边缘电场传感器测量系统的设计与实验

边缘电场传感器是一种电容式传感器,由于具有单边穿透、信号强度可调及层析成像等优点,被广泛应用于工业过程控制中非接触测量。选择叉指型电极传感器为研究对象,分析传感器集总参数等效电路,设计测量系统的调理电路和驱动电路,基于LabVIEW平台构建测量系统,实现驱动信号产生、信号采集和预处理、扫频测量及计算等功能。对不同介电常数的样本进行检测,实验表明,该测量系统具有较好的灵敏度和低频测量精度。     

电容式湿度传感器在汽–水系统中的静态响应特性分析

电介质的介电理论表明,同一压力和温度下的饱和水和饱和蒸汽,介电常数相差较大。基于此理论,该文利用电容法进行湿度标定实验研究,及对电容式湿度测量仪的静态特性进行分析。实验中采用向空气中喷雾化水滴的方式来模拟湿蒸汽,应用所设计的多电极同轴圆筒形电容传感器测量蒸汽湿度。测量电路以电容为测量参数,以电压为输出信号,通过输出与电容值成正比的电压值的大小来反应电容量的大小。实验结果表明,传感器电容值不随空气流量的增加而变化,其稳定性较好;在实验范围内该传感器的灵敏度不是一个定值,最大灵敏度为0.045nF/1%;湿度越小该传感器的可重复性越好,随着湿度的增加,其可重复性概率逐渐减小,其可重复性指标值为3.68%;随着汽流湿度的逐渐增加,传感器电容逐渐增大,湿度在小于12%的范围内,其线性度较差,而湿度范围在3%~8%时,其线性度较好。     

三维力柔性触觉传感器电极研究与实验

为了实现机器人智能皮肤对三维力的探测,基于炭黑/碳纳米管/硅橡胶的表面压阻效应,设计了2种不同排布的对称结构的四叉指电极三维力柔性触觉传感器.理论分析了这2种三维力传感器的工作原理,并对这2种结构的传感器进行了量程、灵敏度、线性度等实验对比,实验证明四电极方形排布的传感器在剪切力方向拥有更高的灵敏度和更好的线性度,但量程相对十字形排布的传感器较小。通过三维力实验表明,这2种新型的三维力柔性触觉传感器均具备检测三维力的功能,可在机器人皮肤等实际应用场合,根据工作量程和灵敏度的不同要求来选择传感器结构。     

土壤水分传感器探头的仿真分析

在分析土壤介电常数的基础上,研究了电容式土壤含水率传感器的测量原理.利用ANSYS软件建立了电容式水分传感器探头的三维模型,研究了传感器探头结构参数发生变化时,传感器对其的电容值、电场强度分布、含水率探测深度及灵敏度的影响,确定了探头的最优尺寸参数,设计了一种基于频域反射法的电容式土壤含水率传感器.仿真实验结果表明,当...     

全柔性电容式触觉传感阵列设计与实验

针对现有机器人触觉传感器存在可穿戴性与可移植性差、不易维护及扩展等缺点,设计了一种可用于机器人敏感皮肤的全柔性电容式触觉阵列传感器。以炭黑填充硅橡胶作为电容式触觉传感器的弹性电介质,聚酰亚胺为柔性基体,有机硅导电银胶和金属膜为上、下两柔性极板,共同构成压力敏感单元,并排列成可拼接式阵列结构。分析并介绍电容式柔性触觉传感器的工作原理、结构设计及电容阵列信号采集与处理系统。实验结果表明,该全柔性电容式触觉阵列传感器及信号提取系统具有良好的稳定性与灵敏度,可用作人工智能皮肤实现全触觉感知。     

