基于EIV模型的多维力传感器动态测量技术研究

发布时间：2025-04-27 00:19

　　多维力传感器是可以测量两个或两个以上方向上的力、压力或扭矩的传感器,在科学研究和生产实践中应用广泛。在一些应用情形中需要利用多维力传感器进行动态测量,而当前大多数力传感器进行动态测量时采用的“静态标定,动态测量”,其测量结果与测量模型之间缺乏一致性。为得到可信度高的测量结果,应为其建立适当的动态测量模型并分析其测量不确定度。因此本文对多维力传感器动态测量中标定、反演和测量不确定度等关键技术进行了研究。在力传感器动态标定方面,为了自动识别测量噪声模型,提出利用周期性的动态力作为激励力源,用非参数化频域模型描述噪声,建立了力传感器传递函数的Errors-In-Variables(EIV)频域辨识模型。通过最大似然估计得到需要最小化的成本函数,并采用Levenberg-Marquardt算法进行求解,得到传递函数的参数信息。传递函数的阶次利用MDL准则来确定。同时,根据求解得到的传递函数参数的协方差矩阵,进一步评估了传递函数频率响应在任意频率处的不确定度。在多维力传感器动态测量的反演方面,首先采用时域方法,利用冲激响应函数构建了反卷积的反演模型。为了解决反卷积求解的不适定性,利用截断奇异值分解...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1多维力传感器工作原理示意图

武汉科技大学硕士学位论文1第1章绪论1.1研究背景及意义多维力传感器用于同时测量两个或两个以上方向上的力、压力或扭矩的情形，在航空航天、材料性能试验、生产过程质量控制和汽车性能测试等领域有广阔的应用前景，在一些应用场合是不可或缺、难以替代的。理想情况下，多维力传感器的各测量点的输....

图1.2“可溯源力学量动态测量”项目技术方向及相互关系[2]

武汉科技大学硕士学位论文3Programme,EMRP）的资助下，9个国家的国家计量机构联合参与“可溯源力学量动态测量”项目研究工作。项目目标主要是对力、压力、扭矩等动态力学量测量的建立合适的标定方法和测量模型，并评估其测量不确定度，以溯源误差产生的原因，为建立动态测量标准和基础....

图1.3多维力传感器动态力测量方案

武汉科技大学硕士学位论文6对角优势化法比较，独立成分分析方法得到的反演结果精度有所提高。传感器的动态反演，国内的研究趋势，均采用的传递函数矩阵求逆或者补偿的方法，以达到传递函数矩阵与逆矩阵或补偿阵的乘积对角化或者在指定频率区间对角优势化，从而消除或削弱多维力传感器维间耦合的影响。....

图2.1力传感器动态标定过程

?ü?允淙肓亢褪涑隽拷?写?恚?玫奖碚魇淙?输出两者对应关系的模型，该模型可以是参数化的，也可以是非参的。多维力传感器动态标定一般是依次激励单个输入，同时计算多个输出，多维力传感器在多数情况下可以沿用单维力传感器的动态标定方法，依次对各个输入输出通道进行标定。由于利用周期性激励力....

本文编号：4041589