基片式光纤光栅传感器应变传递分析与试验

为研究基片式光纤光栅传感器传递效率,建立了应变传递模型,对基片式光纤光栅传感器与裸贴式光纤光栅传感器进行了对比试验,得到了传感器中心波长与挠度关系曲线,试验结果表明：基片式光纤光栅具有良好的线性度,应变灵敏度为0.822 pm/10－6,应变传递效率可达89.4%。利用ANSYS有限元软件对基片式光纤光栅传感器进行应变传递分析,有限元分析结果与试验结果一致,证明了模型和计算方法的有效。提出铍青铜基片式封装形式,并建立ANSYS模型,对其传递效率进行计算,计算结果表明：铍青铜封装应变传递性能一般,但对光纤光栅具有良好的防护性能。     

光纤光栅索力传感器的设计与分析

基于光纤光栅的传感原理和均匀轴向应力作用下光纤光栅的传感模型,分析了引起光纤光栅轴向灵敏度变化的两个因素--弹光效应和光纤芯径变化引起的波导效应,并绘制了其变化曲线.通过选择合适的弹性体,研制出一种光纤光栅索力传感器,最后,给出了该传感实验系统的实验结果,与传统索力传感器相比,该传感器具有更好的稳定性和更高的精度.     

埋入式FBG混凝土应变传感器特性研究

光纤光栅传感技术在混凝土结构健康监测中具有广泛应用前景。研究了一种埋入式光纤光栅混凝土应变传感器,从力学角度理论分析了埋入式光纤光栅应变传感器的工作原理,并对传感器的结构和制作工艺上展开了详细的分析和有限元验证,并对传感器的性能进行了试验研究,试验结果表明:该结构的传感器具有较好的重复性、一致性和温度补偿特性。     

光纤光栅传感器在水布垭面板坝安全监测中的应用

本文分析了光纤光栅传感的基本原理,在坝体模拟槽试验中具体验证了波长变化与温度的关系;通过建设中的清江水布垭面板坝工程,研究了用于大坝监测的光纤光栅传感器的系统构成,并成功地大规模布设了光栅应变传感器与温度传感器;监测结果表明光纤Bragg光栅传感器监测系统具有良好的稳定性与耐久性,为建筑结构的健康诊断提供可靠的依据。     

光纤光栅型传感器研究热点与方案设计

光纤光栅传感器的应用日益广泛。文中给出了光栅传感器传感原理推导,对各类光栅传感器的热点研究作了总结和阐述,其中也从设计角度提出了多种较为实用的光纤光栅型传感器设计新方案并从理论或实验角度进行了可行性分析。     

FBG振动参数监测试验研究

通过对光纤光栅传感器进行理论分析,建立了由测量光纤光栅传感元件的波长而得到振动参数的理论模型,介绍了测量系统信号处理,并对光纤光栅与加速度计的试验结果进行了比较。     

基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

光纤光栅传感器中磁场测量稳定性研究

为了减小光纤光栅磁场传感器中线性双折射和入射起偏角对系统稳定性的影响,提高测量系统的准确性,提出一种减小线性双折射和起偏角大小对系统输出影响的设计方案。研究了基于法拉第效应的光纤光栅磁场传感器系统,得出系统输出电压与磁场的关系式,并通过降低线性双折射和确定入射起偏角改善了系统的输出特性。仿真表明:该方法可以有效抑制测量过程中线性双折射造成的非线性关系,从而提高磁场测量的稳定性。     

缆索内置光纤光栅传感器胶接植入试验研究

为实现光纤光栅传感器胶接固定于桥梁缆索钢丝以监测缆索索力,利用胶接结构的剪切测试、钢丝疲劳测试和循环加卸载测试分别对光纤光栅传感器支座与钢丝间胶接结构的剪切性能、疲劳可靠性以及胶接光纤光栅传感器的测试性能进行评估.试验发现:光纤光栅传感器支座与桥梁缆索钢丝间的胶接结构具有较大的剪切载荷,且200万次疲劳载荷对其胶接结性能影响较小;胶接固定于钢丝上的光纤光栅传感器可测出钢丝加卸载的滞回效应,并每个循环加、卸载的波长和钢丝承载载荷关系呈线性且分别重合.结果表明:内置光纤光栅传感器的胶接固定结构具有良好的剪切力学性能和疲劳可靠性,可保证其光纤光栅传感器的测试具有良好的准确、稳定、可靠性.     

