發(fā)布時(shí)間：2020-06-22 21:35

【摘要】：電子天平是一種高精度質(zhì)量稱量?jī)x器,廣泛應(yīng)用于質(zhì)量控制、化工、外貿(mào)、醫(yī)療、國(guó)防建設(shè)與科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái),城市軌道交通快速發(fā)展,建筑工地越來(lái)越多,使得電子天平的使用條件難以滿足要求。受環(huán)境震動(dòng)的影響,電子天平易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)、信噪比降低、重復(fù)性誤差變大、準(zhǔn)確度降低等系列問(wèn)題。欲在保證稱量精度的前提下改善電子天平稱量的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性,提高稱量的準(zhǔn)確度,必須研究震動(dòng)因素對(duì)電子天平計(jì)量性能的影響并探討其解決方法。本文針對(duì)常規(guī)數(shù)字濾波器抗震動(dòng)濾波方法存在的不足,開展基于自適應(yīng)LMS(LeastMean Square)算法的電子天平抗震動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究,主要包括以下內(nèi)容:第一章為緒論部分,概述課題來(lái)源與研究背景,分別闡述自適應(yīng)濾波技術(shù)消除震動(dòng)干擾與電子天平抗震動(dòng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀,探討電子天平抗震動(dòng)技術(shù)的研究意義,簡(jiǎn)要介紹文章的結(jié)構(gòu)安排;第二章,分析影響電子天平計(jì)量性能的震動(dòng)來(lái)源與震動(dòng)信號(hào)頻譜特性,介紹不同稱重傳感器的構(gòu)成及原理,構(gòu)建相關(guān)傳感器系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,推導(dǎo)不同稱重傳感器的相關(guān)傳遞函數(shù);第三章,簡(jiǎn)要分析采用常規(guī)數(shù)字濾波器抗震動(dòng)濾波存在的不足,對(duì)自適應(yīng)濾波器原理進(jìn)行描述,并詳細(xì)介紹自適應(yīng)LMS算法及其性能,闡述自適應(yīng)LMS算法消除電子天平震動(dòng)干擾的原理;第四章,結(jié)合經(jīng)典LMS算法存在收斂速度和穩(wěn)態(tài)誤差之間的矛盾,針對(duì)基于不同改進(jìn)自適應(yīng)LMS算法的應(yīng)變式電子天平抗震動(dòng)技術(shù)進(jìn)行探討,分析經(jīng)典改進(jìn)算法采用的變步長(zhǎng)策略,并完成仿真實(shí)驗(yàn)研究,最終得出采用基于GVSS-LMS(Gradient Variable Step Size Least Mean Square)自適應(yīng)算法對(duì)應(yīng)變式電子天平進(jìn)行抗震動(dòng)濾波處理效果更佳的結(jié)論;第五章,首先詳細(xì)分析NVSS-LMS(New Variable Step Size Least Mean Square)算法的機(jī)理,然后深入探討算法中關(guān)鍵參數(shù)的選取對(duì)濾波性能的影響,并給出算法中關(guān)鍵參數(shù)的自適應(yīng)確定方法,最后完成基于包含NVSS-LMS算法的電子分析天平抗震動(dòng)濾波處理仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究;第六章,完成算法的有效性與可靠性驗(yàn)證。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的200g/1mg水分測(cè)定電子天平,完成基于GVSS-LMS算法的抗震動(dòng)性能檢定實(shí)驗(yàn);針對(duì)220g/0.1mg的電子分析天平,完成基于NVSS-LMS算法的抗震動(dòng)性能檢定實(shí)驗(yàn)。仿真及試驗(yàn)結(jié)果表明,采用本文相應(yīng)方法對(duì)不同類型電子天平進(jìn)行抗震動(dòng)濾波處理的電子天平能在普通木質(zhì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上準(zhǔn)確稱重,不受榔頭敲擊實(shí)驗(yàn)臺(tái)等沖擊性震動(dòng)的影響,在保證精度的前提下改善了電子天平稱量的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH715.116
【圖文】：

，。通震動(dòng)的頻率在２？１６０Ｈｚ范圍，其中，以５￣６３Ｈｚ的頻率成分較為集多在６５？９０ｄＢ范圍內(nèi)［４２］。逡逑建筑施工震源主要有建筑工地上打樁機(jī)、打夯機(jī)、水泥攪拌機(jī)以及運(yùn)的各種大型機(jī)車等震源，其中以打樁機(jī)震動(dòng)強(qiáng)度最大，打樁機(jī)的震動(dòng)震動(dòng)的一種，其震動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)比較大。逡逑對(duì)于實(shí)驗(yàn)室電子天平，外界環(huán)境震動(dòng)及試樣加載的沖擊力都是影響其震動(dòng)來(lái)源。震動(dòng)主要通過(guò)建筑物支承結(jié)構(gòu)或空氣傳遞給電子天平，使數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大波動(dòng)［２９］。其中，外界環(huán)境震動(dòng)是一種寬頻帶的隨機(jī)震動(dòng)，為微米、亞微米量級(jí)，加速度在ｌ0＿５￣ｌ0＿７ｇ量級(jí)［２９］，它包括行人走動(dòng)設(shè)備激勵(lì)交通造成的非穩(wěn)態(tài)隨機(jī)震動(dòng)；空調(diào)、風(fēng)機(jī)等通風(fēng)排氣設(shè)備產(chǎn)震動(dòng)；惡劣天氣大風(fēng)吹刮引起的建筑物的震動(dòng)；室外正在運(yùn)行的機(jī)器的燃放等引起的震動(dòng)；震動(dòng)幅度不大的地震引起的震動(dòng)；管道修理、的敲打、托運(yùn)重物或由測(cè)量者不小心撞擊天平桌或天平盤面等引起的Ｉ２９，４５，４７１。圖２．１？圖２．４給出了幾種影響電子天平稱重的震動(dòng)源的時(shí)域圖１１逡逑

圖２．４地震引起的震動(dòng)時(shí)域圖逡逑境震動(dòng)震源較多，震動(dòng)波傳遞途徑復(fù)雜，并且由于精密儀器、支撐結(jié)源等都具有非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)特性，使得實(shí)際系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)激勵(lì)具有十譜特性，并且其大小隨機(jī)變化。電子天平環(huán)境震動(dòng)測(cè)量關(guān)注的頻率范．１？１６０Ｈｚ：行人走動(dòng)產(chǎn)生的震動(dòng)頻率一般為ｌ￣３Ｈｚ，車輛等物體移動(dòng)頻率在２？１６０Ｈｚ，通風(fēng)排氣設(shè)備產(chǎn)生的震動(dòng)頻率在０．１？２Ｈｚ，地震之頻率在０．１？３０Ｈｚ［２９，４２］。逡逑動(dòng)對(duì)電阻應(yīng)變式稱重傳感器輸出的影響機(jī)理逡逑節(jié)首先介紹應(yīng)變式稱重傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)特性，然后構(gòu)建應(yīng)變器動(dòng)力學(xué)模型，米用時(shí)間域建模法計(jì)算出傳感器二階傳遞函數(shù)參數(shù)，動(dòng)對(duì)應(yīng)變式稱重傳感器輸出的影響機(jī)理。逡逑電阻應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)特性與工作原理逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2726277