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基于球阵列的磁阻式时栅位移传感机理和测量模型研究 被引量：1
1
作者 陈自然 秦莉莉 +3 位作者 王伟 熊昕 刘振越 郑永海 《光学精密工程》 北大核心 2025年第8期1212-1227,共16页
针对传统位移传感器无法兼顾大量程和高精度的测量难题,提出一种基于球阵列的磁阻式时栅位移测量新方法。利用空间正交激励绕组构建正交变化的磁场,通过空间周期性传感结构精确实现磁场约束控制。采用感应绕组拾取磁场变化,建立磁阻与... 针对传统位移传感器无法兼顾大量程和高精度的测量难题,提出一种基于球阵列的磁阻式时栅位移测量新方法。利用空间正交激励绕组构建正交变化的磁场,通过空间周期性传感结构精确实现磁场约束控制。采用感应绕组拾取磁场变化,建立磁阻与位移的映射关系,揭示了位移传感机理。通过电磁仿真对模型参数进行优化,研制了传感器,搭建了实验平台,开展了传感器测量误差实验研究。实验结果表明,传感器在512 mm测量范围内,测量误差为±9.4μm,分辨力为0.1μm。采用毫米级传感单元实现微米级测量精度,大大降低了传感器的制造难度,量程可按需扩展,无需借助细分技术实现高分辨力位移测量,可用于强油污等恶劣环境下位移测量,具有重要的学术价值和工程应用价值。 展开更多
关键词 球阵列 时栅传感器 磁场约束 直线位移
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粗糙金属表面非导电覆盖层厚度非接触测量技术
2
作者 王飞 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第2期96-99,108,共5页
采用接触式测量技术进行金属表面腐蚀产物厚度测量时,由于腐蚀一般为非均匀腐蚀,被测对象基底将成为粗糙表面,接触式测量探头与被测表面间的空气隙将对测试结果产生影响。为解决该问题,综合电涡流测距和电容测距2种非接触测量原理,求解... 采用接触式测量技术进行金属表面腐蚀产物厚度测量时,由于腐蚀一般为非均匀腐蚀,被测对象基底将成为粗糙表面,接触式测量探头与被测表面间的空气隙将对测试结果产生影响。为解决该问题,综合电涡流测距和电容测距2种非接触测量原理,求解探头悬空提离高度和非导电覆盖层厚度,仿真及实测研究了不同加工表面粗糙度下对于非导电覆盖层厚度的测量误差,综合电容测距和电涡流测距的粗糙金属表面非导电层厚度非接触无损测量技术大幅改善了粗糙表面空气隙带来的影响。实测表明,在常见粗糙度范围内,对于6μm厚度聚酰亚胺覆盖层的测量误差在±0.5μm以内。 展开更多
关键词 粗糙表面 电涡流测距 电容测距 非导电覆盖层 厚度测量 非接触
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微型位移传感器固有非线性神经网络校正研究
3
作者 华洪良 丁心一 +2 位作者 张静 吴小锋 廖振强 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第1期175-181,共7页
微型碳膜位移传感器具有结构紧凑、可靠、低成本等诸多优点,在农业机械、机器人末端执行器、医疗手术器械等领域具有广阔的应用前景。由于碳膜厚度制造误差,导致微型碳膜位移传感器存在固有非线性,影响其测量精度。针对微型位移传感器... 微型碳膜位移传感器具有结构紧凑、可靠、低成本等诸多优点,在农业机械、机器人末端执行器、医疗手术器械等领域具有广阔的应用前景。由于碳膜厚度制造误差,导致微型碳膜位移传感器存在固有非线性,影响其测量精度。针对微型位移传感器固有非线性校正问题,采用神经网络方法,构建非线性校正模型,对传感器固有非线性进行校正。通过仿真与实验相结合的方法,从校正精度、实时解算速度2个维度,将神经网络非线性校正模型和现有PCM、BCM模型进行对比研究。研究结果表明,增加模型阶数,可以有效提高校正精度。对于BCM和神经网络非线性校正模型而言,三阶模型即可实现精度收敛。经过三阶PCM、BCM和神经网络非线性模型校正,传感器测量误差可分别降低46.1%、89.0%和89.6%。因此,神经网络非线性校正模型具有更高的校正精度。此时,PCM、BCM和神经网络非线性校正模型实时解算时间分别为0.48、0.49、0.85 ms,能够基本满足5 ms级高性能控制器应用需求。 展开更多
关键词 位移传感器 非线性校正模型 神经网络方法 测量精度 实时解算
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车载GNSS/INS组合导航任意安装角在线自动标定算法研究
4
作者 张且且 郭静茹 赖际舟 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第9期290-300,共11页
