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用于超低频振动能收集的压电弹簧摆结构设计与实现

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振动工程学报 2019年第5期32卷 750-756页

作者：吴义鹏周圣鹏裘进浩季宏丽南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室

低频振动能量在环境中普遍存在,如何高效收集却始终是一个难题。设计了一种基于普通金属夹的压电弹簧摆结构,由于摆动固有频率仅与软件仿真摆长和重力加速度有关,因此结构共振频率能够较好地匹配环境低频振源,进而高效地将其转化为电能... 详细信息

低频振动能量在环境中普遍存在,如何高效收集却始终是一个难题。设计了一种基于普通金属夹的压电弹簧摆结构,由于摆动固有频率仅与软件仿真摆长和重力加速度有关,因此结构共振频率能够较好地匹配环境低频振源,进而高效地将其转化为电能。利用有限元仿真软件仿真并讨论了压电元件的优化布置方案,建立了结构动力学方程,最终搭建实验平台进行了理论验证,性能分析和能量收集器的自供电演示。实验结果表明,该压电弹簧摆结构在超低频条件下(2.03 Hz,0.26 g),回收功率能够达到13.29 mW,具有很高的低频振动能量收集性能。

关键词：能量收集弹簧摆压电超低频振动

超低频振动传感器的超声相位检测方法及FPGA实现

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超低频振动传感器的超声相位检测方法及FPGA实现

作者：潘荣誉合肥工业大学

学位级别：硕士

超低频振动是一种常见的物理现象,矿井井架、井塔、高层建筑物、铁路公路桥梁、水坝的振动、地壳震动都属此类。这类振动具有振动频率很低,1Hz以下频率成份极丰富、振幅大、破坏力较强等特点。在工程技术领域,超低频振动的测试与研究一... 详细信息

超低频振动是一种常见的物理现象,矿井井架、井塔、高层建筑物、铁路公路桥梁、水坝的振动、地壳震动都属此类。这类振动具有振动频率很低,1Hz以下频率成份极丰富、振幅大、破坏力较强等特点。在工程技术领域,超低频振动的测试与研究一直受到高度重视。而本课题设计的一种超低频振动传感器可实现超低频振动测量,具有重要意义。本文设计的超低频地震检波器基于超声波相位法。整个检波器由外壳、弹簧振子结构、以及超声波探头等组成。其主要原理是将振波耦合至质量块发生谐振,通过检测质量块振动过程中的位移变化规律反推目标振动信息。质量块的位移检测则通过测算超声波收发传感器的实时相位差得出。为了解决温度变化导致超声波波长变化对超声波测量结果的影响,系统采用差动式结构。本文提出了一种基于FPGA的超声波信号与采样信号同时钟源的采样电路设想以实现整周期的信号采样。针对由于振动速度存在导致超声波接收传感器信号变形,本文使用一种基于相邻信号加减的相位算法,并通过仿真方法对算法进行了验证,仿真结果表明算法自身误差并没有对测量结果精度造成影响。最后,通过实验得出传感器频响特性。

关键词：超低频振动相位检测 FPGA 误差修正

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低频超低频振动计量技术的现状与展望

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2022年第6期 0166-0168页

作者：高珅天津市计量监督检测科学研究院天津300192

经济快速发展,科学技术研究进程也在进一步加快,低频超低频振动计量技术也随之不断丰富发展。当前低频超低频振动计量技术在工程测量、航空航天、地震监测、生物医药等领域应用广泛,在新时代背景下,如何提高低频超低频振动计量技术的精... 详细信息

经济快速发展,科学技术研究进程也在进一步加快,低频超低频振动计量技术也随之不断丰富发展。当前低频超低频振动计量技术在工程测量、航空航天、地震监测、生物医药等领域应用广泛,在新时代背景下,如何提高低频超低频振动计量技术的精准度是其在各个领域应用中的研究热点,为进一步提高低频超低频振动计量技术技术水平,必须依托其发展现状,完善相关的量值标准和溯源体系。

