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一种MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪组合测量系统信号融合的方法 被引量：9
1
作者 李醒飞 周新力 +1 位作者 吴腾飞 纪越 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期159-166,共8页
为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频误差,提出了通过混叠滤波器融合MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪信号的方法.该方法根据传感器的复频域模型,设计相应的相位补偿高通滤波器与低通滤波器组成的混叠滤波器,融合两者的信号.对融... 为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频误差,提出了通过混叠滤波器融合MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪信号的方法.该方法根据传感器的复频域模型,设计相应的相位补偿高通滤波器与低通滤波器组成的混叠滤波器,融合两者的信号.对融合前后传感器的输出进行实验对比,结果表明,融合后的输出与MHD角速度传感器相比,低频(0~2,Hz)范围内幅值最大相对误差从99.98%,下降到0.80%,以下,相位最大绝对误差从90°下降到1°以内,同时保证了MHD角速度传感器原有的高频特性,输出幅值在整个工作频段的波动性控制在1%,以内.验证了该种混叠滤波器算法有效性,满足卫星千赫兹带宽的测量要求. 展开更多
关键词 补偿 信号融合 mhd角速度传感器 混叠滤波器
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MHD角速度传感器随机漂移误差补偿方法研究 被引量：4
2
作者 李洪宇 徐亚东 +2 位作者 吴腾飞 李醒飞 纪越 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1193-1198,共6页
为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的随机漂移误差,在对其建立时间序列模型的基础上,采用卡尔曼滤波算法对MHD角速度传感器的漂移数据进行了处理,并用方差和Allan方差分析的方法,对滤波前后的数据进行了分析对比。实验结果表明此... 为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的随机漂移误差,在对其建立时间序列模型的基础上,采用卡尔曼滤波算法对MHD角速度传感器的漂移数据进行了处理,并用方差和Allan方差分析的方法,对滤波前后的数据进行了分析对比。实验结果表明此方法能有效地提高MHD角速度传感器的测量精度。 展开更多
关键词 mhd角速度传感器 随机漂移误差 时间序列分析 卡尔曼滤波 ALLAN方差
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MHD角速度传感器微弱噪声的测量方法 被引量：6
3
作者 杨凯丽 吴腾飞 +3 位作者 徐冲柯 张云 纪越 李醒飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1654-1660,共7页
为了解决现有噪声测量方法测量下限高、耦合噪声大,无法与MHD角速度传感器实现噪声匹配的问题,研究了MHD角速度传感器亚nV/Hz量级噪声的测量方法,并设计了一种噪声测量系统。通过使用噪声匹配变压器,将噪声匹配原理与双通路互谱测量原... 为了解决现有噪声测量方法测量下限高、耦合噪声大,无法与MHD角速度传感器实现噪声匹配的问题,研究了MHD角速度传感器亚nV/Hz量级噪声的测量方法,并设计了一种噪声测量系统。通过使用噪声匹配变压器,将噪声匹配原理与双通路互谱测量原理相结合,优化测量系统的噪声系数,有效抑制了测量过程中的通路噪声和耦合噪声。通过理论和仿真分析了测量系统的固有噪声,实验证明测量系统的等效输入电压噪声谱密度为0.1 nV/Hz。最后,采用该测量方法,精确测量出低至0.06 nV/Hz的MHD角速度传感器的微弱噪声。 展开更多
关键词 mhd角速度传感器 噪声测量 噪声匹配 互谱估计
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MHD角速度传感器微弱信号频率估计的互高阶谱方法 被引量：4
4
作者 杨乐 吴腾飞 +3 位作者 纪越 徐冲柯 杨凯丽 李醒飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期217-224,共8页
MHD角速度传感器信号宽频带和低信噪比特性会降低微弱信号频率估计的分辨力、精度和稳定性。因此,本文通过实验采集传感器的本底噪声,计算噪声功率谱密度,分析了传感器的噪声特性。然后,针对其高斯有色噪声的特点,采用四阶累积量与现代... MHD角速度传感器信号宽频带和低信噪比特性会降低微弱信号频率估计的分辨力、精度和稳定性。因此,本文通过实验采集传感器的本底噪声,计算噪声功率谱密度,分析了传感器的噪声特性。然后,针对其高斯有色噪声的特点,采用四阶累积量与现代互谱相结合的互高阶谱方法,分析不同频段和信噪比条件下,对仿真和实验数据的频率估计分辨力、偏差、方差和信噪比。结果表明互高阶谱算法对高斯有色噪声具有很好的抑制能力,频率估计分辨力<1 Hz,信噪比提高了7 dB～11 dB。 展开更多
关键词 mhd角速度传感器 微弱信号处理 互高阶谱 频率估计
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气泡对MHD角速度传感器输出特性影响分析 被引量：3
5
作者 庄叠昀 李醒飞 纪越 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期328-334,共7页
磁流体(MHD)角速度传感器是基于磁流体动力学效应的传感器,在流体制作、灌装过程中不可避免的会产生气泡的渗入,由流体的单相流变成了气液两相流。基于表面张力控制项,推导了含有气泡的MHD角速度传感器输出特性模型方程,利用Fluent仿真... 磁流体(MHD)角速度传感器是基于磁流体动力学效应的传感器,在流体制作、灌装过程中不可避免的会产生气泡的渗入,由流体的单相流变成了气液两相流。基于表面张力控制项,推导了含有气泡的MHD角速度传感器输出特性模型方程,利用Fluent仿真软件分析了气泡对传感器输出特性的影响,并通过实验验证仿真趋势。结果表明:随着气泡含量的增大,流体惯性起主导作用,传感器输出电势减小;气泡位置越接近流体环的外壁,传感器输出电势越大;为提高MHD角速度传感器输出的稳定性,应降低流体环气体的含量,采用热稳定性好的流体环材料,流体灌装口应位于流体环外壁处。 展开更多
