智能型力平衡加速度传感器设计

<正>基于传统式力平衡加速度传感器技术,在传感器内部嵌入先进的高精度模数转换器、具有多接口扩展功能的ARM微控制器,设计了一款具有串口、USB口、网口、无线Wi Fi接口连接方式、支持SD卡大容量存储、液晶触摸屏操作和红外电源遥控管理的低功耗、智能型、24位数字输出的力平衡加速度传感器便     

MEMS型加速度传感器在超高层建筑振动监测中的性能对比测试

为开展MEMS型加速度传感器在超高层建筑振动监测应用中的性能对比测试,选取4种不同类型MEMS型加速度传感器与G1B型力平衡式加速度传感器,将其安装在地王大厦相同测点,对MEMS型、G1B型加速度传感器记录的结构环境振动数据进行时程、频谱和模态频率对比分析,并对其记录的结构地震响应进行时域及频域对比。研究结果表明,不同类型MEMS型加速度传感器仪器噪声均大于G1B型加速度传感器,其中MEMS-I型加速度传感器噪声水平相对较小,与G1B型加速度传感器模态频率识别结果及地震响应监测数据吻合较好,验证了MEMS-I型加速度传感器可较准确地记录到结构强振动响应,适用于超高层建筑日常结构振动监测。     

压电陶瓷传感器的埋地长输管道动力响应监测

为监测埋地长输管道在冲击荷载作用下的动力响应,制作土箱-管道缩尺模型,将标定好的压电陶瓷传感器粘贴在管道上进行冲击试验。根据压电陶瓷传感器输出的加速度值,得到埋地管道在冲击荷载作用下的动力响应规律,并分析管道壁厚、管径、埋深、冲击高度等参数对管道动力响应的影响。利用有限元分析软件ABAQUS对该过程进行非线性有限元模拟,将有限元分析结果与试验结果进行对比,二者吻合程度较好。结果表明:在冲击荷载作用下,冲击高度增加,管道振动加速度峰值增大;相同工况下,大管径和薄壁管道振动加速度峰值较大,管道覆土越深,管道振动加速度峰值越小;压电陶瓷能够有效监测埋地管道的动力响应,为管道工程抗震设计和安全性评估提供参考依据。     

数字化力平衡加速度传感器设计与应用

在传统模拟式力平衡加速度传感器技术的基础上,通过改进传感器机械结构、内嵌高精度采集器等方法,设计了1款数字化力平衡加速度传感器。针对传感器中三通道模数转换要求完全同步、高分辨率、高采样率等技术难点,本文选用高精度ADS1294模数转换器,以同1个驱动信号完成三通道同步模数转换,实现低干扰、高分辨率的模数转换;采用高速ARM微处理器对模数转换数据进行大容量数据存储、高速数据通讯、数据处理、波形显示和电源管理;采用高精度线性电源芯片作为可开关控制的高精度电源,实现仪器整机低功耗管理。该数字化力平衡加速度传感器实现了大动态测量范围、三通道同步数据转换、高达1000Hz的采样率,且具有网络通讯接口等功能。     

浅谈新疆强震台站传感器极性检测和方位角校正

通过新疆强震台站的加速度传感器极性检测和方位角校正工作,发现新疆强震台站加速度传感器方位角最大误差为83.7°。按照国家强震动台网中心强震台站加速度传感器安装规范,加速度传感器方位角误差应该严格控制在2°以内,经过校正后,新疆区内全部强震台站的加速度传感器方位角误差都控制在1°以内,在很大程度上提高了新疆强震动台网的数据质量和可靠性。     

力平衡式加速度传感器的性能评价方法

以SLJ-100型力平衡式加速度传感器为例,介绍了力平衡式加速度传感器的工作原理及系统动力方程。基于系统动力方程,计算了功能试验响应及频率响应,以功能试验为基础,建立一套确定传感器固有频率及阻尼比值的方法。分析试验结果表明,阻尼比值对传感器的幅频特性及相频特性具显著影响,其最佳选择范围为0.68~0.70。最后以传感器的自振特性及性能评价为基础,提出了基于功能试验的力平衡式加速度传感器的性能评价方法。     