光纤Bragg光栅传感器的解调方法概述

在各种光纤传感器中,光纤Bragg光栅(FBG)传感器是近几年来研究的热点。研究光纤光栅传感器的关键问题是光纤光栅的信号解调,即波长微小移位的检测问题。概述了光纤光栅传感器解调原理,并从响应特性分类角度对光纤光栅的几种解调方法进行了分析比较。     

SnO_2气敏元件中无机粘接剂的作用和影响

研究SnO2气敏材料中起粘接剂作用的Bi和Si掺杂对器件电阻、灵敏度及长期稳定性的影响。研究表明:与Bi掺杂相比,添加富含Si的无机粘接剂能大大提高敏感膜的粘接强度,器件电阻适中,对灵敏度的影响不大,而且材料在820℃下烧结2h,仍能获得10nm以下的晶粒尺寸,说明Si不仅起粘接剂作用,也能明显抑制SnO2晶粒长大,高温烧结将有利于改善器件的长期稳定性。     

扩散硅压力传感器长期稳定性提升试验方法研究

扩散硅压力传感器结构简单、集成度高、批量制造兼容性强,是目前MEMS领域研究最多的传感器类型,该类传感器面向航空航天等高端应用的最大技术瓶颈是封装后的传感器长期稳定性,因此相关长期稳定性提升技术已成为学术界和产业界广泛关注的共性关键技术。采用控制变量法和正交试验法,对比评价了疲劳脉动、冷热循环和振动时效三种常用长期稳定性提升技术对扩散硅压力传感器的作用效果。对比试验结果表明,三种技术均可改善扩散硅压力传感器的长期稳定性,且存在较优的环境应力参数组合,使传感器稳定性较试验前提升90%以上。本文的研究成果对各类硅压力传感器的长期稳定性提升具有较好的借鉴意义。     

面向三维导航的智能终端传感器数据处理技术

针对智能终端传感器在三维场景导航交互中不稳定问题,提出了一种基于可变平滑归一化模型的传感器数据处理算法.根据传感器数据特点和不同滑动平滑模型数据处理的特性,将不同平滑模型进行组合,并实现平滑窗口可变;同时,运用归一化算法,对数据进行等距处理.在基于终端的三维导航交互系统的实验结果表明,所提算法对传感器低频数据处理后,数据标准方差减小了71.3%,明显地减少了数据扰动;对高频数据处理后,数据标准方差减小了7.9%,有效地保留了信号特征.所提方法能够提高智能终端在三维导航交互中的稳定性和连续性.     

基于多传感器信息的冗余度机器人运动规划与控制

提出了一种基于多传感器信息的冗余度机器人规划与控制的模型,利用不同传感器本身的特性，分阶段地对多传感器的信息进行融合，减少规划时间, 并在冗余度机器人的运动过程中，不断地提高位姿检测的精度．将远距离的宏观规划和近距离的微调结合起来，增加了抓持的可靠性．利用移动冗余度操作臂系统结构的几何特点进行了运动学分析、避奇异的方法研究及仿真对比分析．应用所提出的研究方法获得了较好的实验效果．     

相位差结合小波包的无人直升机故障诊断

针对低成本的微小型无人直升机(MUH)传感器性能不稳定,容易出现故障的缺陷,提出了一种基于相位差和小波包分析相结合的故障诊断方法。根据MUH传感器输出信号的特点,建立了基于相位差的故障诊断模型,利用相关分析法估计相位差进行故障检测,采用小波阈值法对采样信号进行预处理,以提高相位差的估计精度,运用小波包分析进行故障分离。结合实验数据进行仿真,结果表明该方法是一种行之有效的MUH传感器故障诊断方法,已成功应用在某微小型无人直升机的飞行实验中。     

