高精度石英半球裸振子微应力制造

半球谐振子是半球谐振陀螺的核心元件,其质量直接决定了陀螺的性能精度,以高纯石英材料制成的半球谐振子已得到业界的广泛认可,但加工难度较高。半球裸振子是半球谐振子的未完全加工态,其加工表面残余应力的大小决定了谐振Q值、频差Δf等参数,进而影响谐振性能。文章就石英半球裸振子的微应力制造技术方法和技术特点进行了分析和讨论,以及采用飞秒激光加工设备实现石英半球裸振子微应力制造,飞秒激光加工具有速度快、热变形小、非接触、微应力等优势,用于半球谐振子加工能够明显改善加工效率、成本和表面应力状态,采用飞秒激光加工为高精度石英半球裸振子的加工提供新实现途径。     

圆柱壳角速率敏感器实际结构设计

圆柱壳是一种实用的谐振式角速率传感器的谐振子，如何固定，封装该谐振子具有重要的实用意义，基于振子实际振动特性分析，采用有限元法，对其实际的支承结构进行了深入分析，得到了支承杆对其振动特性影响的有关规律，依减小支承杆弯曲振动对谐振子动力特性的影响，给出了谐振子有关参数的实用设计准则，得到了Ψ型振子最优的重要结论，这些对于研制谐工角速率传感器有实用价值。     

机器人多维力传感器的研究进展

机器人多维力传感器是机器人与人和外界环境交互的重要部件。力感知技术作为机器人的四大关键技术之一,在抓取、打磨、装配以及健康医疗等领域得到了广泛应用。本文针对机器人多维力传感器当前的研究进展情况进行了概述。首先对几种常用的多维力传感器的研究现状进行了简单地介绍。然后介绍了几种典型的弹性体结构和改进的弹性体结构。此外,对多维力传感器的标定方法进行了总结,并对标定中存在的问题进行了讨论。由于维间耦合是影响传感器精度的关键因素,且广泛存在于各种结构的多维力传感器中,所以减小或消除维间耦合成为多维力传感器研究中的一个不可或缺的内容,因此本文对多维力传感器的解耦方法进行了综述。在动态力信号测量场合,需要动态性能好的多维力传感器,因此本文还给出了多维力传感器动态性能补偿的一般方法,并分析了运动中的机器人多维力传感器存在的惯性力问题及一般的解决方法。最后,本文对多维力传感器技术的未来发展趋势提出了新思路,并指出了未来需要解决的问题。     

十字交叉振子类型圆极化天线的研究

通过对Ｈａｌｌｅｎ方程进行矩量法求解，讨论了十字交叉振子类型天线产生圆极化辐射时两对振子长度选择的方法；计算了几种情况下天线的远区辐射场；指出十字交叉振子、伞型振子等这类天线由于具有结构紧凑、工作可靠、易于赋形等特点，可广泛应用在空间飞行器上。     

剪切应变式载荷传感器

本文介绍了一种新型传感器—剪切应变式载荷传感器(切应力传感器)。结合200、500及1000公斤力剪切应变式载荷传感器的研制,重点介绍了剪切式传感器的特点、结构形式,工作原理,剪切弹性元件的受力分析、设计与计算、试验结果、静态基本性能及精度计算。简要的介绍了传感器的灵敏度、蠕变、复现性以及倾斜偏心载荷、横向载荷的影响等。     

高低温条件下力传感器校准装置研究

通过进行力发生装置、高低温发生装置及连接工装设计,研制了一套高低温条件下力传感器校准装置,实现了在-80℃～400℃温度条件下,力值范围10kN～1000kN力传感器的校准,有效地解决了力传感器在高低温条件下的溯源难题。     

高低温条件下力传感器校准装置研究

通过进行力发生装置、高低温发生装置及连接工装设计,研制了一套高低温条件下力传感器校准装置,实现了在-80℃~400℃温度条件下,力值范围10kN~1000kN力传感器的校准,有效地解决了力传感器在高低温条件下的溯源难题。     

