基于多谐差相信号的MHD微角振动传感器频率特性测试法

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作者 朱占霞 李醒飞 +5 位作者 刘帆 夏赣民 李嘉峰 李建翔 宋林珂 闫慧敏 《传感技术学报》 北大核心 2025年第4期571-578,共8页

频率特性是衡量MHD微角振动传感器动态性能的重要指标,该指标的准确评估对传感器研制与改进具有重要意义。针对传统的正弦扫频法测试MHD微角振动传感器频率特性效率低的问题,研究了基于多谐差相信号的最小二乘频率特性测试法。通过仿真... 频率特性是衡量MHD微角振动传感器动态性能的重要指标,该指标的准确评估对传感器研制与改进具有重要意义。针对传统的正弦扫频法测试MHD微角振动传感器频率特性效率低的问题,研究了基于多谐差相信号的最小二乘频率特性测试法。通过仿真和对比实验,验证该方法的测试效果。实验结果表明,该方法的标度因数的相对误差小于±1.5%,其变异系数不超过1%,相位差的绝对误差不超过±0.50°,其变异系数不超过8%,非线性误差小于±2%;测试结果与正弦扫频法的测试结果相比,测试时间缩短了94.74%。基于多谐差相信号的最小二乘频率特性测试法可代替基于单频正弦信号的正弦扫频法,用于快速准确测试MHD微角振动传感器的频率特性。 展开更多

关键词 mhd微角振动传感器 频率特性测试 多谐差相信号 最小二乘

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基于D-LDV的MHD微角振动传感器在位校准方法

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作者 李醒飞 闫慧敏 刘帆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期1151-1158,共8页

针对MHD微角振动传感器宽频带、大量程和非接触的在位校准需求,提出基于双激光多普勒测振仪(D-LDV)的MHD微角振动传感器在位校准方法,阐述了校准系统的工作原理及流程,分析了校准系统的误差来源;开展了在位校准模拟实验,并获取了传感器... 针对MHD微角振动传感器宽频带、大量程和非接触的在位校准需求,提出基于双激光多普勒测振仪(D-LDV)的MHD微角振动传感器在位校准方法,阐述了校准系统的工作原理及流程,分析了校准系统的误差来源;开展了在位校准模拟实验,并获取了传感器在25 Hz~1500 Hz内的主要性能指标。实验结果表明,所提方法能够准确校准传感器的复灵敏度参数,非线性误差为0.091%,最大重复性误差为0.54%和0.33°,测试频段内灵敏度幅值和相移测量的扩展不确定度分别为1.42%和0.672°(k=2),满足MHD微角振动传感器的宽频带、大量程的在位校准需求。 展开更多

关键词 角速度传感器 激光多普勒测振仪 在位校准 非接触式 微角振动

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一种MHD角振动传感器动态本底噪声无偏高效测试方法 被引量：1

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作者 李醒飞 刘帆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期620-629,共10页

目前,磁流体动力学(MHD)角振动传感器动态本底噪声测试尚无统一方法,难以有效开展测试。首先,针对双通道和三通道方法系统误差不明确的问题,推导了两种方法的系统误差,指出了方法的适用条件;然后,针对双通道方法存在系统误差、三通道方... 目前,磁流体动力学(MHD)角振动传感器动态本底噪声测试尚无统一方法,难以有效开展测试。首先,针对双通道和三通道方法系统误差不明确的问题,推导了两种方法的系统误差,指出了方法的适用条件;然后,针对双通道方法存在系统误差、三通道方法系统结构复杂的问题,提出了一种基于最小二乘的传感器动态本底噪声无偏高效测试方法,证明了所提方法不存在系统误差;最后,实验对比了三种方法的测试效果。结果表明,所提方法能够在时域和频域上准确分离传感器的动态本底噪声;相比双通道和三通道方法,所提方法的平均相对误差最小,分别为7.2%和3.7%;测试系统所需资源少、结构简单而且易于实现,满足MHD角振动传感器动态本底噪声的测试需求。 展开更多

关键词 微角振动 角速度传感器 本底噪声 最小二乘

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磁流体动力学微角振动传感器自动标定系统设计 被引量：2

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作者 侯小婷 李醒飞 刘帆 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第9期6-10,共5页

