性薄膜阵列压力传感器 LeNet模型 跨连接 抱闸制动器 故障诊断

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用于边界层分离点检测的微型压力传感器阵列研究 被引量：1

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作者 陈爽 朱名铨 +2 位作者 邓进军 马炳和 姜澄宇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期148-150,共3页

基于边界层流动与分离的特性,探讨了根据表面压力分布变化,检测物体表面边界层分离点的测量方法.根据边界层分离点测量的特点,给出了一种基于柔性衬底的微型压力传感器阵列的结构设计,并对背引线技术进行了初步研究.设计的微型压力传感... 基于边界层流动与分离的特性,探讨了根据表面压力分布变化,检测物体表面边界层分离点的测量方法.根据边界层分离点测量的特点,给出了一种基于柔性衬底的微型压力传感器阵列的结构设计,并对背引线技术进行了初步研究.设计的微型压力传感器阵列可有效满足边界层分离点的检测要求,进一步拓展了MEMS器件的工程应用范围. 展开更多

关键词 分离点 表面压力分布 微型压力传感器阵列 柔性衬底 背引线

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基于微型压力传感器阵列的翼面压力分布直接测量系统 被引量：6

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作者 常莹 马炳和 +2 位作者 邓进军 陈爽 苑伟政 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期89-93,共5页

研发了微型压力传感器并构成柔性衬底基阵列,直接置于翼型外表面实现压力分布测量。结合传感器特性和气动测量需求,设计了压力传感器阵列恒流驱动电路和差分滤波电路,并通过LabVIEW调用所开发的MATLAB的应用程序实现了数据的在线处理和... 研发了微型压力传感器并构成柔性衬底基阵列,直接置于翼型外表面实现压力分布测量。结合传感器特性和气动测量需求,设计了压力传感器阵列恒流驱动电路和差分滤波电路,并通过LabVIEW调用所开发的MATLAB的应用程序实现了数据的在线处理和实时显示。结合NACA0012翼型对该测压系统进行了低速风洞实验,对其有效进行了初步验证。 展开更多

关键词 微型压力传感器阵列 柔性衬底 翼面 压力分布 实时测量

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压阻式柔性压力传感器阵列信号采集系统设计 被引量：11

5

作者 周瑞 李时维 +1 位作者 李绍成 郭晓磊 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第9期104-107,共4页

针对触觉传感检测的实际需求,基于STM32单片机,采用分档分压与恒流源相结合的方法设计了一种压阻式柔性压力传感器阵列信号采集系统;基于串口通信技术设计了计算机信号读取与分析系统。设计开发的系统可以实现传感器阵列信号的实时采集... 针对触觉传感检测的实际需求,基于STM32单片机,采用分档分压与恒流源相结合的方法设计了一种压阻式柔性压力传感器阵列信号采集系统;基于串口通信技术设计了计算机信号读取与分析系统。设计开发的系统可以实现传感器阵列信号的实时采集、分析和存储,系统稳定性较好。采用标准电阻对研制的信号采集系统进行了性能检验,系统测量阻值与标准阻值的误差在1%以内,表明设计的信号采集系统满足压阻式柔性压力传感器阵列的检测需求。 展开更多

关键词 压阻式柔性压力传感器阵列 STM32单片机 信号采集

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柔性压力传感阵列弯曲应变与温变联合补偿方法

6

作者 陈翰 何聪 +3 位作者 许祖锋 张远媛 张为 朱城磊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期423-429,共7页

围绕柔性压力传感器阵列在弯曲且温度变化的物体表面进行压力测量时会表现出复杂的压力特性,提出了基于深度相机与红外相机的传感器联合补偿装置,介绍了联合补偿装置获取各传感单元补偿参考量与计算真实压力值的方法。采用COMSOL软件对... 围绕柔性压力传感器阵列在弯曲且温度变化的物体表面进行压力测量时会表现出复杂的压力特性,提出了基于深度相机与红外相机的传感器联合补偿装置,介绍了联合补偿装置获取各传感单元补偿参考量与计算真实压力值的方法。采用COMSOL软件对柔性压力传感器阵列进行仿真建模,搭建了各传感单元弯曲应变量各不相同的仿真场景,生成了弯曲应变与温变联合补偿模型的样本集。构建了基于BP神经网络的柔性压力传感器阵列弯曲应变与温变联合补偿模型,经计算验证,压力补偿值与真实值之间的相对误差百分比控制在0.4%以内,补偿效果明显,满足了各传感单元弯曲应变情况不同需要实现精准补偿的需求,对于柔性压力传感器阵列的实际应用具有借鉴作用。 展开更多