融合RFID的无线湿度传感器节点设计研究

针对融合RFID的无线湿度传感器节点设计的需求,采用中芯国际0.18μm CMOS工艺设计并制造了一种集成湿度传感器节点。该传感器节点采用湿度传感器与其它标签电路集成设计,制造成本低。湿度传感器单元采用聚酰亚胺作为感湿材料,利用顶层金属层制作叉指结构电极,无需任何后处理工艺。整流电路采用自偏置结构降低了MOS开关管的有效导通电压,避免了高成本肖特基工艺的使用。接口电路基于锁相环原理,采用全数字电容-数字直接转换结构,能够工作在超低电源电压下。后期测试结果显示,该无源湿度传感器标签在常温下灵敏度为18.75 f F/%RH,最大回滞偏差7%,整体功耗约为4μW,在阅读器发射功率为2 W条件下,最大工作距离达到14 m。     

基于CAN总线的智能温湿度检测系统设计

设计的基于AT89S52的CAN总线系统智能节点,采用一线式数字温度传感器DS18820和电容式湿度传感器HS1101对现场温湿度进行采集,通过CAN总线接口实现工业现场温度和湿度的实时检测、远程传输和控制。     

温度、风速对湿度传感器响应时间影响的研究

湿度传感器在实际使用过程中,温度和风速会对湿度传感器的响应时间产生影响。为了研究温度和风速对电容式湿度传感器阶跃响应时间的影响规律,通过分析实验数据发现湿度传感器的响应时间随着温度的升高和风速的增大而逐渐减小,并采用神经网络算法拟合湿度传感器的阶跃响应时间和温度、风速之间的关系,最后对影响机理进行分析研究。     

基于柔性阵列探头的铸铝金具相控阵超声检测技术研究

针对铸铝金具结构的复杂化,传统无损检测技术已不能满足不规则形状铸铝金具现场快速检测的需求,提出一种基于柔性阵列探头的相控阵超声检测方法。首先给出用于柔性阵列探头的相控阵超声动态聚焦算法,分析CIVA无损仿真平台的基础仿真理论;其次基于CIVA无损仿真平台验证动态聚焦算法实现声束的偏转与聚焦,并通过仿真对柔性相控阵超声探头进行参数优化;最后通过对典型铸铝金具进行检测,验证方法的有效性和可行性。结果表明,对于不规则形状的铸铝金具,基于柔性阵列探头的相控阵超声检测可满足其出厂检测和现场在役快速检测的需求。     

高压加热器管板堵漏工艺的改进

某电厂高压加热器在检修过程中出现部分换热管泄漏,原封堵工艺采用实心0Cr18Ni9钢堵头及不锈钢焊条焊接,由于焊条与管板的钢种不同,膨胀系数差别较大,导致焊接堵漏产生裂纹.改进工艺后采用空心20号钢堵头及J422焊条焊接,堵头及焊条与管板的钢种相同,焊接堵漏后未再产生裂纹.通过有限元法应力分析表明,改进后的空心堵头所产生的焊接残余应力低于实心结构堵头.     

Modelling and fabrication of optimum structure of novel interdigital sensors for food inspection

Modelling of an interdigital sensor‐based sensing system for the detection of dangerous contaminated marine biotoxin in seafood has been carried out. Three interdigital sensors having new electrode configurations have been analysed using COMSOL Multiphysics. All sensors were designed to have an equal number of electrodes with the same sensing area. Based on the maximum sensitivity, the best electrode configuration has been chosen. Experiments on raw seafood contaminated with domoic acid have been conducted using the new fabricated sensor and very good results were obtained. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

特高压带电作业用软质绝缘拉棒的研制

针对1 000 kV特高压带电作业用绝缘硬拉棒（简称硬拉棒）存在的整件长、重量大,不利于运输保管与操作的缺点,通过对新型高性能纤维的研究和改性处理,并与热塑性材料复合成型,研制出绝缘软拉棒。该绝缘软拉棒重量仅为同规格硬拉棒的34.6%,其端部接头重量仅为原钢接头的1/10,而比强度提高了2.85倍,且可盘圈运输与保管,解决了原来长件难以运输和保管问题。绝缘软拉棒是超高压、特高压带电作业用绝缘硬拉棒的升级换代的产品,具有“安全可靠、运输方便、轻便灵活”的特点。     