传感器影响可燃气体报警器长期稳定性及产生误报的原因分析

概述了影响报警产品性能的两大原因-电路和气体传感器,其中气体传感器部分是影响质量的关键。以半导体传感器为例,分析了可燃气体报警器在正常使用环境下经常发生误报警及使用一段时间后不报警的原因,并采取了相应的措施—通过对传感器增加干扰气体过滤帽把主要影响报警器误报的乙醇等气体滤除掉,并尽可能远离含硅物质以保证传感器的长期稳定性。根据对不同质量传感器在各种气体环境下的试验数据及特性曲线分析,论述了传感器对报警产品的可靠性及长期稳定性的影响,并针对报警器的误报问题提出相应的解决方法。     

Selective mixed potential ammonia exhaust gas sensor

Novel selective ammonia sensors with high potential for long-term stability in harsh exhaust environments are introduced. The sensor bases on the mixed potential effect. In contrast to common sensors, the electrode functionalities electrical conductivity, selective catalytic activity, and electrochemical activity combined with long-term stability are separated. For that reason, one of the two electrodes is covered by a well-known porous vanadia–tungstenia–titania-based SCR catalyst material, which has been developed for exhaust gas SCR applications. The resulting sensor signal depends semi-logarithmically on ammonia. The NO_x cross-sensitivity is marginal. If enough oxygen is in the exhaust, the sensor signal is independent of the oxygen concentration. Tests downstream of an SCR catalyst show that very small ammonia slips can be determined.     

Nonlinear Observer-based Control Design and Experimental Validation for Gasoline Engines with Exhaust Gas Recirculation

This paper presents a nonlinear observer-based control design approach for gasoline engines equipped with exhaust gas recirculation (EGR) system. A mean value engine model is designed for control which includes both the intake manifold and exhaust manifold dynamic focused on gas mass flows. Then, the nonlinear feedback controller based on the developed model is designed for the state tracking control, and the stability of the close loop system is guaranteed by a constructed Lyapunov function. Since the exhaust manifold pressure is usually unmeasurable in the production engines, a nonlinear observer-based feedback controller is proposed by using standard sensors equipped on the engine, and the asymptotic stability of the both observer dynamic system and control dynamic system are guaranteed with Lyapunov design assisted by the detail analysis of the model. The experimental validations show that the observer-based nonlinear feedback controller is able to regulate the intake pressure and exhaust pressure state to the desired values during both the steady-state and transient conditions quickly by only using the standard sensors.     

Short time gas delivery pattern improves long-term sensor reproducibility

The long-term reproducibility of responses is one of the most demanded qualities of chemical sensors. Among the several phenomena affecting the reproducibility those related to imperfect experimental design are sometimes dominant. In this work an experimental design centered on a pattern of short-time repeated exposures (STE) to gases is presented as a method to increase the reproducibility of sensors responses. The method was validated in a experiment where an array of metalloporphyrins coated quartz microbalances is used to classify two volatile compounds and their mixture. The experiment was designed in order to compare the performance of the proposed method with that achieved with the standard long-time gas exposures. The STE results show an improvement of the reproducibility of the sensorial system respect to the standard protocol providing a complete identification after 45 days from the training procedure. The results also evidence the fundamental role of the first exposure to improve the reproducibility of the other pulses responses composing STE pattern.     

高分子电阻型湿敏元件的交流电激励老化的改性研究􀀁

高分子电阻型湿敏元件经适当的交流电激励老化后,前后的电阻值和长期跟踪测试其性能变化．结果表明,被适当的交流电处理的湿敏元件的感湿特征量的线性和长期稳定性变好了．