车载惯导系统安装角的精确标定是确保GNSS/INS组合导航系统精度与鲁棒性的前提。针对车载惯导系统安装角未知情况下的标定问题,提出了一种车载GNSS/INS组合导航任意安装角在线自动标定方法。该方法通过对车辆静止、运动及快速直行状态... 车载惯导系统安装角的精确标定是确保GNSS/INS组合导航系统精度与鲁棒性的前提。针对车载惯导系统安装角未知情况下的标定问题,提出了一种车载GNSS/INS组合导航任意安装角在线自动标定方法。该方法通过对车辆静止、运动及快速直行状态的检测,自适应执行静态与动态对准,并分三阶段完成安装角标定。在车辆处于静止状态时执行静态粗对准:计算水平安装角,并通过静态滤波估计加速度计和陀螺仪零偏;在完成水平粗对准后,当检测到车辆处于运动状态时,执行动态对准:计算航向角,并通过动态滤波估计并分离航向安装角;最后,在车辆处于快速直行状态时,根据速度坐标系与载体坐标系之间的关系,完成安装角的精确在线标定。为验证方法的有效性与普适性,设计了基于战术级IMU与MEMS级IMU的两组车载实验,并与传统工程对照方法进行了安装角估计精度对比。实验结果显示,该方法在不同精度条件下均能快速收敛,安装角平均估计误差分别为0.389°和0.287°,安装角估计精度明显优于对照方法。此外,该方法适用于车载手机等任意安装角设备,可在IMU位置发生变化时重新标定,从而增强系统环境适应性与鲁棒性,为智能驾驶车辆的高精度自主定位提供关键技术支撑。 展开更多
关键词 车载GNSS/INS组合导航 安装角估计 在线自动标定 运动状态检测 滤波估计
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位移测量技术的研究进展与展望
5
作者 杨勇勇 王金星 +3 位作者 朱宽宽 张明 刘世童 方红明 《化工自动化及仪表》 2025年第4期481-489,共9页
概述了光学、电学、声波及视觉位移测量技术,分析了它们在不同应用场景中的优势与局限性。通过实际应用案例,介绍了几种在工程中广泛应用的位移监测设备及其适用性。最后对位移测量技术的发展方向进行了展望。
关键词 位移测量 测距技术 位移监测设备 适用性
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基于双传感器融合的锅炉位移监测系统
6
作者 金蒙蒙 王龙 来永斌 《兰州工业学院学报》 2025年第4期64-68,共5页
针对工业锅炉在运行过程中,其膨胀与收缩状态难以实现实时监控这一问题,设计了一种用于监测锅炉关键节点位移的系统。系统采用了双传感器融合的测量方法,涵盖下位机测量系统与上位机监控系统两部分,二者分工协作以达到数据的高效处理与... 针对工业锅炉在运行过程中,其膨胀与收缩状态难以实现实时监控这一问题,设计了一种用于监测锅炉关键节点位移的系统。系统采用了双传感器融合的测量方法,涵盖下位机测量系统与上位机监控系统两部分,二者分工协作以达到数据的高效处理与可视化呈现。其中,下位机测量系统聚焦于数据采集与处理,主要对传感器电路、供电电路、通信电路以及预警电路进行设计,并配套开发了相关软件驱动程序;上位机监控系统则着重负责数据的接收、处理、可视化展示以及存储等操作。经测试验证,该监测系统具备高效且稳定的数据采集与通信能力,切实实现了对锅炉膨胀节点位移数据的实时监测,为锅炉安全运行中监测位移提供了有效的手段。 展开更多
关键词 三维坐标 锅炉膨胀 LABVIEW
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场式时栅位移传感器研究 被引量：90
7
作者 彭东林 张兴红 +1 位作者 刘小康 谭为民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期321-323,共3页
根据作者前期提出的“时空坐标转换理论”和基于旋转机械的“单齿式时栅”,再提出基于运动场的“行波磁场式时栅”方案 ,可克服机械式时栅的缺点 ,使时栅的商品化应用成为可能 。
关键词 时空坐标转换理论 单齿式时栅 行波磁场式时栅 位移传感器 直线测量
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基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法 被引量：32
8
作者 节德刚 刘延杰 +2 位作者 孙立宁 陈智超 蔡鹤皋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1077-1083,共7页
提出了一种基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法。在分析光栅尺测量原理的基础上,探讨双光栅尺信号的切换合成;通过对莫尔条纹电子细分计数脉冲切换误差的分析,研究减小切换合成误差的方法;采用可编程逻辑器件FP-GA设计信号处理电路,... 提出了一种基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法。在分析光栅尺测量原理的基础上,探讨双光栅尺信号的切换合成;通过对莫尔条纹电子细分计数脉冲切换误差的分析,研究减小切换合成误差的方法;采用可编程逻辑器件FP-GA设计信号处理电路,并通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性。实验结果表明:此方法在光栅尺移动速度>1m/s时,具有10 nm分辨率,可满足新一代运动定位系统对高速高精度位移测量的要求。 展开更多