基于磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)微角振动传感器研制过程中,需要对其频响特性及输出线性度等指标进行测试,这便需要宽频带(3 Hz~1 kHz)内的恒定角速率激励装置及高精度角振动检测装置。基于105-AVT角振动台和XL-80激光干涉... 基于磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)微角振动传感器研制过程中,需要对其频响特性及输出线性度等指标进行测试,这便需要宽频带(3 Hz~1 kHz)内的恒定角速率激励装置及高精度角振动检测装置。基于105-AVT角振动台和XL-80激光干涉仪搭建了适用于MHD微角振动传感器的自动标定系统,鉴于105-AVT角振动台无法提供恒定角速率激励,建立了角振动台输入电压与输出角速度间的对应关系,并将其移植到LabVIEW软件中,实现了105-AVT角振动台的恒定角速率激励。利用激光干涉仪XL-80输出信号作为测量角速度基准,对MHD微角振动传感器特性进行了实验测试。结果表明,可实现带宽高于1 kHz,0.004~0.12 rad/s的恒定角速率激励,实现自动标定。 展开更多

关键词 mhd微角振动传感器 标定系统 105-AVT角振动台 激光干涉仪

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磁流体动力学角速度传感器研究综述

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作者 拓卫晓 蒋颢娇 +2 位作者 李醒飞 邢伟达 王天宇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期290-307,共18页

随着航空航天领域探测距离的逐步提升,频谱跨度大(0.1 Hz~1 kHz)、幅值小(mrad量级)的微角振动对有效载荷指向精度的影响日趋明显。磁流体动力学(MHD)角速度传感器兼具低噪声、宽频带、体积小的优势,是目前最适合在轨微角振动测量的方法... 随着航空航天领域探测距离的逐步提升,频谱跨度大(0.1 Hz~1 kHz)、幅值小(mrad量级)的微角振动对有效载荷指向精度的影响日趋明显。磁流体动力学(MHD)角速度传感器兼具低噪声、宽频带、体积小的优势,是目前最适合在轨微角振动测量的方法,能够为在轨微角振动力学特性分析及主动补偿提供宽谱段内的数据支撑。本文对MHD角速度传感器的工作原理、技术特点和应用情况进行综述,并针对当前研究中存在的问题进行探讨。首先,对比MHD角速度传感器的两种结构形式,基于传感器数学模型分析两种结构形式的输出特性差异。然后,介绍国内外MHD角速度传感器典型产品的技术指标及应用情况,围绕多物理场耦合仿真、微弱信号检测、测试与标定、低频拓展、工程应用五大核心技术进行讨论,分析现有技术瓶颈的基础上,明确亟需突破的难点问题。最后,指明MHD角速度传感器的未来发展方向,并展望其未来的应用领域。 展开更多

关键词 惯性传感器 磁流体动力学(mhd) 微角振动 宽频测量

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基于MHD角速度传感器的面阵相机模糊图像复原 被引量：2

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作者 赵苓 费融 +2 位作者 李醒飞 拓卫晓 邢伟达 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期796-806,共11页

在轨卫星平台上普遍存在着宽频带、低幅值的微角振动,随着对航天相机探测能力和遥感图像空间分辨率要求的不断提高,微角振动对星载光学系统成像质量的影响更加突出.针对高频微角振动造成的图像模糊问题,提出使用磁流体动力学(magnetohyd... 在轨卫星平台上普遍存在着宽频带、低幅值的微角振动,随着对航天相机探测能力和遥感图像空间分辨率要求的不断提高,微角振动对星载光学系统成像质量的影响更加突出.针对高频微角振动造成的图像模糊问题,提出使用磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)角速度传感器测量面阵相机受到的微角振动,并根据面阵相机角运动信息构建点扩散函数,进一步采用基于全变差正则化的图像复原算法实现图像复原,从而提高图像质量.首先,在分析航天相机受到微角振动干扰产生像移原因的基础上,建立像移模型,并根据像点在焦平面上的移动轨迹构建点扩散函数.其次,搭建实验系统模拟航天相机在微角振动环境下的成像过程,在垂直于光轴的方向上施加单频正弦角振动干扰,并使用MHD角速度传感器进行探测.最后,利用基于全变差正则化的图像复原优化算法对模糊图像进行复原,并基于图像的调制传递函数对复原图像质量进行评价.实验结果表明:当微角振动频率在20~300 Hz内,且产生的像移在13个像元以下时,复原图像的调制传递函数积分面积可达到静态图像积分面积的90%以上,图像细节清晰,对比度得到明显提升.对同一频点进行多次重复实验,结果表明该方法具有良好的重复性.相关实验结果表明,基于MHD角速度传感器的微角振动测量方法和图像复原算法相结合能够显著提高航天相机的成像质量. 展开更多

