纳米晶合金单磁芯力传感器研究

本文给出了一种利用纳米晶合金材料制成的力传感器。它采用单磁芯双绕组结构,多谐振荡桥励磁。该传感器具有结构简单,灵敏度高,温度稳定性好的优点。文中介绍了传感器的工作原理。     

一种三维柔性力传感单元的设计与实验

设计一种敏感单元为正四面体结构的三维柔性力传感器,对传感器进行受力分析,建立传感器单元受力的数学模型,利用有限元仿真验证上述分析过程的合理性,并通过试验系统对传感器进行标定和验证,测试结果利用BP神经网络进行解耦,结果表明该传感器能够实现0~11 N量程的三维力检测.     

双层预紧式6维力传感器预紧力对精度影响分析

针对传统Stewart结构6维力传感器性能的不足,设计并研制了一种双层预紧式6维力传感器,并进行了精度分析与实验研究.首先,介绍了该6维力传感器的结构特点,基于螺旋理论建立了其数学模型以及预紧力的数学描述形式.为了提高传感器的测量精度,在分析预紧支路结构的基础上,通过增大预紧力来降低由于预紧支路结构变形产生的误差.其次,对不同预紧力下预紧支路的结构变形进行了有限元仿真.最后研制并开发了6维力传感器样机和标定系统,进行了不同预紧力情况下的标定实验.通过增大预紧力,传感器的最大Ⅰ类误差和Ⅱ类误差分别由满量程的2.73%、2.43%降低到0.41%、0.64%.实验结果表明,增大预紧力有效地降低了预紧支路变形带来的测量误差,提高了传感器的测量精度,从而验证了理论分析与仿真的正确性.     

基于力敏导电橡胶的新型三维力柔性触觉传感器仿真研究

针对目前触觉传感器研究中不能兼有柔韧性和多维力测量等难题,设计了一种基于力敏导电橡胶的具有整体两层非对称网状式结构的触觉传感器,通过检测导电橡胶的电阻值变化来分析三维力信息。本文介绍了该传感器的基本结构,并基于理想力敏导电橡胶的力学特性建立了三维力并行测量的数学模型,通过对该模型的求解解决了三维力及各受力点之间复杂的耦合问题。仿真实验结果表明该传感器能够实现对表面任意单点三维力、多点三维力以及三维面力信息的测量。     

液压阀用耐高压电涡流位移传感器的研究

针对目前常用的液压阀电涡流位移传感器线性范围小,LVDT式位移传感器频响低的不足,提出一种新型耐高压电涡流位移传感器,介绍了其结构和工作原理,建立了数学模型,利用二维有限元仿真工具进行了仿真分析;实验数据与仿真数据吻合,验证了数学模型,实验数据表明该位移传感器具有良好的线性度、较宽的工作量程,可有效应用于高压环境下阀芯或液压缸活塞的位置检测.     

一种新型平板式压电六维力/力矩传感器及仿真实验

针对弹性体式六维力/力矩传感器存在的瓶颈矛盾,提出了一种新型平板式压电六维力/力矩传感器.首先,介绍了传感器的结构和工作原理.然后,推导了传感器的数学模型,建立了传感器的有限元模型.最后,得到了传感器输出的电荷灵敏度、维间干扰、固有频率、载荷传递系数、退耦矩阵等重要参数.研究结果表明:传感器结构简单合理、数学模型正确、...     

气体压力式FBG温度传感器设计

针对基于电信号传输的温度传感器难以在石油、化工、变电站等高危环境中做检测的问题,设计了气体压力式光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器.采用气体压力式结构,在等强度悬臂梁上下表面的中心轴线上各粘贴一只具有相同敏感系数的FBG,分析了该温度传感器的工作原理,建立了其理论数学模型,并组装了传感器.通过对设计的气体压力式FBG温度传感器进行升降温实验测试,得到传感器的静态性能特性:传感器的线性度为3.59％FS,升温过程中灵敏度为10.14 pm/℃,降温过程中灵敏度为9.99 pm/℃.     

一种基片式光纤光栅应变增敏传感器

针对传统裸光栅直接粘贴式应变传感器应变灵敏度小的缺陷,提出了一种基片式光纤光栅应变增敏传感器,通过设计杠杆增敏结构的封装基片实现对光纤光栅的应变增敏.该传感器具有较大的应变放大机制,其测量精度与稳定性超过了裸光纤光栅.建立了该传感器的理论感知模型,并进行了与有限元仿真分析.由等强度悬臂梁标定实验可得该传感器实际应变灵敏度为6.122 pm/με,与理论结果和仿真结果一致,且线性度达到0.99998.通过动态激振实验对该应变增敏传感器的动态响应进行研究,实验结果表明该传感器能够在0～100 Hz范围内保持一致的增敏效果,能够良好的跟踪动态应变.该传感器在大型机械装备的健康监测与故障诊断方面具有良好的应用前景.     

单非晶丝磁芯双绕组新型磁传感器理论与实验研究

采用旋转水中淬火纺丝法制备的钴基非晶态合金丝作为磁敏感材料,提出了一种采用单非晶丝磁芯双绕组结构,多谐振荡桥励磁,对弱磁场进行检测的高灵敏度、高线性度新型磁传感器.通过建立敏感磁芯的理想磁滞回线模型并根据电路理论及电磁场理论,推出了传感器的输出信号与待测磁场、振荡桥元件参数、线圈匝数、敏感磁芯的磁参数及磁芯几何参数的关系,通过实验证实了在传感器线性检测区域内理论结果的正确性,从而为优化传感器性能提供了理论依据.文中给出了研制的磁传感器对外磁场的检测结果.     

基于AD698的线性差动式位移传感器解码电路设计

线性差动式位移传感器(LVDT)由于其灵敏度高、线性度好、分辨率高、寿命长、可靠性高等优点,已广泛应用于机载测试系统中;为了设计出精度高,稳定性好,能够满足机载测试需求的LVDT传感器解码电路,分析了LVDT传感器磁芯位移与输出电压信号的关系,研究了AD698的内部解调原理,设计出了基于AD698的信号解码电路;该电路通过外围元器件产生传感器所需的激励信号,并对激励信号和传感器输出信号进行解调得到与传感器磁芯位移成正比的直流电压;最后通过实验验证该电路具有结构简单、稳定性高、精度高的优点,能够满足机载测试的要求,且该电路已经过高低温和振动试验,并成功应用于机载测试采集系统中。