不规则公路桥梁地震动参数快速评估技术研究

快速评估不规则公路桥梁的地震动参数为桥梁地震响应分析、桥梁安全性设计提供科学依据。研究一种快速、有效的不规则公路桥梁地震动参数评估技术,以C形不规则公路桥梁为原型设计振动台与公路桥梁模型,选取Imperial Valley波作为地震动输入,采用加速度传感器、位移传感器采集桥梁加速度与位移数据;结合已知地震动数据计算地震动持续时长参数,优化衰减模型获取精确的地表峰值加速度参数。分析地表峰值加速度与其他地震动参数关系可知,地表峰值加速度与损坏概率成正比,桥梁结构发生损坏的概率在50%以下;震级越大、震中距越小、地表峰值加速度越大。     

阵列式位移计在动力测试中的应用

阵列式位移计（SAA）是一种基于微电子机械系统测试原理测试加速度和位移的传感器,具有精度高、可重复利用、自动实时采集等特点。该仪器装置可满足静态下岩土工程的变形测试要求,如边坡滑移、隧道、路基沉降、桥梁挠度等变形监测,也适用于动态下的加速度、位移、温度的测试。国内首次将阵列位移计（SAA）应用在大型振动台试验中,对桩基和刚性复合地基以及地基土在地震动作用下加速度和位移等动力响应进行研究。表明加速度动力系数在砂层中放大,软土中减小。随着输入地震动峰值的增大,地基土中不同深度测点的峰值加速度动力系数均有所降低,说明在累加地震作用下土体传递地震波的能力减弱。     

电动式单线圈有源伺服反馈加速度传感器原理

伺服式加速度计是利用电气回路对力学系统的反作用来改变力学系统原来的参数,来检测加速度大小的一类高精度惯性传感器。根据系统原理,设计了一种电动式单线圈有源伺服反馈加速度传感器,只由一组线圈构成,既是信号线圈,又是反馈线圈。这样可以简化结构,使传感器的外形更加灵巧,便于应用于地震测量中的一些特殊场合,通过实例验证了其测量结果的可靠性。     

差动输出型力平衡加速度传感器设计与噪声测试

改进力平衡加速度传感器的机械设计和电路设计,使其幅频特性、动态范围、噪声等性能具有较大提升,且稳定性较好。该产品的实际测试结果证明其动态范围达到130 dB,能够满足强震动监测需求。     

差动输出型力平衡加速度传感器设计与噪声测试

改进力平衡加速度传感器的机械设计和电路设计,使其幅频特性、动态范围、噪声等性能具有较大提升,且稳定性较好。该产品的实际测试结果证明其动态范围达到130dB,能够满足强震动监测需求。     

澳大利亚的地震观测设施

常用的地震传感器有两种,即灵敏的地震计和强运动加速计。它们的名字来自于用于检测运动的传感器、测量速度或位移的地震计和测量加速度的加速度计。     

高聚物防渗墙土质堤坝地震加速度响应的动力离心试验研究

为研究高聚物防渗墙土质堤坝地震加速度反应规律,采用El Centro波,在0.05 g、0.1 g、0.2 g和0.4 g工况下进行了高聚物防渗墙土质堤坝和传统刚性防渗墙—混凝土防渗墙土质堤坝的离心机振动台的对比试验。试验采用非等应力离心模型,利用加速度传感器测量了坝体不同位置的加速度时程响应。结果表明:高聚物防渗墙土质堤坝峰值加速度随输入地震动增加而增加,随坝高增加而增加,最大峰值加速度在坝顶上;高聚物防渗墙土质堤坝最大峰值加速度随输入地震动的增大呈线性增加趋势,而最大峰值加速度放大系数随输入地震动增大而减小;从模型试验的角度来看,在同等水平地震作用下,混凝土防渗墙土质堤坝抗地震加速度反应能力好于高聚物防渗墙土质堤坝,但在强震下混凝土防渗墙体发生了破坏,这一点可由附近土体加速度突增判断。     

大跨度连续刚构桥健康监测加速度传感器优化布置研究

本文以一座145m＋2&#215;260m＋145m的大跨度连续刚构桥为背景,首先介绍了传感器优化配置算法、评估准则和安放位置的选择方法;其次,建立了该连续刚构桥的三维有限元模型,进行了环境振动试验,得到了桥梁的基本动力特性;再次,基于MAC矩阵和Fisher信息阵标准为理论基础的传感器优化布点算法,对桥梁健康监测加速度传感器布点方案进行了研究;最后结合该桥的实际情况,提出了加速度传感器优化布置方案。实时健康监测表明：基于本文的传感器布置方法实时监测能够获得该桥梁前10阶振型,可满足桥梁长期监测的需要。     

