【摘要】：電子天平是一種高精度質(zhì)量稱量儀器,廣泛應用于質(zhì)量控制、化工、外貿(mào)、醫(yī)療、國防建設(shè)與科學研究等各個領(lǐng)域。近年來,城市軌道交通快速發(fā)展,建筑工地越來越多,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、重復性誤差變大、準確度降低等系列問題。欲在保證稱量精度的前提下改善電子天平稱量的動態(tài)穩(wěn)定性,提高稱量的準確度,必須研究震動因素對電子天平計量性能的影響并探討其解決方法。本文針對常規(guī)數(shù)字濾波器抗震動濾波方法存在的不足,開展基于自適應LMS(LeastMean Square)算法的電子天平抗震動設(shè)計技術(shù)研究,主要包括以下內(nèi)容:第一章為緒論部分,概述課題來源與研究背景,分別闡述自適應濾波技術(shù)消除震動干擾與電子天平抗震動技術(shù)的研究現(xiàn)狀,探討電子天平抗震動技術(shù)的研究意義,簡要介紹文章的結(jié)構(gòu)安排;第二章,分析影響電子天平計量性能的震動來源與震動信號頻譜特性,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)的動力學模型,推導不同稱重傳感器的相關(guān)傳遞函數(shù);第三章,簡要分析采用常規(guī)數(shù)字濾波器抗震動濾波存在的不足,對自適應濾波器原理進行描述,并詳細介紹自適應LMS算法及其性能,闡述自適應LMS算法消除電子天平震動干擾的原理;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,針對基于不同改進自適應LMS算法的應變式電子天平抗震動技術(shù)進行探討,分析經(jīng)典改進算法采用的變步長策略,并完成仿真實驗研究,最終得出采用基于GVSS-LMS(Gradient Variable Step Size Least Mean Square)自適應算法對應變式電子天平進行抗震動濾波處理效果更佳的結(jié)論;第五章,首先詳細分析NVSS-LMS(New Variable Step Size Least Mean Square)算法的機理,然后深入探討算法中關(guān)鍵參數(shù)的選取對濾波性能的影響,并給出算法中關(guān)鍵參數(shù)的自適應確定方法,最后完成基于包含NVSS-LMS算法的電子分析天平抗震動濾波處理仿真實驗對比研究;第六章,完成算法的有效性與可靠性驗證。針對實驗室研發(fā)的200g/1mg水分測定電子天平,完成基于GVSS-LMS算法的抗震動性能檢定實驗;針對220g/0.1mg的電子分析天平,完成基于NVSS-LMS算法的抗震動性能檢定實驗。仿真及試驗結(jié)果表明,采用本文相應方法對不同類型電子天平進行抗震動濾波處理的電子天平能在普通木質(zhì)實驗臺上準確稱重,不受榔頭敲擊實驗臺等沖擊性震動的影響,在保證精度的前提下改善了電子天平稱量的動態(tài)穩(wěn)定性。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH715.116
【圖文】：

，。通震動的頻率在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、打夯機、水泥攪拌機以及運的各種大型機車等震源，其中以打樁機震動強度最大，打樁機的震動震動的一種，其震動強度相對比較大。逡逑對于實驗室電子天平，外界環(huán)境震動及試樣加載的沖擊力都是影響其震動來源。震動主要通過建筑物支承結(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［２９］。其中，外界環(huán)境震動是一種寬頻帶的隨機震動，為微米、亞微米量級，加速度在ｌ0＿５￣ｌ0＿７ｇ量級［２９］，它包括行人走動設(shè)備激勵交通造成的非穩(wěn)態(tài)隨機震動；空調(diào)、風機等通風排氣設(shè)備產(chǎn)震動；惡劣天氣大風吹刮引起的建筑物的震動；室外正在運行的機器的燃放等引起的震動；震動幅度不大的地震引起的震動；管道修理、的敲打、托運重物或由測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源的時域圖１１逡逑

圖２．４地震引起的震動時域圖逡逑境震動震源較多，震動波傳遞途徑復雜，并且由于精密儀器、支撐結(jié)源等都具有非常復雜的動態(tài)特性，使得實際系統(tǒng)中的動態(tài)激勵具有十譜特性，并且其大小隨機變化。電子天平環(huán)境震動測量關(guān)注的頻率范．１？１６０Ｈｚ：行人走動產(chǎn)生的震動頻率一般為ｌ￣３Ｈｚ，車輛等物體移動頻率在２？１６０Ｈｚ，通風排氣設(shè)備產(chǎn)生的震動頻率在０．１？２Ｈｚ，地震之頻率在０．１？３０Ｈｚ［２９，４２］。逡逑動對電阻應變式稱重傳感器輸出的影響機理逡逑節(jié)首先介紹應變式稱重傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)特性，然后構(gòu)建應變器動力學模型，米用時間域建模法計算出傳感器二階傳遞函數(shù)參數(shù)，動對應變式稱重傳感器輸出的影響機理。逡逑電阻應變式傳感器結(jié)構(gòu)特性與工作原理逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2726277