关键词 柔性压力传感器阵列 压力补偿 补偿装置 COMSOL BP神经网络

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翼型/平板湍流边界层脉动压力波数-频率谱声学风洞阵列实验研究

7

作者 陈宝凯 刘婷婷 +2 位作者 李冯杰 李士伟 赵鲲 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期77-85,共9页

在声学风洞中利用嵌入式齐平安装的脉动压力传感器表面线阵列,对光滑平板和不同迎角翼型的湍流边界层脉动压力波数-频率谱进行了测量和分析,从而比较波数-频率谱以及评估ChaseⅠ模型的预测性能。实验结果揭示了线阵列在测量平板和翼型... 在声学风洞中利用嵌入式齐平安装的脉动压力传感器表面线阵列,对光滑平板和不同迎角翼型的湍流边界层脉动压力波数-频率谱进行了测量和分析,从而比较波数-频率谱以及评估ChaseⅠ模型的预测性能。实验结果揭示了线阵列在测量平板和翼型的波数-频率谱方面的测量能力和准确性。平板的实测数据与ChaseⅠ模型预测较为吻合,而翼型的预测结果则显示出一定偏差,说明表面压力梯度对波数-频率谱有影响。此外,风速和迎角变化也显著影响翼型的波数-频率谱,说明ChaseⅠ模型在翼型预测上存在局限性。本文研究成果可为流激振动与噪声工程应用与领域研究提供参考。 展开更多

关键词 波数-频率谱 翼型 平板 脉动压力传感器表面阵列 ChaseⅠ模型

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平衡评估压力传感阵列的高速数据采集系统设计 被引量：6

8

作者 郭立泉 王计平 熊大曦 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第11期75-77,共3页

针对康复医学中对坐位、站位、卧位等多种精细压力分布及压力平衡评估的需要,采用高密度的压力传感阵列作为传感器,提出了一种超多通道压力传感阵列的高速数据采集方法,并给出了具体电路实现和系统设计。实验对实时采集到的压力传感阵... 针对康复医学中对坐位、站位、卧位等多种精细压力分布及压力平衡评估的需要,采用高密度的压力传感阵列作为传感器,提出了一种超多通道压力传感阵列的高速数据采集方法,并给出了具体电路实现和系统设计。实验对实时采集到的压力传感阵列数据进行压力分布测试,结果显示:对于站位(足底)压力评估的2 288个传感阵列单个压力垫,系统每秒实时采集压力分布图100帧以上;对于卧位(平躺)的4个压力垫,每秒实时采集压力分布图25帧以上,均可以动态实时显示压力分布的变化,满足精细压力分布检测和评估系统的需要。 展开更多

关键词 压力传感器阵列 压力分布 高速采集 平衡评估

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基于三维坐姿的压力数据自动标注方法 被引量：3

9

作者 郑台台 姚燕 蔡晋辉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期71-79,共9页

针对当前传统坐姿标注方法,存在操作繁琐、人工标注效率低等问题,提出了一种基于三维坐姿的压力数据自动标注方法。该方法基于双指针时间戳匹配实现双目视觉数据和压力数据同步实时采集;采取归一化、自适应中值滤波处理压力数据,去除压... 针对当前传统坐姿标注方法,存在操作繁琐、人工标注效率低等问题,提出了一种基于三维坐姿的压力数据自动标注方法。该方法基于双指针时间戳匹配实现双目视觉数据和压力数据同步实时采集;采取归一化、自适应中值滤波处理压力数据,去除压力数据量纲影响和尖峰噪声;利用二维姿态估计与匹配优化、坐标变换和多点三角测量处理视觉数据,提取6个三维人体关键点信息;构造基于坐姿特征的骨架图和基于邻接节点间空间三维投影角度特征,建立一个基于三维坐姿的标注信息生成模型;利用标注信息标注压力数据,构建带标注的坐姿压力数据集。实际应用中,单个样本数据对视觉-压力端采集平均时间差仅为21 ms,生成标注准确率达98.98%,自动标注平均耗时0.199 s,标注速度较人工标注提升13.3倍。 展开更多

关键词 YOLOv7-Pose 阵列式压力传感器 图卷积网络 自动标注

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蜂巢结构介电层织物基传感器的一体成形及其性能

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作者 张红霞 齐芳汐 +2 位作者 赵静 邢毅 吕治家 《纺织学报》 2025年第10期86-94,共9页