温室内温湿度检测系统设计

基于STC89C52单片机设计的智能温湿度检测系统,硬件部分包括主控芯片、DHT11传感器、LCD1602液晶显示、按键和报警。软件部分由C语言编写。在单片机的控制下,温湿度传感器将检测到的温湿度参数,通过端口送给单片机进行处理,同时在LCD1602液晶显示器上进行实时显示。用户可以通过按键电路设定温湿度的最高、最低阈值,一旦温湿度的值超过阈值,即可发出声光报警告知管理人员。最终,在Keil环境下完成了C语言程序的编写,并且联合Protues软件完成了仿真,而且进行了电路板的焊接,软硬件的调试,能够准确测量环境的温湿度,实现超限报警功能。     

基于平面电容的油水多界面检测方法研究

含水量是衡量原油质量的重要指标,在原油的生产和储运过程中油水混合液分界面不断变化,因此全过程都要用到高精度传感器对其进行界面检测。基于电容边缘效应设计了一种侵入式平面电容传感器,其主要结构由基板和平面电极阵列两部分组成。运用有限元软件建立8电极阵列传感器模型,对不同电极工作时的电场分布进行研究,分析了平面电容传感器的检测灵敏度和成像精度。并且,研究了电极宽度、长度和相邻间距对传感器灵敏场分布的影响。对介电分布进行图像重建,使设计的平面电容阵列传感器可以检测3个分界面的高度,且经过尺寸参数优化,提高了传感器的成像精度。实验证明,运用平面电容阵列检测油水界面的方法具有可行性和有效性。     

Design of Intelligent Agricultural Greenhouse Environment Monitoring System

Aiming at the problem of greenhouse environmental information collection in agricultural production, this paper designs a greenhouse monitoring system based on STM32 microcontroller. The system uses STM32F103 series MCU as the main control unit, which is used to receive the detection results of the sensor. The host computer software displays and processes the monitoring data. The temperature and humidity sensors monitor air temperature and humidity. The capacitive soil moisture detection sensor monitors soil moisture. The carbon dioxide sensor monitors the concentration of carbon dioxide. The photosensitive sensor monitors light intensity. This design has low hardware cost and high data acquisition accuracy, which can be applied to the actual greenhouse agricultural production and has wide practicability.     

电子式电压互感器传感器设计

为适应配电自动化和数字变电站的需要,研制出应用于电子式电压互感器的传感器.该互感器以电容分压器为基础,其中电容分压器由金属导电棒、双面柔性电路板和聚四氟乙烯组成的等效电容构成.用柔性电路板可将前级放大电路放在传感器的内部,以提高系统的信噪比和测量精度.采用介电性能与温度、频率无关的聚四氟乙烯作为绝缘材料,可有效地减少温度和频率对测量的影响.并增加了系统的稳定性.最后,Matlab仿真证明该传感器具有良好的暂态响应;多次试验结果表明由该传感器组成的电子式电压互感器样机测量精度为0.2级.     

容栅技术在机械运动轨迹测试中的应用

容栅传感器具有高精度长度测量特性,除了广泛应用于数显游标卡尺,还能够把容栅传感器应用于更加广泛的检测领域,这将会降低测试成本和提高测试精度.本文将容栅传感器应用于机械运动轨迹的测量,具体介绍了容栅测量原理、数据格式、应用系统的组成和主要电路模块,着重介绍了容栅输出数据的读取和传送接口的设计.该研究成果经过实验验证取得了很好的效果,已应用于工业生产中,具有一定的参考和实用价值.     

多针接闪器最佳针数的研究

为研究目前大量使用的接闪器的针数与最佳引雷效果之间的关系,用一块0·5m2带负电荷的镀铜胶木板来模拟电云,并在其下面放置多针接闪器的模拟试验装置,不断改变多针接闪器的针数,测量其电晕电流及击穿电压。试验结果表明,最大电晕电流和最低击穿电压总是发生在针数约35根时,此时引雷效果最佳。