关键词 位移测量 双光栅尺 切换合成 FPGA
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油缸位移传感器精度对掘进机截割成形误差影响规律研究 被引量：12
9
作者 刘治翔 王帅 +2 位作者 谢春雪 谢苗 毛君 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期99-109,共11页
考虑到掘进机截割部油缸内位移传感器的检测误差会影响到掘进机截割成形精度,运用机器人运动学分析方法,建立考虑油缸位移传感器误差的截割头在巷道断面坐标系中的运动学方程,然后利用蒙特卡洛模拟方法模拟分析不同油缸位移传感器误差... 考虑到掘进机截割部油缸内位移传感器的检测误差会影响到掘进机截割成形精度,运用机器人运动学分析方法,建立考虑油缸位移传感器误差的截割头在巷道断面坐标系中的运动学方程,然后利用蒙特卡洛模拟方法模拟分析不同油缸位移传感器误差等级对截割头在巷道空间内定位偏差精度影响规律。基于巷道外轮廓的创成机理,构建截割头截割巷道外轮廓的数学模型,通过数值计算分析油缸位移传感器误差对截割表面形貌特征的影响规律。研究结果表明,截割头坐标误差概率密度分布呈细长型的椭圆空间区域,水平回转油缸传感器的误差,主要影响截割头在X轴上的偏差;升降油缸传感器的误差,主要影响截割头在Y轴上的偏差。截割后在煤岩上形成"凹坑"和隆起"峰脊"之差的最大值是主要取决于截割头形状,外轮廓平均值会受油缸传感器误差影响。当升降油缸传感器误差超过±10‰FS时,巷道成形轮廓偏差超过了掘进机自动成形的要求。 展开更多
关键词 纵轴掘进机 截割头 巷道成形精度 位移传感器精度 运动学分析
原文传递
磁致伸缩式扭转超声波位移传感器的研究与设计 被引量：15
10
作者 黄卉 肖定国 +1 位作者 理华 郑军 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2002年第6期4-5,12,共3页
介绍磁致伸缩式扭转超声波位移传感器的工作原理及设计机制 ,该传感器利用磁致伸缩的Wiedeman效应发射扭转波 ,利用磁致伸缩逆效应接收回波信号 ,根据发射脉冲与回波信号的时间差计算活动磁铁的位置。由于磁致伸缩材料和扭转波传播的特... 介绍磁致伸缩式扭转超声波位移传感器的工作原理及设计机制 ,该传感器利用磁致伸缩的Wiedeman效应发射扭转波 ,利用磁致伸缩逆效应接收回波信号 ,根据发射脉冲与回波信号的时间差计算活动磁铁的位置。由于磁致伸缩材料和扭转波传播的特性 ,以及测量电路对于精确测时功能的实现 ,使得该传感器同时具有精度高、成本低、寿命长和安装简便 ,适用范围宽等优点。 展开更多
关键词 磁致伸缩式 扭转超声波 位移传感器 研究 设计 Wiedeman效应
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基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统 被引量：20
11
作者 高玉娥 刘伟 +2 位作者 吕世猛 张永康 董文博 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2930-2939,共10页
位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和A... 位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和AD采集电路,采用三片PSD正交布局方案,通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统,用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明,PSD测量系统的测量范围优于位移±10mm、角度±2.5°,标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1mm、角度0.02°,测量系统的绝对位移误差小于0.5mm、角度误差小于0.14°,满足系统0.5mm和0.5°的指标要求。此外,对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点,成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。 展开更多
关键词 位置敏感探测器 三维位移测量 运动测量 可靠性评估
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像散法对微位移和微振动的实时测量 被引量：14
12
作者 贺锋涛 白永林 +1 位作者 冯晓强 侯洵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期1208-1211,共4页