高性能、低成本且便于大规模生产的织物基压力传感器具有形状适应性好、与传统纺织品集成能力强的优势,但其在施压过程中滞后性大、回复性差的问题限制了其在可穿戴电子领域的应用。为此,通过编织技术,一体成形织造了全织物基电容式阵... 高性能、低成本且便于大规模生产的织物基压力传感器具有形状适应性好、与传统纺织品集成能力强的优势,但其在施压过程中滞后性大、回复性差的问题限制了其在可穿戴电子领域的应用。为此,通过编织技术,一体成形织造了全织物基电容式阵列压力传感器。研究了织物基电容传感器的结构对性能的影响,分析了该传感器的表面形貌、传感性能、水洗性能等,并进行了应用测试。结果表明:该织物基电容传感器中的介电层具有独特的立体三维蜂巢编织结构,其在0~10 kPa区间实现了0.086 kPa^(-1)的高灵敏度和小于150 ms的快速响应时间;此外,织物基传感器在保持良好透气性(平均透气率约为464.98 mm/s)的同时表现出良好的双向传感性能,在2000次的拉伸和压缩下仍具有较好的耐久性和稳定性,在不同负载压力下仍具有优异的区分度及稳定性。基于以上优异的性能,该织物基阵列传感器可用于各种体态监测,如行走、坐起、手指/手肘弯曲等,验证了其在智能健康监测领域的应用潜力。 展开更多

关键词 织物电子 一体成形 三维蜂巢结构 阵列式压力传感器 织物基电容传感器 织物基压力传感器 智能可穿戴纺织品

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电动跑步机上步态特征获取系统的设计 被引量：9

11

作者 杨先军 李春丽 +3 位作者 夏懿 刘建强 王俊青 孙怡宁 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期751-755,共5页

将柔性阵列压力传感技术应用到跑步机上,设计了一种新的在跑步机上获取步态特征的系统。该系统可以准确获取步长、步频、腾空时间和支撑时间等4个步态特征指标,用于跑步机上跑步的步态特征分析。通过研究不同速度下训练者的步态特征,发... 将柔性阵列压力传感技术应用到跑步机上,设计了一种新的在跑步机上获取步态特征的系统。该系统可以准确获取步长、步频、腾空时间和支撑时间等4个步态特征指标,用于跑步机上跑步的步态特征分析。通过研究不同速度下训练者的步态特征,发现训练者会通过调整步频和步长以达到设定的跑步机跑速;同时,训练者在不同速度下调整的方式是不同的。因此,该研究为今后在电动跑步机上实现速度自适应控制提供了很好的参考。 展开更多

关键词 柔性阵列压力传感器 跑步机 步态

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接触式交互感知的人体三维坐姿姿态估计 被引量：5

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作者 周佳裕 蔡晋辉 +2 位作者 章乐 李立新 李晓宇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期132-141,共10页

针对视觉姿态估计方法受覆盖遮挡等干扰,提出一种基于座椅面压力图像的人体三维坐姿姿态估计方法,建立坐姿时座椅面体压分布与人体三维姿态之间的跨域联系。设计了一套基于压力-视觉的坐姿训练系统,将阵列式压力传感器嵌入在座椅面中感... 针对视觉姿态估计方法受覆盖遮挡等干扰,提出一种基于座椅面压力图像的人体三维坐姿姿态估计方法,建立坐姿时座椅面体压分布与人体三维姿态之间的跨域联系。设计了一套基于压力-视觉的坐姿训练系统,将阵列式压力传感器嵌入在座椅面中感知坐姿变换,利用时间戳实现压力图像和双目视觉图像的同步匹配。采取双边滤波消除压力图像的尖峰噪声;依靠OpenPose姿态估计、三角测量等手段从双目视觉图像中提出19个三维关键点;为提高姿态估计精度,提出随机梯度下降最小化损失函数的方法来优化三维关键点坐标,并利用3D高斯滤波器进一步生成3D关键点置信度图。设计一个基于多层卷积神经网络的压力-视觉跨域深度学习模型,以连续的多帧压力图像作为模型输入,包含三维关键点坐标及其置信度图的3D姿态估计结果作为监督对模型进行训练。算法依靠椅面上的阵列传感器接触感知坐姿时的压力分布,就能够准确的估计包含19个人体关键点的三维坐姿姿态,在验证集上测试,19个关键点平均误差9.7 cm。 展开更多

关键词 OpenPose 坐姿 阵列式压力传感器 卷积神经网络

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