基于力发生器的系统特性测试方法研究

发布时间：2017-10-09 22:10

  本文关键词：基于力发生器的系统特性测试方法研究

  更多相关文章： 力检测 力传感器 动态测试

【摘要】：在力的测量过程中,人们不仅要取得力的准确的测量结果,而且要求对测量结果的状态趋势进行估计。但只有模型化测量才能解决复杂的动态测量问题。想要结合力的测量系统及输出信号得到准确的输入力信号,其关键问题在于如何要准确的辨别出系统的传递特性,所以力检测系统的系统特性测试是最常碰到的问题之一。在制造这些设备的同时需要对力传感器以及整机提供稳定的力信号,以保证系统特性的测试。为了完成对力检测系统的动态特性测试,本课题根据力检测系统的激励信号和输出信号求取系统的动态特性。具体的处理方法为:将采集到的激励信号和输出信号进行傅里叶变换,将变换后的激励信号和输出信号的幅值相除,相位相减即可得到系统的频率特性。本课题应用电学网络模型模拟力检测系统的动态特性(系统特性模拟模型),来验证系统测试和分析方法的合理性。应用MATLAB和Autism Designer 2009两种软件对系统特性模拟模型的动态特性进行仿真分析。将模拟模型的激励和输出信号进行傅里叶变换,获得模拟模型的实际频率特性,将模拟模型的频率特性与其理论特性进行对比,证明力检测系统的特性测试与分析方法是合理的。之后本课题实际搭建了力检测系统,并利用杠杆原理搭建了力发生器装置,将力发生器产生的周期三角波和周期梯形波力信号作为力检测系统的激励信号,然后采集力检测系统的激励信号和输出力信号,将采集到的激励信号和输出信号进行傅里叶变换求解系统的频率特性,验证了系统测试和分析方法的可行性。本课题中主要完成的内容有:首先,为了满足力检测系统的系统特性测试的要求,依据杠杆原理搭建了一种产生不同波形力的力发生器装置;第二,以单片机数据处理及控制单元为基础,搭建了可对力传感器输出量进行测量,并完成A/D转换,实现数据采集和发送的中间数据处理环节;第三,利用MATLAB和Autism Designer 2009软件对力检测系统的系统特性模拟模型进行了仿真分析;第四,针对仿真分析存在的误差进行了理论的分析,通过选择恰当的采样率减少了误差;第五,实现了单片机数据处理及控制单元与测试数据处理平台之间的数据传输;第六,应用MATLAB编辑测试数据处理平台,实现了数据的处理和曲线绘制、保存等功能;最后,对实际搭建的力检测系统进行动态特性测试,并对实测数据进行处理,得到实际的系统特性。
【关键词】：力检测 力传感器 动态测试
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH823
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的意义10
• 1.2 国内外力检测系统测试方法的发展10
• 1.3 杠杆式力发生器的发展10-12
• 1.4 主要名词说明12
• 1.5 课题主要研究工作12-14
• 第2章 力检测系统特性14-22
• 2.1 动态特性测试方案14-16
• 2.1.1 正弦扫频法14-15
• 2.1.2 冲击响应法15
• 2.1.3 阶跃响应法15
• 2.1.4 系统动态特性测试方法分析15-16
• 2.2 动态特性分析方法16-21
• 2.2.1 时域分析方法16-18
• 2.2.2 频域分析方法18-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 力检测系统动态特性分析22-38
• 3.1 力检测系统特性模拟模型22-27
• 3.1.1 特性模拟模型电路22-23
• 3.1.2 模拟模型电路的输入信号23-24
• 3.1.3 模拟模型电路的输出信号24-27
• 3.2 模拟模型电路动态特性分析27-37
• 3.2.1 基于MATLAB的仿真分析27-30
• 3.2.2 基于AD09的仿真分析30-32
• 3.2.3 仿真分析对比32-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 力发生器及力检测系统设计38-49
• 4.1 力发生器的构成原理38-43
• 4.1.1 力发生器结构框图38
• 4.1.2 杠杆受力分析38-40
• 4.1.3 光栅测距电路40-41
• 4.1.4 电机接口电路41-42
• 4.1.5 单片机数据处理及控制单元42-43
• 4.2 力检测系统43-44
• 4.3 测试数据处理平台设计44-48
• 4.3.1 测试数据处理平台设计44-46
• 4.3.2 测试数据处理平台通信设计46-48
• 4.3.3 数据显示及处理方法48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 力检测系统特性测试49-66
• 5.1 力检测系统静态测试49-52
• 5.1.1 力检测系统静态特性测试方法49
• 5.1.2 静态测试数据分析49-52
• 5.2 力检测系统动态测试52-63
• 5.2.1 动态测试方法52-53
• 5.2.2 动态测试数据分析53-63
• 5.3 误差分析63-65
• 5.3.1 系统误差分析63-64
• 5.3.2 数据处理误差分析64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第6章 结论66-67
• 参考文献67-69
• 附录A 单片机硬件电路原理图69-70
• 附录B 力发生器实物图70-72
• 附录C 各周期三角波实测数据72-74
• 附录D 力检测系统频率特性数据74-75
• 在学研究成果75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谢殿煌;姚晓先;彭增辉;;一种评定力传感器真实动态特性的方法[J];现代制造工程;2009年02期

2 张学成;李春光;;游码式标准力源技术与试验研究[J];测试技术学报;2009年01期

3 邹宇峰;舒世明;;一种拉扭构件荷载的电测法[J];企业技术开发;2009年01期

4 刘广孚;朱卫东;张为公;李水根;;基于小波变换的车轮力传感器信号的去噪研究[J];仪表技术与传感器;2007年01期

5 李杰,葛善虎,丁宣浩;阶跃函数在信号分析中的应用[J];桂林电子工业学院学报;2005年05期

6 石雪松,曲健,李廷元;1MN 杠杆式力标准机自动控制及检定系统[J];计量技术;1998年06期

7 向春梅，张家琛，马芳梅，，何映霞，乐景;电液伺服阀动态特性的研究[J];热力发电;1996年06期

8 陈金娥;由实测响应曲线数值求解传递函数[J];热能动力工程;1995年04期

9 黄章树;;由脉冲响应曲线求传递函数的程序实现[J];自动化仪表;1986年07期

10 项冀平;;力传感器的动态特性[J];自动化仪表;1981年06期

本文编号：1002678