提出了一种通过对光学像散量的检测来实现对物体的微位移和微振动进行实时非接触测量的新方法 该方法采用四象限光电探测器测量由于物体相对于光学系统焦点的偏离而引起的像散量 ,参照已标定的物体位置与像散量之间的关系 ,可计算出物... 提出了一种通过对光学像散量的检测来实现对物体的微位移和微振动进行实时非接触测量的新方法 该方法采用四象限光电探测器测量由于物体相对于光学系统焦点的偏离而引起的像散量 ,参照已标定的物体位置与像散量之间的关系 ,可计算出物体的实际位移或振幅 利用这套系统对压电陶瓷片的振动状态进行了测量 ,得到了振动的振幅及频率 测量结果表明 ,该系统的测量灵敏度优于 展开更多
关键词 像散 四象限探测 微位移 微振动
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基于分时复用反射电极结构的高精度绝对式时栅角位移传感器 被引量：13
13
作者 刘小康 李昌伟 +2 位作者 彭凯 于治成 冯济琴 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期23-31,共9页
提出了一种基于分时复用反射电极结构的高精度绝对式时栅角位移传感器。以增量式时栅传感器为基础,将单对极与多对极相结合,整周多对极作为精确测量部分实现高精度,整周单对极作为粗略测量部分实现绝对定位。提出了一种分时复用反射电... 提出了一种基于分时复用反射电极结构的高精度绝对式时栅角位移传感器。以增量式时栅传感器为基础,将单对极与多对极相结合,整周多对极作为精确测量部分实现高精度,整周单对极作为粗略测量部分实现绝对定位。提出了一种分时复用反射电极结构,粗测部分和精测部分共用一组反射电极和接收电极,因此结构更加紧凑,便于小型化,同时动子无需引线,应用环境更广。通过分时间段对粗测部分和精测部分施加激励信号,并把不工作的电极接地,可以有效消除粗测部分和精测部分之间的串扰,保证测量精度。采用PCB技术制造了外径Φ=60 mm,内径Φ=26 mm的传感器样机。通过理论分析和结构优化,最终实验结果表明传感器的测量精度达到了±12″。 展开更多
关键词 分时复用结构 反射式 绝对式 时栅 角位移传感器
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一种实现CCD亚像元位移分辨率的新方法 被引量：8
14
作者 姚新程 李兆霖 +2 位作者 郭红莲 程丙英 张道中 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期60-63,共4页
基于 CCD子窗口内四个像限的光积分量随目标位置而变化的机理 ,可从摄取的 CCD数字图像提取目标的位移信号 ,本文提出一种新的方法可实现目标位移探测的亚像元分辨率。理论及实验结果表明 ,对于直径为 1μm的球体而言 ,在± 40 0 n... 基于 CCD子窗口内四个像限的光积分量随目标位置而变化的机理 ,可从摄取的 CCD数字图像提取目标的位移信号 ,本文提出一种新的方法可实现目标位移探测的亚像元分辨率。理论及实验结果表明 ,对于直径为 1μm的球体而言 ,在± 40 0 nm的范围内 ,光积分量的变化同球体的位移关系具有良好的线性度。物方和像方位移分辨率分别可达 1nm和 1/ 3 0个像元宽度 ,可满足光镊系统位移测量要求。 展开更多
关键词 CCD 亚像元 光镊 分辨率 光积分量 位移测量
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基于CCD的激光微位移测量系统研究 被引量：13
15
作者 赵育良 许兆林 李开端 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期73-75,共3页
介绍了一种基于多普勒效应的可进行动态微位移测量的激光微位移测量系统。该系统以He Ne激光器为光源 ,配以干涉系统移动方向判别及分频系统、CCD视频信号的高速动态采集系统、微机处理系统及干涉图处理软件包等。与传统测量方法相比 ,... 介绍了一种基于多普勒效应的可进行动态微位移测量的激光微位移测量系统。该系统以He Ne激光器为光源 ,配以干涉系统移动方向判别及分频系统、CCD视频信号的高速动态采集系统、微机处理系统及干涉图处理软件包等。与传统测量方法相比 ,其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高 ,并实现了微位移的全自动测量。 展开更多
关键词 CCD 微位移测量 多普勒效应 干涉 HE-NE激光器
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集成光栅干涉微位移测量方法 被引量：7
16
作者 伍康 叶雄英 +2 位作者 刘力涛 陈烽 周兆英 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2009年第1期56-59,共4页
