Accurate acceleration based displacement measurement.

• Autorzy: Spiewak Swavik

Warianty tytułu

PL

Dokładne pomiary przemieszczeń oparte na pomiarze przyspieszeń.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Acceleration based displacement measurement employing micromachined sensors has been widely used in Inertial Measurement Units (IMU). However, this technique is still inadequate for applications in precision manufacturing processes and equipment. The displacement of the moving part can be calculated by double integrating its acceleration, but distortion of the output signals in currently available micromachined sensors cause large errors. The most severe is the impact of the sensor noise, dynamics and vibration rectification phenomenon. The paper presents a signal processing algorithm which faciliates substantial accuracy improvement in the acceleration based displacement measurements. Representatives results obtained with commercial sensors are presented.

PL

Pomiar przemieszczenia oparty na pomiarze przyspieszenia przy użyciu mikroczujników jest szeroko stoswany w inercyjnych układach pomiarowych (IMU). Taka technika pomiaru jest jednak wciąż zbyt mało dokładna w odniesieniu do procesów produkcyjnych i nieadekwatna do wyposażenia pomiarowego. Przemieszczenie elementu ruchomego można obliczyć przez dwukrotne całkowanie przyspieszenia, jednak zniekształcenia sygnałów wyjściowych dostępnych obecnie mikroczujników powodują duże błędy. Najpoważniejszy jest wpływ szumu czujnika, dynamika oraz zjawisko korekcji drgań. W pracy przedstawiono algorytm przetwarzania sygnałów zapewniający istotną poprawę pomiaru wartości przemieszczenia na podstawie pomiaru przyspieszenia. Podano reprezentatywne wyniki otrzymane z wykorzystaniem dostępnych w handlu czujników.

Słowa kluczowe

EN

displacement measurement; acceleration; accurate acceleration; displacement

PL

pomiar przyspieszeń; przyspieszenie; pomiar przemieszczeń; przemieszczenie

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 25, nr 2
• Strony: 21--36

Twórcy

autor

Spiewak Swavik

• University of Calgary, Calgary, Canada

• University of Calgary, Calgary, Canada

Bibliografia

• [1] P.L. Walter: Trends in accelerometer design for military and aerospace applications. Sensors Magazine, 16(1999)3.
• [2] G.L. Davis, P.L. Walter: Determining the kinematics of the mars pathfinder lander from accelerometer data. Sensors Magazine, 15(1998)1.
• [3] A.M. Madni, R.D. Geddes: A micromachined quartz angular rate sensor for automotive and advanced inertial applications. Sensors Magazine, 16(1999)8, 26-34.
• [4] Leica Geosystems AG, 2001, Laser Trackers Leica LT/300, LT/500, LTD/500, Switzerland.
• [5] R. Isermann: Digital control systems. Springer, London 1981.
• [6] S.M. Kay: Modern spectral estimation: theory and application. Prentice-Hall, New York 1988.
• [7] Kistler Instrument Corp., Amherst NY, USA.
• [8] IEEE Std 528-1984, Inertial Sensor Terminology.
• [9] D.J. Ewins: Modal testing: theory and practice. New York Research Press 1984.
• [10] T. Jitpraphai, T. Nickel, S.A. Spiewak: Grey box model based visualization of vibrations in mechanical systems. INT'L J. Adv. Manuf. Techn., (1999), 743-748.
• [11] T. Nickel: PhD Dissert. Oregon State University, 1999.
• [12] B. Brisbine: MS Dissert. Oregon State University 1998.
• [13] Adams v.9.01, Mechanical Dynamics Inc. 1997.
• [14] Wolfram Research, Control System Professional, Wolfram Research Inc. 1996.
• [15] Wolfram Research, Mathematica, Wolfram Research Inc. 1991.
• [16] J.H. Ginsberg: Advanced engineering dynamics. Cambridge University Press, 1995.
• [17] W.C. Hurty: Vibration of structural systems by component mode synthesis. ASCEJ. Eng. Mech. Div., 86(1960), 51-69.
• [18] L. Ljung: System identification: theory for the user. Prentice-Hall, New York 1987.
• [19] Allied Signal Aerospace, Model QA3000 Accelerometer - Product Specification, USA 1999.
• [20] S.A. Spiewak, T. Nickel: Vibration based preload estimation in mach. Tool Spindles. Int'l J. of Mach. Tools and Manuf., in press.