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作者：刘相通;李曼;沈思怡;曹现刚;刘俊祺;
单位：西安科技大学机械工程学院;西安科技大学陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室;
摘要：针对现有液压支架姿态监测方法测量参数不全面、精度和可靠性不高、工况环境适应性差等问题，提出一种直接测量与间接测量相结合的液压支架关键姿态参数测量系统，研制了以DSP为核心、以MEMS惯导为测量元件、具备LoRa无线通信功能的姿态传感器。分析得出了影响液压支架支护姿态的关键参数，其中底座、前连杆、掩护梁和顶梁与水平面夹角及推移步距采用直接测量方式，支护高度、立柱与平衡千斤顶长度采用间接测量方式。该系统包括安装于底座、前连杆、掩护梁、顶梁处的4个姿态传感器和1个安装于底座的红外激光测距传感器，采用LoRa无线通信方式组网。底座处的姿态传感器作为网关（即网关传感器），用于测量底座与水平面的夹角，控制红外激光测距传感器测量推移步距，并解算支护高度、立柱长度和平衡千斤顶长度；其他3处的姿态传感器作为节点（即节点传感器），用于测量前连杆、掩护梁和顶梁与水平面的夹角，并将获得的角度信息上报至网关传感器。测试结果表明，姿态角测量的最大绝对误差为0.2°，支护高度、立柱长度、平衡千斤顶长度测量的最大百分比相对误差分别为0.78%,0.72%,0.83%，推移步距测量的最大绝对误差为1.9 mm。以ZY9000/22/45D型液压支架为例，分析其在不同姿态角范围下的误差分布，得到支护高度最大测量误差为27.4 mm，立柱长度最大测量误差为16.6 mm。
关键词：液压支架;姿态监测;姿态传感器;红外激光测距;MEMS;LoRa
基金资助：国家自然科学基金资助项目（52274158,51834006）