关键词 mhd角速度传感器 微角振动 成像质量 图像复原

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基于零极点配置的宽频带角速度传感器信号融合方法 被引量：4

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作者 李醒飞 王信用 +2 位作者 拓卫晓 邢伟达 刘欣雨 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期472-480,489,共10页

为满足在轨微角振动力学特性分析和主动补偿的测量需求,解决单一角速度传感器难以兼顾sub-μrad级低噪声与k Hz宽频带的问题,提出一种基于零极点配置的宽频带角速度传感器信号融合方法。通过调配不同测量带宽角速度传感器传递函数的极... 为满足在轨微角振动力学特性分析和主动补偿的测量需求,解决单一角速度传感器难以兼顾sub-μrad级低噪声与k Hz宽频带的问题,提出一种基于零极点配置的宽频带角速度传感器信号融合方法。通过调配不同测量带宽角速度传感器传递函数的极点来调整传感器传递特性,使传感器在非工作带宽的信号和噪声衰减后再进行融合,实现了带宽2 Hz-1000 Hz的MHD角速度传感器与带宽DC-22 Hz的MEMS陀螺仪的数据融合,并将所提方法与两种基于频域的数据融合算法进行对比。实验结果表明:当对MEMS陀螺仪进行零极点配置融合时,融合信号在0.1 Hz-700 Hz频段内最大幅值波动1.64 dB,等效噪声角速率0.2126°/sRMS。所提方法能够为宽频带角速度测量提供技术保障,并能为具体场景下融合算法的应用和选择提供指导。 展开更多

关键词 角速度传感器 信号融合 微角振动 零极点配置

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光学平台微角振动激光探测方法研究 被引量：6

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作者 王雁 赵忠杰 马社 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期40-44,共5页

设计了精密动态测角实验系统,该系统利用扩束镜正向和逆向不同的光学变换性质,将共孔径双向传输的倍增式角敏光学系统与光电精密位置传感器(PSD)相结合,并从理论上分析了高灵敏光学测角的基本原理,给出了被测角与传感器信号的关系。为... 设计了精密动态测角实验系统,该系统利用扩束镜正向和逆向不同的光学变换性质,将共孔径双向传输的倍增式角敏光学系统与光电精密位置传感器(PSD)相结合,并从理论上分析了高灵敏光学测角的基本原理,给出了被测角与传感器信号的关系。为消除光电噪声对探测分辨率的影响,信号处理引入了相关检测模式。通过压缩系统噪声信号的等效带宽,从频域中滤除干扰信号的频率成分,实现了从噪声中提取高分辨角度信息。 展开更多

关键词 微角振动 角敏光学系统 相关检测模式 位置传感器 测角分辨率

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一种卫星微角振动高精度测量方法 被引量：3

9

作者 吴文韬 李醒飞 +1 位作者 刘帆 徐冲柯 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2020年第1期16-22,共7页

卫星微振动引发的结构微角振动限制了高精度卫星指向精度和姿态控制稳定性,因此有必要对其进行在轨测量。为准确测量卫星结构微角振动,文章在对比不同的测量方法后,提出了一种基于磁流体动力学(Magnetohydrodynamics,MHD)微角振动传感... 卫星微振动引发的结构微角振动限制了高精度卫星指向精度和姿态控制稳定性,因此有必要对其进行在轨测量。为准确测量卫星结构微角振动,文章在对比不同的测量方法后,提出了一种基于磁流体动力学(Magnetohydrodynamics,MHD)微角振动传感器的卫星结构微角振动高精度测量方法,并针对由动量轮引起的有效载荷微角振动的特性,进行了仿真和试验验证。试验结果表明,其测量精度满足现阶段卫星控制的要求。此方法能为卫星扰动源的定位及卫星的主动减振反馈提供依据。 展开更多

