基于并聯(lián)機構的壓電式六維加速度傳感器測量系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著航空航天、機器人、生物醫(yī)療等領域向高、精、尖方向發(fā)展，對運動載體六維加速度的測量顯得日趨迫切。鑒于并聯(lián)機構與壓電陶瓷的特點，本文以基于9-SPS冗余并聯(lián)結構的壓電式六維加速度傳感器為出發(fā)點，研究并設計出集電荷放大器、信號采集與處理為一體的測量系統(tǒng)，與傳統(tǒng)測量系統(tǒng)相比，該測量系統(tǒng)不僅成本低、體積小、具有很強的靈活性，而且能夠減小測量過程中引入的干擾，實現(xiàn)傳感器測量的智能化。
　　本文首先對六維加速度傳感器與壓電式傳感器測量系統(tǒng)的

2、研究現(xiàn)狀進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。通過對給定的9-SPS冗余并聯(lián)機構進行運動學和動力學建模，得到了傳感器加速度解耦算法。接著對壓電式傳感器的前置放大電路進行分析，總結出各種前置放大電路的特點，隨后以9-SPS并聯(lián)壓電式六維加速度傳感器為具體應用對象，分析其工作特點，并給出了該類型傳感器的測量方案。該測量方案由電荷放大器模塊和信號采集與處理模塊兩部分組成。電荷放大器模塊在傳統(tǒng)的電荷放大器基礎上進行了改進，

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