边界层分离点实时检测方法

微型剪应力传感器以尺寸小、时空分辨率高的特点在边界层分离点测量中表现出了突出的优势。通过分析用于检测流体参数的微型热敏剪应力传感器的工作原理,设计了柔性热敏剪应力传感器阵列和恒流驱动电路。使用DAQPCI6024E及LabVIEW软件完成数据采集与实时信号处理,并提出采用均值变化量判断分离点的位置。风洞试验结果表明:该方法可行有效,可精确确定边界层分离点的位置。     

微型热敏传感器的薄膜电阻设计研究

应用微型热敏传感器薄膜电阻的电阻温度系数设计方法,得到基于热敏电阻的电阻温度系数的计算和设计参数.结合针对流体壁面剪应力测量的应用要求,分析多晶硅和铂金属热敏电阻的优缺点,并且对试验电阻进行电阻温度系数和时间常数的分析计算,依据计算结果确定微型热敏传感器薄膜电阻的基体材料、薄膜材料和特征尺寸等参数,为微型热敏传感器的实际应用提供参考依据和分析方法.     

微型柔性热敏传感器阵列应用研究

边界层分离点检测是实现分离流主动控制的前提和基础，也是气动控制灵巧蒙皮系统研究的重点和难点。以流体边界层分离点检测技术为研究对象，以流体边界层分离点判定的风洞实验为验证目标，设计制作微型热敏传感器与聚酰亚胺柔性衬底，并首次利用微装配技术集成分立敏感元件与柔性衬底形成热敏传感器阵列。首先，采用分立元件通过表面贴装工艺来实现柔性微型热膜传感器阵列的集成，并研究该传感器阵列中敏感元件、柔性衬底的设计及传感器的排布。然后，在低速风洞实验中对传感器阵列的性能和传感器阵列输出信号采用统计量算法的方式进行处理判断，判定圆柱翼型的流体分离点位置。最后，对实验的结果所作的分析表明，该微型柔性热敏传感器阵列满足流体分离检测系统实时性、动态性的要求。     

微加热式微气压传感器测试电路的设计与分析

根据已研制的微加热式微气压传感器的加热电阻,设计了恒温、恒功率、恒压电桥三种测试电路,并对它们作了深入的分析对比.通过对微加热式微气压传感器的初步测试,发现传感器在恒温工作模式下有较高的灵敏度.     

静电陀螺红外发光二极管恒流供电

为提高静电陀螺稳定度和精度,设计了静电陀螺光源(红外发光二极管)交流驱动电路.介绍了恒流驱动电路的结构,并结合光电传感器读取静电陀螺转轴位置的实验要求,叙述了交流供电电路的设计,给出了电路仿真结果以及实际测试结果.测试结果表明,该电路在常温环境下,当采样电阻Rs=270 Ω时,对负载变化的恒流精度达到O.8%.     

微机械谐振传感器的闭环恒幅驱动电路研究

本文分析了微机械谐振传感器的闭环工作特性,在此基础上研究了微机械谐振传感器的闭环恒幅驱动电路的设计原则,研制出闭环恒幅驱动电路,并在微谐振式真空传感器和双框架微谐振陀螺上得到应用。     

大功率LED组合驱动设计

分析了恒电压和恒流驱动发光二极管(LED)的发光特性,说明了大功率LED应采用恒流驱动的理由。设计采用2片LM3406组合设计了用于驱动大功率LED的恒流源电路,所设计的电路可以提供高达3A的驱动电流,并具有无级电流调节,过热保护,低电保护等特点。经测试效果良好。     

一种氧化锆氧传感器测氧系统的设计

分析了氧化锆传感器的测氧原理,对能斯特方程做了修正。基于STM32 F3系列单片机设计了传感器加热电阻丝的温度检测和补偿电路、温度控制电路、氧浓差电势检测电路及恒流输出电路。系统采用PID算法,能有效精确地控制传感器的工作温度,具有一定的实用价值。     

基于单片机的大间隙磁力驱动系统控制电路设计及仿真

基于非接触磁齿轮驱动研究,提出一种主动磁极静止式大间隙磁力驱动方式.针对这种新型的磁力驱动方式,设计了基于SCM(单片机)的斩波恒流功率放大磁场驱动系统控制电路,并进行了电路输出模拟仿真,实现了主动磁极静止式磁力驱动,有效地减小了感性线圈对电流的阻碍作用,实现了驱动电路的恒流输出,提高了系统高频响应能力,使驱动系统在大间隙、高转速情况下也具较强的驱动能力,同时具有良好的正反转和调速性能.     