石英半球谐振子力流变抛光

为提升石英半球谐振子抛光加工的效率及表面质量,对其内外表面进行了力流变抛光实验。利用力流变抛光液的剪切增稠特性,使流变流体柔性把持游离磨粒与工件表面相对运动实现材料去除,通过控制抛光液流场及界面剪切应力实现半球谐振子内外表面柔性、高效抛光。实验过程石英半球谐振子外表面采用浸入式抛光方法,抛光30 min表面粗糙度Ra从135.5 nm降至6.6 nm,内表面采用切入式抛光方法,抛光15 h表面粗糙度Ra从128.2 nm降至9 nm。实验结果证明了力流变抛光方法在石英半球谐振子抛光领域的应用潜力。     

基于位移和力值组合的静重式力标准机砝码加卸载控制方法研究

介绍了一种基于位移和力值组合的静重式力标准机砝码加卸载的控制方法,通过监测砝码的移动量和参考力传感器叠加系统的力值量,实时调整加卸载机构的加卸载速度,以实现对被检力传感器的平滑加卸载的目的。该方法有效解决了吊挂在加载过程中产生较大摆动,影响力标准机复现力值准确度的问题,同时也消除了力值过冲现象,避免了因逆程效应而导致的力传感器输出偏差。     

石英挠性加速度计时域动态建模及补偿技术的研究

介绍了用电激励测试方法测试石英挠性加速度计时的电路，并从时域角度建立了加速度传感器的动态模型，在此基础上对加速度计动态特性做了补偿。     

声表面波型传感器（续）

7 SAW 型加速度传感器SAW 型加速度传感器的原理和 SAW 型力传感器的原理相同。因为,根据牛顿第二定律,当质量不变时,力的变化就反映了加速度的变化。SAW 型加速度传感器根据受力状况可以分为两种:一种感受弯曲应力;另一种感受拉压应力。前者的灵敏度较高。图27就是一种感受弯曲应力的 SAW 型加速度传感器的结     

基于一维传感器的四维力测试平台设计与分析

利用一维力/力矩传感器设计可以测量升力、滚转力矩、俯仰力矩、偏航力矩的四维测试平台.通过将3个相同的拉压力传感器并联,并利用万向节作连接件,解决了多维传感器的维间耦合误差问题,可以将3个传感器输出的力通过解耦矩阵准确无误地计算出2个力矩和1个力,从原理上完全解耦,提高了多维传感器的精度.同时此种安装方式结构简单,方便拆卸.分析了测试台的各种误差来源,并求解出误差传递函数,计算出由机械平台水平度和传感器安装误差给测试平台带来的系统误差不超过0.5%,同时分析了传感器测量精度对测试系统随机误差的影响,并计算了使用某型号传感器时的随机误差对系统整体误差的影响,验证了该方案的高精度性.     

大力值精密机械力源的研制

运用"平面二次包络弧面蜗杆传动"技术,研制出一种"轴向可调隙蜗轮蜗杆传动付",将它应用到力源动力传动的伺服减速机构中,驱动精密滚珠丝杠上的动横梁来完成对参考力传感器的粗加载。运用物理学中的"逆压电效应"原理,采用压电陶瓷材料和专门的工艺方法制作的力传感器微变形补偿装置——压电陶瓷力调节器,并将它应用到力源的精加载闭环控制中,实现了大载荷下参考力传感器微小力值变化的精确控制,研制出的大力值精密机械力源最大负荷为3 MN。     

超低信噪比调频连续波引信信号小周期态 Duffing振子检测

针对超低信噪比（SNR）下调频连续波（FWCW）引信信号难以检测的问题,结合Duffing振子特性和可停振动系统理论,建立了小周期态Duffing振子检测系统。该系统能够克服传统Duffing振子强参考信号检测的固有缺陷,扩展单个Duffing振子的信号频率检测范围,并降低算法复杂度。在此基础上,分析Duffing振子相轨迹特性,提出了基于小周期态Duffing振子的调频连续波引信信号检测方法。实验结果表明,小周期态Duffing振子检测方法在-30 dB的超低信噪比下对真实调频引信辐射信号的平均检测误差小于1%,验证了本文方法的有效性。      