关键词 卫星结构微角振动 磁流体动力学 微角振动传感器 高精度测量 振动特性

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气体对磁流体动力学传感器影响机理的探讨 被引量：3

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作者 夏赣民 李醒飞 刘帆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期238-248,共11页

由于气体和导电流体性质上的差异,导电流体中气体的存在将对磁流体动力学(MHD)传感器的输出特性产生影响。基于电磁感应理论和两相流理论,文章推导并建立了导电流体中含气体的MHD传感器VOF模型。通过ANSYS Fluent对含气体的MHD传感器输... 由于气体和导电流体性质上的差异,导电流体中气体的存在将对磁流体动力学(MHD)传感器的输出特性产生影响。基于电磁感应理论和两相流理论,文章推导并建立了导电流体中含气体的MHD传感器VOF模型。通过ANSYS Fluent对含气体的MHD传感器输出特性进行仿真分析,同时搭建试验平台对不同气体含量MHD传感器进行试验验证。结果表明,导电流体中的气泡在低频时容易被拉伸撕裂成小气泡并随着角振动分散,同时使得流体环流场和电场产生偏移和畸变,角振动频率越低,此现象越明显;当导电流体中不含气体时角振动频率和幅值、重力加速度及偏心等外部因素对MHD传感器的输出特性无影响;当导电流体中含有气体时,MHD传感器的输出特性畸变等随气体含量、重力加速度和偏心的增大而增大,随角振动频率和幅值的增大而减小。文章研究成果能够为MHD传感器导电流体灌装工艺控制提供指导,有助于MHD传感器精度和稳定性的提升。 展开更多

关键词 mhd微角振动传感器 导电流体 气液两相流 偏心分析

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卫星微角颤振高精度测量技术 被引量：22

11

作者 霍红庆 马勉军 +1 位作者 李云鹏 邱家稳 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第3期4-6,9,共4页

介绍了卫星微角颤振概念内涵;简述了卫星微角颤振测控技术应用与发展;论述了MHD-ADS和FDI-ADS两类惯性微角颤振测量传感器的工作原理、性能指标和应用;指出MHD-ADS传感器是卫星微角颤振测量的主要技术发展方向;并提出国内在此方向的发... 介绍了卫星微角颤振概念内涵;简述了卫星微角颤振测控技术应用与发展;论述了MHD-ADS和FDI-ADS两类惯性微角颤振测量传感器的工作原理、性能指标和应用;指出MHD-ADS传感器是卫星微角颤振测量的主要技术发展方向;并提出国内在此方向的发展建议。 展开更多

关键词 卫星平台 微角颤振 角振动传感器 工作原理 测量技术

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基于Allan方差解耦自适应滤波的MHD/MEMS信号融合方法 被引量：12

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作者 李醒飞 韩佳辰 刘帆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期237-241,共5页

为满足卫星平台对宽频带角速率测量需求,补偿磁流体动力学(MHD)微角振动传感器低频误差,提出了一种基于Allan方差的解耦自适应Kalman滤波方法,实现了MHD微角振动传感器与MEMS陀螺仪的组合测量。该方法使用Allan方差计算量测噪声的方差,... 为满足卫星平台对宽频带角速率测量需求,补偿磁流体动力学(MHD)微角振动传感器低频误差,提出了一种基于Allan方差的解耦自适应Kalman滤波方法,实现了MHD微角振动传感器与MEMS陀螺仪的组合测量。该方法使用Allan方差计算量测噪声的方差,克服了标准Kalman滤波对模型参数精确性要求较高的缺点,同时避免了自适应Kalman噪声参数耦合易滤波发散的问题。实验证明解耦自适应Kalman对单频和混频信号均实现较好融合效果,均方误差降低至融合前的30%,信噪比改善超过10 dB。融合后的输出信号满足卫星千赫兹带宽的测量需求,可用于惯性测量单元中。 展开更多

关键词 mhd微角振动传感器 信号融合 自适应Kalman ALLAN方差

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