Parameters optimization and nonlinearity analysis of grating eddy current displacement sensor using neural network and genetic algorithm

A grating eddy current displacement sensor （GECDS） can be used in a watertight electronic transducer to realize long range displacement or position measurement with high accuracy in difficult industry conditions. The parameters optimization of the sensor is essential for economic and efficient production. This paper proposes a method to combine an artificial neural network （ANN） and a genetic algorithm （GA） for the sensor parameters optimization. A neural network model is developed to map the complex relationship between design parameters and the nonlinearity error of the GECDS, and then a GA is used in the optimization process to determine the design parameter values, resulting in a desired minimal nonlinearity error of about 0.11%. The calculated nonlinearity error is 0.25%. These results show that the proposed method performs well for the parameters optimization of the GECDS.     

非接触测量综合设计实验开发

为培养学生的综合设计能力,使学生更好地掌握检测技术,开发了非接触测量综合设计实验。利用电涡流传感器与其非接触的被测金属物体之间的电涡流效应,检测到这二者之间的距离,将此距离与该实验装置的机械结构综合考虑,推算出被测物体的尺寸,达到了准确度等级大于等于1.0和非线性误差小等技术指标,对工程应用有一定的参考和借鉴价值。     

结合LabVIEW的电涡流传感器研制及标定

结合实验室虚拟仪器集成环境(LabVIEW)开发简单的虚拟传感器应用界面,实验制作电涡流传感器。依据工作原理及制作工艺设计了合理的电涡流传感器的结构及信号调理电路,制作出探头直径为10 mm、测量范围2～3 mm、分辨率0.1 mm的电涡流传感器,并利用多参数曲线拟合方法进行测试标定。实际实验过程及结果表明,研制的传感器性能稳定可靠。     

MATLAB环境下加工误差采集与统计分析平台的研发

设计了一种新型加工误差采集与统计分析平台。使用电涡流位移传感器,辅以MATLAB软件,利用数据采集工具箱进行工件尺寸的自动测量,借助强大的数值计算能力和卓越的图形用户界面功能,完成加工误差统计分析中大量数据的统计、分析、计算、复杂图形的绘制等工作数据处理,实现测量数据以及结果的可视化。设计检测平台的机械结构,通过实验验证平台可靠性。     

基于图像模拟的SAR图像角反射器检测方法研究

在用InSAR技术进行地表变形检测时,往往存在一些因素影响着检测精度,解决该问题很重要的一个途径是设置人工角反射器,或者引进所谓永久散射体的概念。而要利用角反射器,就必须研究角反射器检测技术。本文根据SAR图像角,反射器的特点对角反射器点目标图像进行模拟,并结合模式匹配方法,提出了一种有效的SAR图像角反射器点检测方法,实验结果表明该角反射器点检测方法是有效的。     

车用电涡流位移传感器研究

研究了一种典型车用电涡流位移传感器，它具有精度高、响应快、工3作稳定可靠、结构紧张及易于安装等特点。并已成功应用于X6130 CNG柴油机。     

基于电涡流技术的狭缝测量装置的研制

基于平行四边形柔性铰链的狭缝机构由步进电动机带动螺杆旋转,螺母在止转器限制下上下移动,推动导杆楔入柔性铰链使两缝片之间的缝口打开,缝口大小由电涡流传感器测量,反馈给单片机,调整步进电动机的旋转,如此形成一个闭环系统。电涡流传感器输出信号直接反映缝口大小的变化,有效地补偿了机械调节系统的误差对缝宽精度的影响。     

基于光栅传感技术的测控系统设计

现在光栅作为精密测量的一种工具,在精密仪器、坐标测量、精确定位、高精度精密加工等领域得到了广泛应用,尤其被广泛应用在机器人生产线等设备中。文章介绍了由光栅位移传感器构成的全自动金属带锯床测控系统。全自动金属带锯床在单片机系统的控制下,完成被锯毛坯材料的输送、夹具的夹紧/放松、锯切长度的测量、定位和切断等工作。操作人员只要按要求输入所需材料的尺寸和根数,锯床就能自动完成预定的工作。由于使用了光栅式位移传感器,锯床的测量和定位总误差小于0.1mm。该系统以AT89C51单片机为核心,扩展了8279等其他逻辑芯片。为了增加系统的抗干扰能力,使其能在操作现场恶劣的电气环境下工作,该系统采用了光耦合器、电源净化等必要措施。     

汽缸套外径加工的自动化改造

为了提高对汽车缸套的无心外圆磨外径加工的加工精度和加工效率,设计了一套针对汽缸套外径的在线监测和上下料机构,采用了电涡流传感器来进行在线监测缸套外径尺寸,在达到尺寸要求时,自动报警,上下料机构自动地将已加工好的汽缸套从工位移开。详述了外径测量方案与系统程序,并分析了可能导致检测误差的相关因素。     

基于PC机的位移传感器的线性补偿

在单自由度磁悬浮系统中,为了得到转子的稳定悬浮,必须由系统中的位移传感器提供转子的准确位置信息．这就要求对传感器测得的电压信号进行处理,这些信号在很大范围内是非线性的,从而限制了其测量范围．为了使转子在大范围内稳定悬浮,需要对传感器的信号作线性处理．本文根据所测得的电涡流位移传感器的特性曲线,用软件补偿的方法对此传感器进行了线性补偿,从而扩大了传感器的线性范围．实践表明,用此方法对传感器线性补偿后,转子的稳定悬浮范围扩大很多．     

