超静平台的微弱振动检测技术研究

论文摘要

高精度传感器的测量和标定需要一个良好隔振的平台,平台的隔振水平决定了传感器的精度。深入研究超静平台的振动检测技术,对于隔振效果的提升具有重要意义。经过一系列隔振手段后,超静平台仍然存在振动,并且具有低频、微幅和六自由度的特性。针对这些问题,本课题使用低频检波器阵列作为传感器,研制了一套用于实时检测超静平台六自由度微弱振动的系统。论文的主要内容如下:1)检波器的低频补偿方法研究。超静平台的振动频带与检波器的自然频率相近,检波器的灵敏度随着频率的下降而迅速衰减,因此需要对检波器进行低频补偿,对比常用的补偿方法后选用数字补偿方式,对课题中使用的检波器建立传递模型,设计补偿方案并仿真验证。2)高精度微弱振动检测系统的噪声抑制方法研究与实现。为了实现微弱振动信号的高精度测量,必须分析和计算系统噪声的影响因素,在此基础上研究噪声抑制方法,完成低噪声电路的设计,通过实验验证系统各个通道的功能与短路噪声。3)平台振动的六自由度解算方法研究与实现。通过研究基于速度传感器阵列的解算六自由度方法,设计检波器阵列的安装位置与敏感方向,建立速度与六自由度之间的关系方程组,使用最小二乘法进行求解,在仿真工具中建立平台振动模型,对解算方案进行验证。最后,在超静平台上完成微弱振动检测系统的测试和验证,对系统的功能和指标进行了评估,完成了设计目标。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 课题的研究背景
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 振动传感器的国内外研究现状
•     1.2.2 隔振台振动检测技术的国内外研究现状
•   1.3 课题研究内容和意义
•     1.3.1 课题研究内容
•     1.3.2 课题研究意义
• 2 超静平台的微弱振动检测系统总体思路
•   2.1 超静平台的微弱振动检测系统总体目标和分析
•   2.2 超静平台的微弱振动检测系统的实现方法
•     2.2.1 三轴正交检波器结构
•     2.2.2 高精度振动检测电路
•     2.2.3 平台六自由度振动解算算法
•   2.3 本章小结
• 3 检波器的低频补偿方法研究
•   3.1 检波器的低频补偿必要性分析
•     3.1.1 检波器的原理分析
•     3.1.2 不同频率下检波器的输出响应验证
•   3.2 检波器的低频补偿方法研究
•     3.2.1 低频补偿方法比较
•     3.2.2 低频数字补偿方法实现与仿真
•     3.2.3 低频振动信号的信噪比提升方法研究
•   3.3 本章小结
• 4 高精度微弱振动检测系统的噪声抑制方法研究与实现
•   4.1 高精度微弱振动检测系统的噪声因素分析
•     4.1.1 检波器的输出噪声分析
•     4.1.2 线缆的传输噪声分析
•     4.1.3 运放及模数转换器件的噪声分析
•     4.1.4 检测系统的噪声汇总
•   4.2 高精度微弱振动检测系统的低噪声电路实现方法
•     4.2.1 前置放大电路的噪声抑制方法与实现
•     4.2.2 后级电路的噪声抑制方法与实现
•     4.2.3 屏蔽线缆的噪声抑制方法与实现
•     4.2.4 系统的总噪声统计
•   4.3 高精度微弱振动检测系统的自噪声测试实验
•     4.3.1 测量电路标度因数实验
•     4.3.2 测量电路底噪实验
•   4.4 本章小结
• 5 平台振动的六自由度解算方法研究与实现
•   5.1 平台振动的六自由度解算方法研究
•   5.2 平台振动的六自由度解算方案实现与仿真研究
•     5.2.1 六自由度解算方案的实现
•     5.2.2 六自由度解算方案的仿真与分析
•   5.3 本章小结
• 6 超静平台的微弱振动检测系统实验验证和分析
•   6.1 实验平台搭建
•   6.2 超静平台的微弱振动检测系统实验验证与分析
•     6.2.1 标定实验与分析
•     6.2.2 多通道同步实验与分析
•     6.2.3 六自由度验证实验与分析
•   6.3 本章小结
• 7 总结与展望
•   7.1 总结
•   7.2 展望
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张亦弛

导师: 宋开臣

关键词: 微弱振动检测,检波器阵列,低频补偿,低噪声电路,六自由度,超静平台

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 力学,自动化技术

单位: 浙江大学

分类号: TP212.9;O329

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.001111

总页数: 78

文件大小: 5696K

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