关键词：低频超低频振动振动计量

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超低频振动对人体影响的研究

航天医学与医学工程 1994年第4期7卷 242-250页

作者：李盈忠夏群生韩宜保姜宝银巴福森郑素贤北京航天医学工程研究所北京清华大学

为研究超低频振动对人的视力、操作能力、胃电图、人体平衡稳定性和主观感觉的影响。实验采用０．２５、０．５、０．６３、０．８和１．０Ｈｚ五个振动频率，并参考之轴振动（头－足向）运动病频率范围，将实验结果按三个频段进行了分... 详细信息

为研究超低频振动对人的视力、操作能力、胃电图、人体平衡稳定性和主观感觉的影响。实验采用０．２５、０．５、０．６３、０．８和１．０Ｈｚ五个振动频率，并参考之轴振动（头－足向）运动病频率范围，将实验结果按三个频段进行了分析。被试者取半仰卧位。结果表明，视力、操作能力、平衡稳定性不但与频率有关，而且随振动加速度的增加而降低。除视力外，它们随频率变化的规律符合所分频段含义，胃电图主频率改变和主观感觉级测试进一步说明了这一点。０．２５Ｈｚ不仅处在Ｚ轴全身振动的运动病敏感频段，而且也是Ｘ轴全身振动的敏感频率。因此，载人航天飞行中，不仅应避开０．２５Ｈｚ的Ｚ轴全身振动，而且也应避开０．２５Ｈｚ的ｘ轴全身振动。

关键词：超低频振动人体振动视力操作能力

超低频高幅振动位移实时处理技术及其DSP应用研究

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超低频高幅振动位移实时处理技术及其DSP应用研究

作者：王微上海海事大学

学位级别：硕士

随着世界集装箱运输的高速发展,集装箱桥吊（岸桥）趋于大型化和高速化,与之相对应的是岸桥的振动频率越来越低（1HZ以下的超低频振动）,振动位移越来越大（几百毫米）。这些动态特性对岸桥本身的安全性能而言是至关重要的,为此,由上海... 详细信息

随着世界集装箱运输的高速发展,集装箱桥吊（岸桥）趋于大型化和高速化,与之相对应的是岸桥的振动频率越来越低（1HZ以下的超低频振动）,振动位移越来越大（几百毫米）。这些动态特性对岸桥本身的安全性能而言是至关重要的,为此,由上海海事大学研制的网络型起重机状态监测与评估系统（Net Crane MonitoringAssessment System）实现了超低频高幅位移振动的实时分析计算。由于NetCMAS系统提出的超低频高幅位移振动计算技术从理论仿真来确定各仿真参数（影响信号低频成分的参数tLen和时间常数τ等）还是不够的,在实际工程信号处理中由于噪声的影响而难以保证较高的分析精度,因此在本文中,我们用实验对比的方法来对该技术做进一步研究,解决参数优化问题。由于一般测控现场的数据量很大,此外还要满足实时性的要求,因此我们开发研究采用适合大批量数据处理的DSP（数字信号处理器）来完成超低频高幅位移振动实时处理技术的软硬件实现。本文首先用标准信号发生器产生一系列单一频率信号,进行仿真计算分析,提出了超低频高幅振动位移实时处理技术的最优处理方案。对于各单一频率信号经过最优算法处理后仿真位移幅值与其计算理论位移的相对误差均在5%之内（0.3Hz信号误差9.02%）,满足工程应用需求。其次对模拟实验装置振动信号和现场实际测试工程实测振动信号进行分析。经过处理后,各频率仿真位移信号幅值与其计算位移幅值的相对误差均在10%以内,满足工程应用要求。各频率仿真位移信号时域波形图与位移传感器实测的位移信号时域波形图、位移量基本一致,仿真效果好,超低频高幅振动位移实时处理技术的最优处理方案得到了验证。最后分别将单一频率信号和模拟实验信号进行DSP硬件系统处理,根据输入加速度信号的幅值大小,计算得到理论位移信号幅值与仿真位移信号幅值基本一致,仿真效果好,验证了超低频高幅振动位移实时处理技术DSP硬件系统的可靠性。通过本文研究,确定了超低频高幅位移振动实时处理技术的最优处理方案,并完成了该技术的硬件实现,这将对以后的超低频高幅位移的振动监测有指导意义。同时,该算法简单,精度高,并适用于其他低频振动对象,具有很高的实用性。