一种组合式光纤大位移传感器的研究

大型工程如坡体滑移、地基沉降等的变化都属于位移较大的移动。因此根据OTDR的弯曲损耗测试原理,设计了一种基于此原理的组合式光纤传感器,该传感器可以根据实际位移变化的需要改变量程的大小,并对单个该传感器进行了理论推导和试验测试,得出拟合公式。该实验结果可为弯曲损耗位移光纤传感器的开发研究作参考。     

Studies on a passive electromagnetic damper

The passive electromagnetic damper has the same configuration as that of the electromagnetic bearing, but no sensors and no closed loop control are needed. Its robustness and no-contact structure are its great advantages. When the rotor vibrates, the electromagnetic field intensity in the air gap is altered, then fluctuating currents in the damper coils and eddy currents inside the surface layer of rotor are created. Damping force is caused by the fluctuating currents, while retardation torque is generated by eddy currents. The characteristics of a damper may be improved by adding an additional electrical circuit. Numerical studies showed that damping coefficient increases with increasing static current, but decreases with increasing frequency. And the damping coefficient of the improved damper at higher frequency is more evident than that of the original damper. Experimental results showed that the resonant vibration around the first critical speed was obviously suppressed by both types of passive electromagnetic damper.     

实现温漂补偿的调频式电涡流传感器探头设计

从传感器探头材料的选择、线圈的大小及工作频率等方面综合考虑,设计了一种具有双线圈探头的调频式电涡流传感器,它能较好地抑制温度漂移,提高系统的温度稳定性．     

电涡流式位移检测仪的设计与实现

介绍了电涡流式位移检测仪的结构和基本工作原理,着重论述了主要部件的硬件设计和软件总体模块设计,给出了主程序流程图.该位移检测仪具有灵活可靠、使用方便等特点.     

CMOS图像传感器在光栅传感器中的应用探讨

目前在科技研究,工业生产等各行业中,对于位移角度的高精度测量都是不可或缺的。利用光栅传感器完成测量是目前的主要方法。光栅传感器利用光电转换的原理将位移、角度等几何量转换为电信号,该信号经过整形、细分后输出给后级电路完成对信号的处理,最后得到位移、角度的大小方向。本文在分析光栅传感器工作原理的基础上,提出借助CMOS图像传感器代替传统的硅光电池检测莫尔条纹,完成信号的细分,实现对位移角度的高精度测量。     

Low power linear actuator for direct drive electrohydraulic valves

This paper presents a bi-directional permanent-magnet linear actuator for directly driving electrohydraulic valves with low power consumption. Its static and dynamic performances were analyzed using the 2D finite element method, taking into account the nonlinear characterization and the eddy current loss of the magnetic material. The experiment and simulation results agree well and show that the prototype actuator can produce a force of±100 N with the maximum power being 7 W and has linear characteristics with a positive magnetic stiffness within a stroke of ±1 mm. Its non-linearity is less than 1.5% and the hysteresis less than 1.5%. The actuator＇s frequency response （-3 dB） of the displacement reaches about 15 Hz, and the most significant factor affecting the dynamic performance is identified as the eddy current loss of the magnetic material.     

在实验教学中研究光纤位移传感器的输出特性

在反射式光纤传感器位移测量实验教学过程中,仿照激光雷达方程的推导过程严格推导了描述基于Y型光纤的反射式光纤传感器的输出特性函数,并详细分析了影响反射式光纤传感器输出灵敏度的因素。     

音叉的速度共振与位移共振曲线的测量和研究

利用接收线圈和压电换能片2种传感器测得音叉受迫振动的速度、位移共振曲线,通过实验比较和理论分析,证明这2种传感器所测得的物理量并不相同,同时分析和验证了2种幅频曲线的区别。对影响位移共振曲线测量结果的阻尼系数进行讨论和分析,得出:用接收线圈做传感器测得的音叉共振曲线为速度共振曲线,而用压电换能片做传感器测得的音叉共振曲线为位移共振曲线。实验的研究有利于学生对受迫振动和共振概念的深入理解,也有利于对2种传感器的正确运用。     

精密弹性件刚度自动测量仪

文章介绍了一种新的精密弹性元件刚度自动测量仪.针对生产现场中使用的手动测量法的不足,提出一种新的刚度自动测量方法.采用计算机驱动步进电机,步进电机作为控制执行器对精密弹性元件快速而又连续的施加载荷,实现自动加载;力和位移信号送到计算机进行处理和计算.理论分析和测试结果表明,该方法可以有效地解决精密弹性元件刚度测量中的测量精度低、操作复杂、效率低等问题,对精密弹性元件能够高效地完成刚度测量,得到刚度曲线,并且不重复性测量误差低于1%.     

A novel wide-range precision instrument for measuring three-dimensional surface topography

We developed a measuring instrument that had wide range, high precision, small measuring touch force. The instrument for three-dimensional （3D） surface topography measurement was composed of a high precision displacement sensor based on the Michelson interference principle, a 3D platform based on vertical scanning, a measuring and control circuit, and an industrial control computer. It was a closed loop control system, which changed the traditional moving stylus scanning style into a moving platform scanning style. When the workpiece was measured, the lever of the displacement sensor returned to the balanced position in every sample interval according to the zero offset of the displacement sensor. The non-linear error caused by the rotation of the lever was, therefore, very small even if the measuring range was wide. The instrument can measure the roughness and the profile size of a curved surface.