基于PVDF传感器的无线冲击加速度测量研究

为研究基于压电薄膜(PVDF)的冲击加速度测量,本文建立了PVDF冲击加速度的无线测试平台。首先,在分析PVDF的压电机理、工作模式基础上,给出了冲击加速度的测量电路模型;其次,针对柔性结构,与电阻应变片进行对比标定,给出了峰值电荷q与结构应变ε的关系;针对刚性结构,与冲击台自带的压电加速度传感器进行了对比和标定,给出了峰值电荷q与峰值加速度a的关系;最后,搭建了以Imote2和YE6241台式冲击台为核心的无线PVDF压电信号采集的平台,采样速率为420 Hz,和有线进行对比,验证了本文设计的无线冲击加速度测试平台的准确性和可信性。实验表明,这种无线冲击加速度测试平台具有采样速率高、灵敏度高、质量轻、无需布线、使用方便等特点,具有较好的研究和应用前景。     

基于无线网络的构筑物强震监测仪器设计

设计了基于MEMS加速度传感器和无线网络传输的构筑物强震监测仪器,仪器由MEMS传感器、数据采集器、无线网络传输模块及存储模块组成.该强震监测仪器具有体积小、质量轻、功耗低、价格低的优点.测试证明,其性能可以满足强震观测的需要.     

高层建筑横风向反应的模糊神经网络控制

介绍了第3代结构风振控制基准问题的定义。通过观测部分楼层加速度和控制力输出,建立了模糊神经网络控制器,解决了传统控制中有限的传感器数目对系统振动状态估计的困难;利用模糊神经网络预测结构的控制行为,消除了闭环控制系统中存在的时滞;通过模糊神经网络控制器的学习功能,解决了土木工程复杂结构模糊控制中难以依据专家的主观经验来确定模糊控制规则和语言变量隶属函数等困难。以风振控制的基准问题为研究对象,编制了程序对受控系统进行数值仿真分析。分析表明,模糊神经网络控制策略能有效地抑制高层建筑的风振反应。     

基于微机电的速度型地震传感器技术仿真

随着微机电技术的广泛应用,开发微型化的新型地震计成为发展趋势。本文分析了微机电速度型地震传感器的基本原理,根据实际需求,用multisim软件对微机电速度型地震传感器的加速度／速度积分电路的电路特性进行仿真,并提出了微机电速度型地震传感器的实现方法。     

基于卡尔曼滤波的振动台子结构试验方法研究

振动台子结构试验是一种有效的实时结构混合试验方法,持续受到国内外学者的关注。利用振动台和其它加载装置进行联合加载,从而提升和扩展振动台的加载能力,实现大比例甚至足尺结构试验的目的。基于主动质量驱动器(AMD)加载方法的振动台子结构试验中,在试验子结构和数值子结构完全拆分的情况下,无论采用位移PID还是三参量控制,在界面加速度输入情况下AMD系统在3～5 min后会产生失稳现象,通过调整控制增益、对加速度反馈信号进行滤波无法消除这种现象。在加速度传感器噪声的影响下,子结构试验系统无法保持长期稳定,通过数值仿真表明现有的时滞补偿算法也无法消除这种失稳现象。考虑这种情况,将卡尔曼滤波引入界面加速度的量测环节,通过整体结构模型求得的界面加速度对实测界面加速度进行修正,从而提升了振动台子结构试验的系统稳定性和试验精度。数值仿真结果表明,通过设置合理的卡尔曼滤波参数,可以抑制加速度传感器随机噪声对子结构试验精度的影响,系统时滞稳定性也得到显著改善。文中的研究结果为振动台子结构试验的成功实施提供了一种可行的解决方案。     

航空重力测量中载体运动加速度的确定

航空重力测量是使用重力仪、GPS及其他传感器测定地球重力场的一种新型技术，其基本原理是利用重力仪测定包括重力加速度、载体运动加速度以及其他一些加速度在内的总加速度，从观测值中减去利用GPS确定的载体运动加速度，再加上一些改正，得到了重力加速度. 本文推导了确定载体运动加速度的直接解算法的公式，利用某次航空重力测量数据，分别在静态、动态两种情况下，分析了确定载体运动加速度精度. 结果表明：在静态、60s的平滑间隔条件下，载体加速度的确定精度是0.4—0.9mGal；在动态、90s的平滑间隔条件下，整个飞行测段载体运动加速度的确定精度是1—3mGal.