PVDF传感器在水中爆炸弱压力信号测量中的应用

为了研究水中爆炸微弱压力信号的测试方法,采用聚偏氟乙烯（ PVDF）压电薄膜作为敏感元件制成带内装放大电路的传感器,在试验水池中进行小药量的爆炸试验,验证利用PVDF传感器进行水中爆炸微弱压力信号测量的可行性。试验结果表明：PVDF压电薄膜传感器在5g TNT炸药水池爆炸压力测量中,得到了冲击波和气泡脉动压力曲线,波形一致性较好。PVDF传感器具有频响高、灵敏度高、制作简单、成本低的优点,可以用于水中爆炸微弱压力信号的测量。     

PVDF压电传感器在爆炸冲击波测量中的应用

本文介绍了PVDF压电传感器的测压原理,并通过实验数据说明了PVDF压力传感器具有响应快、灵敏高、测压范围宽等特点,是一种理想的爆炸冲击波测压传感器;同时也说明了UHMWPE复合材料具有轻质,吸收冲击波效率高等特性,在爆炸冲击波防护领域有很好的应用前景.     

PVDF压力传感器的动态灵敏度校准

利用霍普金森压杆装置(SHPB),对PVDF压力传感器进行了动态校准,给出了校准拟合直线方程和线性度。校准结果表明,霍普金森压杆装置是目前PVDF压力传感器较为理想的动态灵敏度校准设备;在较宽的压力范围内(0～240MPa),PVDF压力传感器输出灵敏度随压力增加缓慢降低,线性度约±3.0%FS。     

温度对聚偏氟乙烯压力传感器灵敏度的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的热电效应对PVDF压力传感器的输出灵敏度影响较大。通过对研制的PVDF压力传感器灵敏度受温度影响的试验研究得出:传感器的灵敏度随温度增加而增大,两者关系是一条曲线;在-20～60℃范围内其热灵敏度漂移系数是个常数,其值为0.007619℃;利用室温时传感器校准得出的输出灵敏度,用公式可以计算出-20～60℃范围内任何温度时的灵敏度,从而实现了传感器灵敏度受热电效应影响的修正。     

水下爆炸压力传感器技术研究综述

压力是水下爆炸测量的重要参数,相应的传感器技术决定了整体压力测试水平的高低,因此有必要对水下爆炸压力传感器技术的应用及发展现状进行总体性的把握;首先从传感器敏感元件的选择、国内外在中远场、近场压力测量技术等方面概述了自由场压力传感器技术的发展现状,并指出了现在自由场压力测量中存在的一些问题;其次,论述了结构物表面压力测量技术的研究进展,总结了测试难点及对传感器性能要求,并对目前的测试现状进行了评述,指出了结构物表面压力测量传感器技术的发展方向;最后,对水下爆炸压力传感器技术进行了总结并提出了发展趋势。     

土压力传感器的标定方法

<正> 一、概述 土压力测量中要求每个土压力传感器有一条供数据分析用的土中标定曲线,而目前大多数土压力传感器的制造厂家只提供一条经过处理的、在气压或水压作用下的标定曲线,这是不够的。因此,要求每个土压力传感器必须在一个专用的大型土压标定箱中,用现场的土介质,按预定的现场埋设方法安装,进行标定得到其土中标定曲线。     

热释电传感器声功率测量的机理研究

设计了一种聚偏氟乙烯（PVDF）热释电传感器,并通过有限元软件建立该传感器物理模型,对传感器的内部声场分布及升温状况进行了模拟仿真,获得热释电传感器输出信号的形状及幅值;同时,制作了PVDF热释电传感器并对换能器声功率进行测量实验;通过实验与仿真进行对比分析,结果证明了PVDF传感器物理模型的可靠性,且为设计制作高灵敏度PVDF热释电传感器提供理论依据。     

基于F-P原理的非本征型光纤爆炸动压传感器设计

设计了一种非本征型光纤法布里-珀罗(F-P)爆炸压力传感器,传感器采用膜片式结构,采用三波长法对F-P信号进行解调.压力加载试验表明,研制的F-P压力传感器线性度较好,具有较高的频响特性,在实际的爆炸测试中不受电磁干扰影响,可用于爆炸动压测量.     

国内土压力传感器的研制概况

<正> 一、前言 国外对土压力传感器的研究至今已有70多年的历史,而我国对土压力传感器的研制自50年代末才开始。近30年,已有多种不同规格、不同工作原理的土压力传感器问世。尤以钢弦式和电阻应变式土压力传感器为多,其次是差动电阻式和平衡式土压力传感器。对动态土压力量测而言,有变磁阻式、压电式和电容式等几种。     

用PVDF制作的机器人传感器

在分析PVDF敏感特性的基础上，阐述了用核材料研制的三维腕力传感器、阵列压力传感器及热觉传感器，给出了三种传感器的结构及相应信号处理方法．     

微型光纤光栅土压力传感器量程及其过载能力分析研究

为定量分析压力传感器的测量量程及其过载能力,提出一种微型光纤光栅土压力传感器并构建其气压标定系统。对微型光纤光栅土压力传感器进行理论分析得其灵敏度为7.5 nm/MPa,测量量程可达1.06 MPa。而分析光纤光栅土压力传感器性能测试数据得:该传感器压力灵敏度为5.9 nm/MP,线性度为99.93%,可测量实际量程为225 kPa,过载能力上限值为300 kPa。研究结果可用于指导设计规定量程的光纤光栅土压力传感器,具备一定应用价值。     

温度自补偿型光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种光纤Bragg光栅（FBG）温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.对传感器灵敏度系数、匹配性等参数进行了理论分析计算.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准和温度自补偿性能实验.实验表明：传感器的输出波长分别与温度和土压力均呈线性关系,压力灵敏度系数为272.19 pm/MPa,输出分辨率为0.36％,线性相关度为99.989％;温度灵敏度系数为21.16 pm/℃,线性相关度99.998％,在0～40℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.     