关键词 mhd角速度传感器 表面张力 有限元分析 输出电势
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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
6
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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微重力环境对MHD角速度传感器性能影响研究
7
作者 张舒楠 李醒飞 +1 位作者 赵坤 周新力 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1746-1753,共8页
磁流体动力学角速度传感器在轨测试期间,其内部流体部分运动特性在微重力下与实验室(常重力)环境不同,表现为静压梯度、沉浮分层与浮力对流减弱,且航天器姿态调整时传感器所受微重力方向会发生变化,故有必要分析航天器所在微重力环境对... 磁流体动力学角速度传感器在轨测试期间,其内部流体部分运动特性在微重力下与实验室(常重力)环境不同,表现为静压梯度、沉浮分层与浮力对流减弱,且航天器姿态调整时传感器所受微重力方向会发生变化,故有必要分析航天器所在微重力环境对传感器输出性能的影响。由于在轨测试成本高,地面测试复现效果不理想,利用仿真软件Fluent,对比两种不同结构的传感器在常重力下和航天器不同姿态的微重力下流体运动特征与敏感元件输出特性。仿真结果表明,相较于常重力环境,在航天器不同姿态的微重力环境下,径向磁场结构敏感元件的标度相对误差不超过0.01%,最大值较轴向磁场结构减小1个数量级,低于标度重复性测试相对误差3个数量级,相位偏差小于10^(-5)°。 展开更多
关键词 mhd角速度传感器 微重力环境影响 ANSYS仿真 简化模型 输出电势
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基于磁场调制的磁流体动力学角速度传感器 被引量：2
8
作者 徐冲柯 吴腾飞 +3 位作者 杨凯丽 吴文韬 纪越 李醒飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1640-1647,共8页
为改善磁流体动力学角速度传感器输出信噪比,提高传感器的测量分辨力,提出了一种基于磁场调制的磁流体动力学角速度传感器。采用交变磁场作为载波信号对输入传感器的角速度信号进行调幅,设计了磁路、μV级微弱信号预处理电路和数字相敏... 为改善磁流体动力学角速度传感器输出信噪比,提高传感器的测量分辨力,提出了一种基于磁场调制的磁流体动力学角速度传感器。采用交变磁场作为载波信号对输入传感器的角速度信号进行调幅,设计了磁路、μV级微弱信号预处理电路和数字相敏检波系统。仿真与实验结果表明设计的磁路能够产生幅值恒定的交变磁场,磁感应强度有效值和均匀性满足传感原理需求,电路仿真结果表明预处理电路可有效规避低频噪声干扰,数字解调系统提取信号后,信号频率误差小于0.6%,幅值误差小于0.15%。 展开更多
关键词 mhd角速度传感器 磁场调制 微弱信号提取 数字相敏检波
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磁流体动力学角速度传感器的温度特性分析 被引量：2
9
作者 王岩岩 李醒飞 纪越 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第7期1-6,共6页
磁流体动力学角速度传感器基于磁流体动力学效应工作,导电流体置于旋转的磁场环境,切割磁感线产生感应电势。环境温度变化,会影响导电流体的黏度、电导率及磁通密度进而改变导电流体的响应状态,从而影响传感器的输出。文中从理论上分析... 磁流体动力学角速度传感器基于磁流体动力学效应工作,导电流体置于旋转的磁场环境,切割磁感线产生感应电势。环境温度变化,会影响导电流体的黏度、电导率及磁通密度进而改变导电流体的响应状态,从而影响传感器的输出。文中从理论上分析了温度对传感器关键部件的影响,并利用MAXWELL及FLUENT进行耦合仿真,通过温度实验加以验证。结果表明:低频时导电流体的正温度效应小于永磁回路的负温度效应;中高频时,影响MHD角速度传感器表头温度稳定性的主导因素为永磁回路的负温度效应,为减小传感器温度漂移并进行结构优化设计提供依据。 展开更多
关键词 mhd角速度传感器 导电流体 永磁回路 输出电势 相对流速 温度系数
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基于自适应平方根滤波的MHD/MEMS信号融合方法 被引量：2
10
作者 蒋恺 李醒飞 +1 位作者 刘帆 拓卫晓 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1203-1209,共7页
基于磁流体动力学(Magnetohydrodynamics, MHD)的角速度传感器兼具低噪声、宽频带、耐冲击等特点,在微角振动测量与抑制领域内应用广泛。但其存在原理极限,当角旋转频率较低时,在反电动势和粘滞力的作用下,传感器输出性能不佳。实际应用... 基于磁流体动力学(Magnetohydrodynamics, MHD)的角速度传感器兼具低噪声、宽频带、耐冲击等特点,在微角振动测量与抑制领域内应用广泛。但其存在原理极限,当角旋转频率较低时,在反电动势和粘滞力的作用下,传感器输出性能不佳。实际应用时,MHD角速度传感器需要与其他低频传感器组合测量,进而实现DC-1 kHz的全频带测量。针对传统卡尔曼滤波算法更新过程中协方差矩阵容易失去正定性,导致滤波发散的问题,基于协方差更新的Joseph形式,提出了一种平方根卡尔曼滤波算法,利用Allan方差计算并实时更新测量协方差矩阵,实现了MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪的组合测量。仿真及实验结果表明:该方法具有较好的实时性,且能够实现较好的融合效果,0~60 Hz频段内最大标度因数抖动小于2.5%,非线性误差小于1%。 展开更多
关键词 mhd角速度传感器 平方根滤波 ALLAN方差 FPGA
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