加速度测试积分位移算法及其应用研究

发布时间：2017-06-08 10:09

  本文关键词：加速度测试积分位移算法及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：振动位移的准确获取，在工程领域以及有限元分析边界条件的确定中均具有重要的意义。但位移传感器对测试条件要求苛刻，很多情况下都无法实施；采用加速度传感器测试并两次积分得到位移信号的方法相对方便易行，但加速度积分时常出现趋势项干扰，导致积分出的位移曲线严重偏执。针对该问题，本文提出了一种基于频域积分的“低频衰减积分算法”，并利用多种算例对积分算法进行了验证与误差评价，研究了积分参数的选择对结果的影响；最后搭建了“含限位碰撞的加速度测试实验台”，对积分算法在工程中的应用特性进行了研究。本论文主要研究内容和结论归纳如下： ①通过对现存几种加速度积分算法理论公式的推演，发现其在积分趋势项误差控制和加速度有效信息保留上存在不足，因此造成了积分误差偏大。针对该问题，本文提出了一种基于频域积分的“低频衰减”积分算法。 ②通过简谐函数叠加算例，强迫振动、自由振动以及含限位碰撞振动工况的仿真算例对现存几种加速积分算法及本文提出的“低频衰减”积分算法进行了验证与误差评价。结果表明：本文研究的低频衰减积分算法不但积分误差更小，而且对积分控制参数的选择容错性强，更易于操作。 ③为了研究所提出的低频衰减积分算法在工程中的应用特性，基于某摩托车发动机，设计并搭建了“含限位碰撞的加速度测试实验台”，并基于LABVIEW虚拟仪器软件开发了该实验台的控制系统，实现了加速度和位移测试的自动化。 ④为了修正加速度测试系统误差，利用上述实验台测试了发动机活塞上的加速度，同时通过理论求解得到其理论值。通过多次测试并将理论值与实测值进行对比得到测试系统的误差，并对其进行了多项式拟合，从而对误差进行了修正。 ⑤利用上述实验台同时对“往复运动杆”上的加速度和位移进行了测试。对测得的加速度进行测试误差修正，并对修正前后的加速度信号分别进行积分，将积分所得的位移与实测位移对比并进行了误差评价。结果表明：进行测试误差修正后，积分所得的位移信号峰值误差明显降低。 ⑥在不同电机转速下，对比了低频衰减积分算法所得位移与激光传感器实测位移，结果表明：当信号基频较低时，本文算法积分位移误差略偏大；但随着信号基频的提高，误差减小。基于本研究所采用测试系统，当加速度基频高于3.8Hz时，积分峰值误差小于10%，满足工程测试需求；当加速度基频高于4.35Hz时，积分峰值误差小于5%，可达到较理想的测试效果。
【关键词】：加速度积分 积分算法 频域积分 测试误差修正
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U467.492
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.3 本文研究内容13-16
• 2 积分算法理论研究16-28
• 2.1 多项式拟合去除趋势项的时域积分算法16-18
• 2.1.1 时域积分算法推演16-17
• 2.1.2 趋势项多项式拟合17-18
• 2.2 基于高通滤波的时域积分算法18-20
• 2.2.1 含随机噪音的时域积分18-19
• 2.2.2 高通滤波和带通滤波19-20
• 2.3 基于 FFT 变换的频域积分方法20-26
• 2.3.1 频域积分原理20-22
• 2.3.2 频域积分误差控制22-26
• 2.4 积分误差评价指标26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 简谐信号叠加算例积分算法验证28-50
• 3.1 算例简介28-29
• 3.2 多项式算法验证29-30
• 3.3 高通滤波算法验证30-33
• 3.4 低频截止算法验证33-39
• 3.5 低频衰减算法验证39-47
• 3.6 积分算法对比47-48
• 3.7 本章小结48-50
• 4 复杂信号下积分算法验证50-74
• 4.1 强迫振动和自由振动算例验证50-61
• 4.1.1 多项式算法验证52-54
• 4.1.2 高通滤波算法验证54-56
• 4.1.3 低频截止算法验证56-58
• 4.1.4 低频衰减算法验证58-60
• 4.1.5 积分算法对比60-61
• 4.2 含限位碰撞振动算例验证61-73
• 4.2.1 多项式算法验证63-64
• 4.2.2 高通滤波算法验证64-66
• 4.2.3 低频截止算法验证66-69
• 4.2.4 低频衰减算法验证69-72
• 4.2.5 积分算法对比72-73
• 4.3 本章小结73-74
• 5 “低频衰减积分算法”工程应用有效性研究74-98
• 5.1 实验台及其控制系统设计74-79
• 5.1.1 实验台设计简介74-76
• 5.1.2 实验台及测试控制系统76-79
• 5.2 加速度测试系统误差修正79-86
• 5.2.1 测试加速度处理80-84
• 5.2.2 测试系统误差修正84-86
• 5.3 积分算法工程应用有效性研究86-97
• 5.3.1 加速度测试及信号处理87-96
• 5.3.2 积分误差对比评价96-97
• 5.4 本章小结97-98
• 6 全文总结98-100
• 6.1 工作总结及主要结论98-99
• 6.2 存在的问题和发展方向99-100
• 致谢100-102
• 参考文献102-106
• 附录106-107
• A. 实验台运动机构设计图纸106-107
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目107

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