基于PID的液体恒定控制系统

提出基于PID的液体恒温、恒压、恒流及恒液位控制系统。系统通过将传感器检测的模拟量信号进行数字量转换,经PLC以PID算法处理,输出控制量驱动负载工作,调节液体的各参数达到稳定状态。实验结果表明,该系统参数设置简便,误差波动较小,运行稳定,完全能够满足实际生产需要。     

恒温式微热板电阻真空传感器的研究

微热板(MHP)作为一种微结构广泛运用在各种微传感器中。本文通过对微热板的传热分析，从理论上分析了恒温模式下工作温度和结构尺寸对微热板电阻真空传感器工作特性的影响；设计了一种边长为93μm、四臂支撑的方形微热板结构的电阻真空传感器，支撑桥长65μm、宽21μm，微热板与衬底之间的气隙高度为0.5μm；采用表面微机械加工技术成功实现了该传感器的加工。测试结果显示，该微热板真空传感器气压测量范围约2Pa～105Pa,且响应特性与理论计算结果相符。     

用有限元法对原子力显微镜力传感器结构优化的研究

应用有限元法对原子力显微镜(AFM)力传感器进行了力学分析,并计算了它的固有频率和力弹性常数。在此基础上,对力传感器基于减小应力和应力集中的原则提出了一种优化结构,并得出了可以作为力传感器设计的依据和原则。     

Dynamic performance analysis of turbine flow sensor based on CFD simulations

The research on the dynamic performance of flowmeters has great significance for the accurate measurement of flow onsite. A simulation method for dynamic characteristics of turbine flow sensor was proposed in this study. This method was used to investigate the dynamic performance of three turbine flow sensors with different diameters. The amplitude-frequency characteristic, phase-frequency characteristic, transfer function, and step response are analyzed based on the results of the simulation. The results indicate that turbine flow sensors can be analyzed as a first-order system. The frequency of pulse flow is the main factor affecting the sensor's performance. The phase difference increases as the frequency increases, and the maximum phase difference reaches 50°. The gain of the small-diameter turbine flow sensor is susceptible, while the phase difference and time constant of the large-diameter turbine flow sensor are susceptible. For step flow, the time constant generated by the negative step is larger than that by the positive step. The analysis results provide bases for evaluating the dynamic performance of turbine flow sensors used online.     

非线性商用车仿生悬架等偏频等高度设计

针对商用车悬架基于满载设计存在的变簧载时车辆平顺性差的问题,提出了一种基于双菱形仿袋鼠腿悬架(简称“仿生悬架”)的等偏频等高度设计方案,并对该方案进行研究、分析与评价,以改善商用车的平顺性。通过静力学特性分析,得到了仿生悬架的弹性特性和刚度特性并开展了等偏频等高度设计研究。研究发现：仿生悬架具有较理想的非线性弹性特性和刚度特性,相比线性悬架,具有更多的动容量和更强的抗击穿能力;悬架的初始角度和刚度比对其特性和行程区间有重要影响;通过调节仿生悬架初始角度可实现不同簧载质量悬架的等偏频等高度设计,表明所提设计方案可行。仿真分析结果表明,在不同路面等级(B、C、D)、不同车速(40～100 km/h)下,商用车经仿生悬架等偏频等高度设计后,车身加速度均方根值较设计前明显减小,平顺性得到有效改善。搭建了仿生悬架实验测试模型,在不同路面条件下,等偏频等高度设计后,空载和半载垂向加速度均方根值较设计前分别减小20.6%～28.3%和12.1%～20.4%,验证了等偏频等高度设计方案的正确性和有效性。     

磁弹性传感器励磁电源的设计

磁弹性传感器是用于测量轧机轧制力、钢带张力的一种测力传感器,为保证其输出信号稳定、精确,要求励磁电流具有高稳定性。本文着重探讨了产生励磁信号的信号发生器和恒流输出的功率放大器。励磁信号发生器输出标准正弦波的频率和幅值非常稳定,从而在信号源上确保励磁电流信号的稳定性和精确度。双闭环设计的恒流功率放大器,输出电流密切跟随励磁信号,在磁弹性传感器内建立起稳定的磁场,从而保证被测力值的准确性。     