百英挠性加速度计时域动态建模及补偿技术的研究

介绍了用电激励测主式方法测主式石英挠性加速度计时的电路，并从时域角度建立了加速度传感器的动态模型，在此基础上对加热速度计动态特性做了补偿。     

数字力传感器

本文叙述一种数字力传感器装置,更准确地定义为间接数字装置。该装置保持模拟力传感器的大部分优点,并具有数字系统的稳定性和与计算机的相容性。数字力传感器可处理700克以内的力,用普遍采用的敏感元件,二进制8位,分辨率4克。询问率为7仟赫,可识别频率大大超过1仟赫的力。线性度优于±0.1％±二进制最低位的1/2,重复率优于满量程的±0.25％。所述的装置在三年内几乎每天使用,经考核是十分可靠的。此传感器用作全数字张力测试仪的总体部分,其性能超过测试系统的需要。与联结大批生产的模一数硬件的模拟传感器相比,此传感器在设计和制造上是经济的。     

石英挠性加速度计阻尼参数闭环检测方法

石英挠性加速度计作为一种高精度惯性测量传感器,被广泛用于航天器姿态控制及惯性导航中。在石英挠性加速度计设计时,摆组件在腔体内的阻尼系数是一项重要的参数。与摆组件的转动惯量及挠性梁刚度等参数不同,阻尼系数与摆片的表面积、摆组件工作间隙、大气压强等多种因素相关。为了获取石英挠性加速度计正常工作状态下阻尼特性参数,研究了一种基于系统闭环频率响应的阻尼系数测量方法。利用水平振动台获取石英挠性加速度计幅频特性曲线,采用最小二乘参数拟合的方法对石英挠性加速度计阻尼特性参数进行辨识。利用辨识得到的阻尼系数进行仿真,并绘制幅频特性曲线与实际采样输出比对,验证了基于系统频率响应的闭环测量方法有效可行。     

基于EFPI-FBG结构的光纤复合传感器研究

研究了一种基于非本征型Fabry-Perot干涉仪(EFPI)和光纤Bragg光栅(FBG)串联结构构成的EFPI-FBG光纤复合传感器,用于实现对压力和温度信号的同步测量。传感器选用熔融石英作为压力敏感材料,利用飞秒激光焊接技术实现传感器探头结构的封装。对传感器的工作原理进行了分析,制作并封装传感器工程样机,搭建测试系统,对传感器的性能进行了灵敏度及交叉敏感性分析。结果表明,该传感器在0.8 MPa范围内的灵敏度约为-0.729μm/MPa,在50℃~200℃范围的温度灵敏度为0.009 nm/℃,传感器压力测量最大允许误差为±4.12%FS。该EFPI-FBG复合传感器有望应用于压力—温度双参数测量需求的技术领域。     

振子式自准直仪中振子的设计

光电式自准直仪的关键技术是如何将光信号转变成电信号,由此产生了不同类型的光电式自准直仪。振子式是其中一种较为传统的类型,由于其测量范围小,线性差,已呈逐渐被取代的趋势。出于改进的目的,比较分析了传统的振子结构,设计了一种新型的封闭式动圈振子。这种振子其线圈是运动的,便于闭环控制,大大提高了测量范围,而整圈式结构中磁力线是均布的,从而提高了线性度。     

直接式涡轮质量流量计的数学模型

提出了直接式涡轮质量流量计的概念,应用流体力学的二元边界层理论和二元叶栅理论建立了质量流量传感器的数学模型,并计算了涡轮轴向力的大小。计算表明,涡轮转子所受轴向力的大小与涡轮动量ρQ^2成正比。所提供的结论为研制这一类质量流量计提供了理论依据,也为设计轴向测力传感器提供了数据。