基于逆磁致伸缩的索力传感器原理与影响因素研究

基于逆磁致伸缩效应,建立钢缆索索力传感器理论模型,分析了施加在缆索材料上的力信号(外力和应变)与磁信号(磁感应强度、磁场强度)之间的耦合关系.针对一种环式结构的索力传感器,对索力测量原理做了详细推导,可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受外力.传感器输出感应电压与空气间隙尺寸、外部激励磁场下的材料磁导率、激励磁场变化、加载外力变化等因素有关,重点分析了激励磁场变化和外力变化对传感器输出的影响.当外力是缓变力,可通过检测感应积分电压求得外力;当外力是交变力,直接通过感应电压求得外力;最后通过对磁场变化和外力变化影响分别进行了仿真,结果与理论分析基本一致,表明所建立的索力传感器理论模型可行.     

基于电容检测MEMS磁传感器的设计与制作

为实现微型化、低功耗、低成本和高灵敏度的磁传感器,提出了一种基于微型磁扭摆结构的磁传感器,并利用对角度变化非常敏感的差分电容检测技术对磁扭摆的扭转角度进行检测．设计的磁传感器包括微扭摆结构、磁性敏感薄膜和差分检测电容等部分．分析了器件的磁敏感原理和电容检测原理,给出了器件的结构参数和综合设计考虑．利用体硅加工工艺成功制作出了磁传感器样品,并进行了实验测试．测试结果表明磁传感器有良好的线性度和重复性,其磁场检测的电容灵敏度可达到0．2fF／Gauss．根据对磁传感器的热噪声分析,可得到磁传感器最小可分辨的磁场为6．72μT．该磁传感器结构简凑、工艺简单,无需电流激励,大大降低了磁传感器功耗．     

弹道修正弹固定鸭舵测姿方法研究

在弹道修正弹中,弹体的各种姿态多用地磁传感器、陀螺仪和加速度测量,由于结构限制,无法在修正鸭舵上直接安装各种测姿传感器.为此,阐述磁阻传感器姿态测量原理,提出一种以地磁传感器为主要测量元件,霍尔传感器辅助测量鸭舵滚转角的测量方法.通过制作试验样机对该方法进行实验验证,通过实验数据的误差分析确定了该测姿方法的可行性.     

一种硅微振动角速度传感器

介绍了一种静电驱动、电容检测单自由度硅微振动角速度传感器实验样机的结构、工作原理、加工方法、驱动方法、检测方法和实验结果。实验结果表明,该角速度传感器实验样机已具有一定的性能,其灵敏度为:3.2mV/(o·s-1);量程为:±500o/s;线性度:1%。     

基于频率法的悬索桥锚跨索股索力测试分析

为准确获得悬索桥锚跨索股索力,便于在施工过程中对索力进行精确控制,针对锚跨结构的构造特点,采用振动频率法进行锚跨索股索力测试,分析激励方式、传感器的布置位置等因素对振动频率识别的影响,得到索股在不同应力、频率阶次、拉索长度下索力计算结果的变化规律。研究结果表明:采用频率法进行测量时,应尽量选用人工激励;传感器布置位置受到限制时,可将传感器布置到距离索股端部L/6处,以便更加准确识别拉索振动频率;进行索股索力计算时,选取1阶固有频率能较好保证索力计算的精度要求;索股的应力接近其正常受拉承载能力极限状态时,拉索的材料属性得到充分发挥,索力计算误差较小。     

用于应力监测的新型平面柔性涡流传感器

针对直升机旋翼轴应力监测的需求和轴部安装空间有限的实际情况,研制了一种新型平面柔性涡流传感器,并提出了相应的应力监测方法.该方法利用磁弹效应,通过建立平面涡流传感器和铁磁性被测对象的有限元仿真模型,得到传感器阻抗变化与对象磁导率的测量网格数据,可实现铁磁性被测对象的非接触或接触应力监测.搭建了拉应力实验平台,通过实验,验证了该方法的可行性,并得到了磁导率与拉应力的线性关系式,测量了增加的残余应力值.     

一种新型霍尔式角度传感器的研究

设计了一种新型霍尔式角度传感器,详细阐述了传感器的机械结构和工作原理,根据磁路定律和霍尔效应推导了传感器的输出特性,表明传感器工作时能够直接输出与旋转角度成正比的霍尔电势。由于霍尔传感器的输出采用差动式连接,不存在零点剩余电压。建立了传感器的有限元模型,对其工作时的磁场情况进行了仿真,验证了传感器测量原理的正确性。最后对传感器样机进行了特性测定,实验结果表明传感器的灵敏度约为105 mV/(°),线性误差约为0.12%,重复性误差约为0.19%。     

各向异性磁电阻传感器高精度测试技术

针对各向异性磁电阻(AMR)传感器在受到强磁干扰后灵敏度下降问题和温漂问题,提出运用"复位/置位"脉冲对传感器进行高精度测量的技术.分析了各向异性磁电阻传感器工作原理和复位/置位结构;阐述了复位/置位测试方案和零点补偿方法;设计了相应的电路,并进行了一系列的实验验证.实验结果表明:采用基于"复位/置位"脉冲的AMR磁传感器高精度测试技术可以有效解决磁阻传感器受强磁干扰后灵敏度下降问题,并有效消除AMR传感器零点温度漂移影响,提高了传感器的测量精度.在高精度磁场测量领域具有参考意义.     

磁流体的光学特性及其在光电信息传感领域中的应用

详细介绍了磁流体的光学性质,包括磁流体的热透镜效应、磁光效应.磁流体折射率的可控性以及磁致分色效应.由于磁流体的光学性质具有可调谐性,这为磁流体在新型光子器件与光纤传感器的设计和研究提供了新原理.新材料.论述了应用磁流体设计的多路复用器、光开关、光纤调制器、可调谐磁流体光栅与可调谐滤波器,以及基于磁流体的光纤电流传感器原理和结构.     

磁性液体倾角传感器研究

利用永磁体在磁性液体中悬浮的特性,提出了一种新型一维倾角传感器,给出了该传感器的工作原理,设计了传感器样机。采用实验方法测试两个永磁体间磁斥力曲线,并据此确定传感器主要结构参数和特性参数,得到其倾角检测灵敏度表达式。设计了传感器中运动部件的位移的检测电路及转换电路。实验结果表明,当倾角在-18°～18°之间时,输出电压与倾角间成线性关系,其分辨率为0.04°;当倾角在18°～90°（-18°～-90°）之间时,输出电压与倾斜角的关系为非线性关系,且分辨率逐渐降低。该传感器结构简单,无磨损部件,为倾角测量提供了新的途径。