温度传感器的热时间常数及其测试方法

提出了一种电阻式温度传感器热时间常数的测试方法和测试系统。系统先对温度传感器电加热，然后使其在环境介质中自然冷却，测量并记录温度传感器在冷却过程中的示值温度，进而用降温幅度达到全额降温幅度的63．2％所用的时间表示温度传感器的热时间常数。该方法准确度高，系统构成简单。     

光谱成像仪CCD组件的热分析及验证

光谱成像仪是集多光学通道和多探测器于一身的复杂的空间光学遥感器,其成像器件CCD热设计的好坏直接关系成像的质量.本文根据CCD组件具有体积小、发热量高、升温速度快等特点,提出了CCD组件的热设计原则,解决了热设计中的关键问题,给出了相应的热设计方案.按照CCD器件的导热路径,通过简化的热阻分析模型,计算得出了CCD器件的沿程总热阻为1.291 ℃/W.应用IDEAS-TMG对此组件进行了仿真分析,分析显示其达到了热控设计的指标要求.最后对热设计方案进行了试验验证,结果表明,热设计中采用的热控方法有效控制了CCD组件工作过程中的温度过高及温升速率过快的缺点,其升温速率为0.6 ℃/min,两次试验中最高温度分别为33.6 ℃和26.2 ℃.     

空间光学遥感器轨道外热流的模拟

通过热平衡试验,探索飞行器及其组件特别是关键光学组件受空间高真空和超低温环境作用的热效应规律、验证其热设计的正确性、修正热分析模型以及考核热控系统维持各组件和整个系统在规定工作温度范围内的能力,其中非常重要的一项任务在于采用合理的模拟方法和适宜的加热装置来模拟其轨道外热流的等效作用.针对其结构、表面特性、外热流分布的特点和热平衡试验的要求,叙述了一种轨道外热流的红外模拟方法和工程算法,着重提出了空间光学遥感器外露光学组件轨道外热流的模拟方法及其装置.借助计算机软件,在验证和修正的基础上,确定模拟装置的红外加热片的参数.研究结果提供了一种模拟飞行器组件、空间光学遥感器光学组件外热流的途径.     

高电压微型超级电容器的制造方法及研究进展

在微电子和微机械的高压应用中,如微型机器人、软致动器、皮肤电子、微型传感器和集成电子电路等,迫切需要高输出电压的储能/补给装置。近年来,高电压微型超级电容器（High voltage micro-supercapacitors,HVMSCs）因其微小型、便携式、柔韧性、高循环寿命及高功率/能量密度等优势而频繁作为功率补给装置应用到微机电系统,可满足一定范围的电压输出和能量供给,并且HVMSCs在电路中可作为储能器件应用可使电子产品更有可能趋向于集成式、高密度以及小型化。现有研究表明,增大MSCs的工作电压窗口,可以显著提升MSCs的输出能量密度,进而能最大限度地扩展其应用场合。因此,如何从材料、结构以及制造方法方面着手,制备全固态HVMSCs成为研究热点。基于此,首先对MSCs的电荷存储机制及电化学性能特征进行概述,其次分析高电压MSCs的实现原理,接着详细归纳HVMSCs的制造方法,主要包括高电压电极材料的制备（碳基材料、过渡金属氧化物、导电聚合物以及复合电极材料）以及高电压封装结构的制造（激光加工、喷墨打印、3D打印、丝网印刷、卷对卷印刷以及掩膜涂层）,并且总结HVMSCs在储能功率器件、柔性传感以及可穿戴设施等方面的应用。在综合探讨HVMSCs的研究现状的基础上,最后对其在可穿戴和便携式电子设备等高电压领域的研究趋势和发展前景进行相应的展望。     

Note: Signal conditioning of a hot-film anemometer for a periodic flow rate monitoring system

A flow monitoring system based on a constant temperature hot-film anemometer is presented. The device has been designed to monitor a dispensing process of extremely low quantities of adhesive material. The monitoring device presented in this paper is useful in industrial applications where exact flow speed tracking is not needed, but reliability and tolerance to parameters variability are essential. During the design of the device, problems related to the physical characteristic of the calorimetric sensor, in particular its thermal capacitance, and to the periodic nature of the monitored flow have been taken into account and suitable solutions have been implemented. The schematic representation of the monitoring device together with the experimental results obtained by monitoring fluids with different physical characteristics are presented.