基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的壓電式六維加速度傳感器測(cè)量系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著航空航天、機(jī)器人、生物醫(yī)療等領(lǐng)域向高、精、尖方向發(fā)展，對(duì)運(yùn)動(dòng)載體六維加速度的測(cè)量顯得日趨迫切。鑒于并聯(lián)機(jī)構(gòu)與壓電陶瓷的特點(diǎn)，本文以基于9-SPS冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)的壓電式六維加速度傳感器為出發(fā)點(diǎn)，研究并設(shè)計(jì)出集電荷放大器、信號(hào)采集與處理為一體的測(cè)量系統(tǒng)，與傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)相比，該測(cè)量系統(tǒng)不僅成本低、體積小、具有很強(qiáng)的靈活性，而且能夠減小測(cè)量過程中引入的干擾，實(shí)現(xiàn)傳感器測(cè)量的智能化。
　　本文首先對(duì)六維加速度傳感器與壓電式傳感器測(cè)量系統(tǒng)的

2、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了比較深入和系統(tǒng)的分析，并給出了本文所要研究的具體內(nèi)容。通過對(duì)給定的9-SPS冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模，得到了傳感器加速度解耦算法。接著對(duì)壓電式傳感器的前置放大電路進(jìn)行分析，總結(jié)出各種前置放大電路的特點(diǎn)，隨后以9-SPS并聯(lián)壓電式六維加速度傳感器為具體應(yīng)用對(duì)象，分析其工作特點(diǎn)，并給出了該類型傳感器的測(cè)量方案。該測(cè)量方案由電荷放大器模塊和信號(hào)采集與處理模塊兩部分組成。電荷放大器模塊在傳統(tǒng)的電荷放大器基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，

3、去除了歸一化級(jí)，增加了緩沖級(jí)，實(shí)現(xiàn)電荷放大器測(cè)量范圍、濾波器參數(shù)以及增益的自動(dòng)控制，同時(shí)具有體積小、精度高、可實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)測(cè)量等特點(diǎn)；信號(hào)采集與處理模塊是以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列與數(shù)字信號(hào)處理器相結(jié)合的形式對(duì)電荷放大器輸出信號(hào)進(jìn)行采集和濾波處理，根據(jù)六維加速度解耦算法利用數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)待測(cè)對(duì)象的加速度求解。該組合方式不僅兼顧了速度和靈活性的平衡，保證了傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量能力，而且具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，通過修改部分程序可以很方便地實(shí)現(xiàn)其他類型壓電