饱和土有效应力传感器的研制

饱和土有效应力传感器是岩土介质力学测试中所急需的一种传感器,通过对饱和土中孔隙水压力传感器的分析,建立了传感器滤水结构动态特性的数学模型,通过对该模型动态响应特性的分析,设计的传感器能有效应用于动态荷载作用下饱和土有效应力的测试,试验和实际应用效果良好。     

薄膜式土压力分布传感器研发及试验研究

在岩土力学与工程领域,随着对土压力荷载大小与分布研究的深入,新型土压力传感器的研发愈显重要.本文利用导电敏感复合材料研制了一种新型薄膜式土压力分布传感器,其总厚度小于0.2 mm.首先介绍了传感器的设计原理及结构,初步测试结果表明,双层结构传感器的灵敏度相对更高.然后,通过大型模型试验实测检验了研发的双层结构土压力分布传感器的基本性能.新型传感器具有测点面积小(可实现大密度测试)、T/D小(对土体扰动小)、引线方便以及弯曲挠度大(适合弯曲表面压力测试)等特点.综合来看,它用于土压力分布测试初步是可行的,具有进一步深入研究的价值.     

焊接结构光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种焊接结构双膜片光纤Bragg光栅(FBG)温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.传感器主要由2个膜片与基体组成,膜片与光栅固定柱一次成型,便于加工封装.对传感器灵敏度系数进行了计算分析.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准及温度自补偿性能实验.实验结果表明:传感器的输出波长分别与温度和压力呈线性关系,压力灵敏度系数为528.1 pm/MPa,输出分辨率为0.19%,线性相关度99.988%;在5~45℃内温度灵敏度系数为31.9 pm/℃,线性相关度99.998%,传感器在5~45℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.     

Characterization and analytical validation of a microcantilever-based sensor for the determination of total carbonate in soil samples

A microcantilever device has been used as a miniaturized sensor for the determination of total carbonate in soil samples. The method is based on the selective generation of CO₂ (g) from samples and the measure of the pressure effect on the microcantilever sensor located in a closed system. The experimental set-up uses a manifold including the sample reaction minichamber and a dedicated flow-cell designed and built for housing the microcantilever. The response of this sensor was electronically and analytically characterized by using conductance signals. The analytical performance of the sensor was compared to that provided by the conventional quartz crystal microbalance (QCM), demonstrating advantages in terms of sensitivity, linear range of response and resolution. After the optimization of the method, it was validated for its use for direct determination of carbonate in soil samples. The method allowed the determination of carbonate in the 3–75 mg range, with a precision of 1.7%, expressed as relative standard deviation. It was applied to the analysis of different soil samples, obtaining results in agreement with those produced by the official method.     

微型硅压阻式压力传感器研制

结合多晶硅材料的压力敏感特性,通过在硅膜片上沉淀多晶硅压敏电阻及精密的微型化封装工艺,设计了微型硅压阻式土压力和孔隙水压力传感器.传感器通过将硅膜片在压力下的电阻值变化转换为电信号输出,通过标定实验得出:传感器的零点输出小,动态频响高,线性拟合度高,且适用于监测精度要求高的实际工程及受尺寸限制的室内模型试验.     

一种土壤剖面水分传感器的节点电路设计

为实现土壤剖面不同深度水分的同时测量,研制了一种土壤剖面水分传感器,对传感器节点部分的电路进行了设计与实现,具有功耗低、成本低等特点。实验结果表明:应用此电路的传感器,输出电压随着土壤体积含水量的增加而减小;与烘干法所测得的土壤水分实际值相比,传感器的最大绝对测量误差为-5.10%;传感器用于土壤剖面不同深度的土壤水分测量,水分梯度变化明显,性能良好。     

土壤水分传感器实验室标定和测试方法探讨

通过在实验室制作标准试样(土壤)标定及测试土壤水分传感器,研究土壤水分传感器在实验室标定及测试的步骤和方法,探讨土壤水分传感器实验室环境下率定关系式的建立,提高土壤水分传感器在实验室环境下数据测试的准确性和权威性,在于探讨土壤水分传感器实验室标定和测试方法,为土壤水分传感器的实验室检测提供方法支撑。     

基于信号波形幅度检测放大技术的电容式土壤水分传感器研究

土壤水分量测对于农田系统的评估和选择、水资源的合理利用是十分重要的。本文根据土壤水分与土壤相对介电常数的关系,基于信号波形幅度检测放大技术设计了一种电容式土壤水分传感器。在标准溶液样品、粘壤土、砂壤土、粘土土样中对本文提出的传感器进行测试。实验结果显示,传感器输出电压与被测介质含水量有良好的线性关系（R2=0.81~0.99）,传感器灵敏度受土质影响明显,实际应用中时需要根据土质进行校准,传感器功耗低,在2.5V供电电压下功耗低于8mW。本文设计的传感器可推广至精准农业系统应用中。