关键词：超低频振动大位移实时参数优化 DSP

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超低频振动测量中振动参量及仪器的选择

地震工程与工程振动 1993年第1期 72-76页

作者：杨学山王友琴黄振平国家地震局工程力学研究所

本文讨论了超低频振动测量中的参量选择问题,指出以位移和速度参量为宜,同时强调拾振器应采用有源伺服式速度计。文中给出了两种超低频振动测量问题的实例。

关键词：超低频振动低频信息加速度计比力计仪器

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基于滑模鲁棒算法的超低频主动隔振系统

物理学报 2018年第2期67卷 76-81页

作者：罗东云程冰周寅吴彬王肖隆林强浙江工业大学理学院光学与光电子研究中心生物与医学物理信息技术协同创新中心杭州310023

振动噪声的有效隔离是冷原子重力仪的关键技术之一.为了减小冷原子重力仪中拉曼反射镜的振动噪声,研制了一套紧凑型低频主动隔振系统.其原理是利用滑模鲁棒控制系统处理和反馈由地震仪采集到的振动信号,利用音圈电机控制和消除被动隔振... 详细信息

振动噪声的有效隔离是冷原子重力仪的关键技术之一.为了减小冷原子重力仪中拉曼反射镜的振动噪声,研制了一套紧凑型低频主动隔振系统.其原理是利用滑模鲁棒控制系统处理和反馈由地震仪采集到的振动信号,利用音圈电机控制和消除被动隔振平台的运动.在0.1—10 Hz频域范围内,滑模鲁棒控制系统的残余振动噪声功率谱密度比被动隔振平台最大降低了99.9%,比超前滞后补偿控制方法最大降低了83.3%.滑模鲁棒控制算法还具有整定参数少、抗干扰能力强等特点.

关键词：超低频振动滑模鲁棒算法主动控制冷原子重力仪

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超低频振动位移计

工程与试验 1977年第2期 14-23页

作者：赵忠仁宋镇嶽

一、概述我广生产的CZ—D超低频振动位移计是ZS—20D超低频标定振动台的测振部分,经过试用和初步鉴定性能良好。可用于测量频率为0～10千赫范围内振动幅值,仪器备有不同灵敏度的传感器,以便测量10微米至50毫米的位移值,测量精度在5%以... 详细信息

一、概述我广生产的CZ—D超低频振动位移计是ZS—20D超低频标定振动台的测振部分,经过试用和初步鉴定性能良好。可用于测量频率为0～10千赫范围内振动幅值,仪器备有不同灵敏度的传感器,以便测量10微米至50毫米的位移值,测量精度在5%以内。由于它具有可测范

关键词：斜率鉴频器回路谐振频率电感量超低频振动位移传感器金属棒金属压制材料接触式传感器线性度位移计位置测量仪

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二次碰撞升频压电振动能采集器研究

农业装备与车辆工程 2023年第3期61卷 70-74页

作者：姜瑀宋芳熊玉仲上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海市201620 上海艾为电子技术股份有限公司上海市201199

压电振动能量采集器可以通过压电效应收集环境中的振动能,但现实中环境振动频带较窄,使采集器在低频表现很差。鉴于此,在传统一次碰撞升频采集器的基础上设计了二次碰撞升频采集器,以达到提高低频能量采集效率的目的。建立了物理模型,... 详细信息

压电振动能量采集器可以通过压电效应收集环境中的振动能,但现实中环境振动频带较窄,使采集器在低频表现很差。鉴于此,在传统一次碰撞升频采集器的基础上设计了二次碰撞升频采集器,以达到提高低频能量采集效率的目的。建立了物理模型,在原理上证明方法的可行性;分别设计了二次碰撞升频和一次碰撞升频压电振动能采集器实验。对比分析发现,二次碰撞升频扩宽了收集频带46.2%,但相应的电压幅值小幅下降,低频环境下表现优秀但高频表现变差。最后探究了附加尖端质量的影响。试验结果表明,采集器的1阶共振频率、最大输出电压均随着其增大而减小,1阶共振频率与尖端质量呈现近似线性相关。

关键词：能量采集二次碰撞升频升频转换超低频振动压电悬臂梁微系统