介绍了一种新型集成光栅干涉微位移测量方法,设计加工了微位移敏感芯片,并进行了初步的性能测试.敏感芯片利用硅-玻璃键合体硅工艺制作而成,在玻璃上制有金属光栅,光栅上方有由铝梁支撑的可动结构.实验系统由敏感芯片、半导体激光器、... 介绍了一种新型集成光栅干涉微位移测量方法,设计加工了微位移敏感芯片,并进行了初步的性能测试.敏感芯片利用硅-玻璃键合体硅工艺制作而成,在玻璃上制有金属光栅,光栅上方有由铝梁支撑的可动结构.实验系统由敏感芯片、半导体激光器、光电二极管以及相应的驱动、检测电路组成.入射激光照射到光栅上产生衍射光斑,衍射光的光强随可动结构与光栅之间的距离变化,通过测量衍射光强的变化可以得到位移.测试实验结果表明,所制作的集成光栅干涉微位移敏感芯片可实现位移检测,最小可检测的位移约0.2nm. 展开更多
关键词 位移测量 干涉法 衍射光栅 微机电系统
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实用双纵模激光精密测距仪 被引量：7
17
作者 张涛 周肇飞 +1 位作者 周秀云 陈琍 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 2001年第3期89-91,共3页
分析了无导轨大尺寸测量技术的现状 ,指出采用He -Ne激光器进行多波长干涉小数重合法测量大尺寸能较为有效地解决无导轨大尺寸测量问题 ,在分析了现有的两种He -Ne激光多波长干涉无导轨大尺寸测量技术的特点的基础上 ,介绍了一种稳频系... 分析了无导轨大尺寸测量技术的现状 ,指出采用He -Ne激光器进行多波长干涉小数重合法测量大尺寸能较为有效地解决无导轨大尺寸测量问题 ,在分析了现有的两种He -Ne激光多波长干涉无导轨大尺寸测量技术的特点的基础上 ,介绍了一种稳频系统简单可靠 ,频率及频差稳定 (在工业现场环境 ) ,合成波长合适 ,测量过程简捷的双纵模激光精密测距仪 ,它完全满足对大尺寸工件进行测量的精度及环境的适用性的要求 ,其在 5 0m测量范围内精度可达± (5 0 + 1.5× 10 -6L ) μm 。 展开更多
关键词 无导轨大尺寸测量 双纵模稳频激光精密测距仪 多光束干涉 拍波干涉 多波长激光
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激光三角法测量位移 被引量：20
18
作者 祝杰 戴立铭 江潼君 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1992年第1期18-20,5,共4页
本文综述了激光三角法位移计的测量原理,讨论了各环节的设计要点,分析了影响精度的主要因素及解决方法,最后对该方法在实际中的运用作以简单介绍。
关键词 激光三角法 位移计 位移 测量
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基于激光三角法的大内径测量系统 被引量：13
19
作者 刘红轩 曲兴华 +1 位作者 邢书剑 王高文 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2011年第3期506-508,515,共4页
为了实现工业大尺寸内径参数的测量,这里设计了一套基于激光三角法的大尺寸内径精密检测系统;首先,通过TMS320F2812采集激光位移传感器的相对位移;然后,通过Zigbee无线模块实现DSP与PC机之间的数据与控制通讯,同时将极坐标下的位移量转... 为了实现工业大尺寸内径参数的测量,这里设计了一套基于激光三角法的大尺寸内径精密检测系统;首先,通过TMS320F2812采集激光位移传感器的相对位移;然后,通过Zigbee无线模块实现DSP与PC机之间的数据与控制通讯,同时将极坐标下的位移量转化到直角坐标系下,最后通过最小平方中值法剔除粗大误差,然后用最小二乘法得到内径参数,使其平均误差是常规最小二乘法1/6,并且对激光位移传感器的倾斜误差以及测量臂的偏心误差提出了校正和补偿方案,提高了系统的精度。 展开更多
关键词 激光三角法 倾斜校正 偏心误差 最小二乘法
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一种标定三角测量法激光位移计的方法 被引量：12
20
作者 任伟明 孙培懋 +1 位作者 王亚雷 朱昊 《光学技术》 CAS CSCD 1997年第3期10-12,共3页
三角测量的原理公式中因变量、自变量及系统结构参数之间具有非线性关系，并且这些系统结构参数在工程上难以精确测量，因此激光位移计的标定变得很困难。本文通过设置辅助变量及组合参数，使变量之间关系线性化，然后采用最小二乘法拟... 三角测量的原理公式中因变量、自变量及系统结构参数之间具有非线性关系，并且这些系统结构参数在工程上难以精确测量，因此激光位移计的标定变得很困难。本文通过设置辅助变量及组合参数，使变量之间关系线性化，然后采用最小二乘法拟合出组合参数的准确值，实现激光位移计的准确标定。在此过程中对自变量的测量值做适量修正，可部分消除光学系统畸变对组合参数拟合结果的影响，减小拟合残差。 展开更多
关键词 三角测量法 激光位移测量计 标定 位移计
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