多组分气体监测仪的研发

本文从当前国内大气环境监测的应用需要出发,分析了当前多组分气体监测仪的现状,通过研发对一款多组分环境空气监测仪的从核心监测方法及器件选型、主控板电路和程序设计、仪器内部的气路设计和流量控制、友好操作界面设计四个方面进行了升级,并解释了这个四个方面的注意事项和着重升级的技术细节点,明确了优劣方案的比较等,升级后的产品性能大幅提升,符合未来市场发展的需要。     

变压器油中溶解气体光声光谱检测交叉干扰抑制方法研究北大核心CSCD

基于光声光谱技术对变压器油中溶解气体类型与含量进行在线监测,有利于发现设备的潜伏性故障,然而多组分气体之间的交叉干扰会造成检测精度的降低。文中搭建了多组分气体标定试验平台,对多组分气体的交叉干扰系数进行了标定计算,并提出了一种交叉干扰标定算法以消除交叉干扰并提高检测的精度。将该标定算法应用于制备的3种浓度变压器油气样本光声光谱检测试验,结果表明:通过所提出的多组分气体交叉干扰标定算法,使变压器油中CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(2)、C_(2)H_(6)的光声光谱测量误差均达到了测量标准中的A级测量误差要求;C_(2)H_(4)在中、高浓度下,其测量结果满足A级误差要求,在低浓度下满足B级误差要求。另外,试验也表明:待测气体中的水含量越低,光声光谱测量曲线与标准曲线之间的相位差越大,对检测精度的影响越大。     

基于NDIR技术的红外CO_(2)气体传感器研究北大核心CSCD

传统的CO_(2)检测系统体积大、响应时间长,难以满足工业开采中对CO_(2)气体的检测要求。文中以红外光源、气室、双通道热释电探测器和单片机为核心,设计了一款具有温度补偿功能的高精度红外CO_(2)气体传感器。采用单光路双波长的反射式气室结构,提高了整个系统的紧凑程度。在硬件方面,采用含光源驱动和信号调理电路的一体化模块,降低了电路耦合性,实现了传感器的微型化。在软件方面,采用差比值标定法建立温度补偿模型,消除环境干扰。实验结果表明:该传感器可以在0~30℃的温度下,对体积分数为0~5%的CO_(2)气体检测的最大测量误差小于±0.15%,且检测精度为3%,具有高精度、大量程,微型化、稳定性好等优点,满足工业开采等领域的实时监测要求。     

用于微热板气体传感器的EHD打印有限元仿真北大核心CSCD

为了研究通过电流体动力学(EHD)打印在微热板上涂覆气敏材料过程中各参数对锥射流形成的影响,采用多物理场有限元仿真软件分析了锥射流形成过程。高速摄像机拍摄锥射流形成过程与仿真锥射流形成过程一致,验证了仿真分析的有效性。仿真结果表明:随着针头与衬底之间距离减小,锥射流形成时间单调减小;针头内径和接触角的增大都会使锥射流直径增大。根据仿真结果优化EHD打印参数,在微热板上打印花状气敏材料,不但保留了材料的微观纳米结构,而且形成了较为均匀的薄膜。     

微囊藻毒素检测用电化学生物传感器的研究北大核心CSCD

微囊藻对人体肝脏等器官具有较强的毒性。对微囊藻毒素的高灵敏、快速检测有助于保障饮用水的安全。文中利用二氧化锡胶体量子线修饰金电极,进一步包被微囊藻抗体,构建出一种对微囊藻毒素具有高灵敏度和特异性的电化学生物传感器。差分脉冲伏安法测试结果表明:在1 pg/mL~10 ng/mL微囊藻毒素质量浓度范围内,传感器响应具有较好的线性,检测下限为0.33 pg/mL。进一步的研究表明:二氧化锡修饰提高了电极表面对微囊藻抗体的富集能力,同时具有促进电荷传输的作用。     

基于铈掺杂氧化锌氧化镍的高选择性三乙胺传感器制备北大核心CSCD

文中采用简单的一步溶剂热法合成了具有自组装花状结构的掺杂不同含量Ce的ZnO/NiO复合材料,并将其制备成传感器,研究了气敏性能。结果表明:当Ce的掺杂含量为2%时,复合材料表现出优异的三乙胺传感性能。该传感器在160℃的低工作温度下对三乙胺(TEA)具有较高的灵敏度,并具有优异的选择性和稳定性。对三乙胺的选择性高达56.87%,对其他气体选择性均小于10%。该传感器是一种很有前景的实用TEA探测器。     

机器人关节扭矩传感器的设计与性能分析北大核心CSCD

关节扭矩测试对具备旋转关节的机械结构研究有重要意义。通过对机器人关节扭矩的实时测量,可以充分了解其运行状态,便于实现机器人的精确控制。为了研究机器人的扭矩传感器,首先对其进行了仿真分析,使传感器结构得到了优化。然后对轮辐进行受力分析,得出了应变片的最佳粘贴位置。并利用惠斯登全桥电路对传感器进行测量,对实验数据进行拟合,得到扭矩传感器的线性度、灵敏度等参数指标。最后由公式推导和实验数据综合分析可知:输出电压和输入扭矩成线性关系。     

基于LC的无线无源应变传感器的制备与测试北大核心CSCD

针对恶劣环境下检测装备应变的需求,设计了一种无线无源的应变传感器,此传感器采用电感电容分离的结构,可以有效延长使用寿命,减少电磁干扰。通过高频结构模拟器(HFSS)仿真对传感器电场进行仿真,验证了其可行性。采用电镀技术制备了传感器,搭建应变测试平台对其进行测试,测试结果表明,该传感器可以检测0~2 500με范围内的应变,传感器谐振频率随应变的增大规律性地向右偏移,应变灵敏度为7.6 Hz/με。由测试结果可知,该无线无源应变传感器可以稳定地进行应变监测且测试结果可靠。     

一种新型变压器油中溶解气体在线监测仪的研究

研究提出了一种基于固体氧化物燃料电池(SOFC)技术的微量可燃气体检测新方法,该方法只需要一种载气就能够完成变压器油中溶解气体的检测.利用从四大守恒定律出发建立的管式SOFC数学模型,得到了可燃气体含量与SOFC输出电压的关系,进而通过优化参数并结合色谱分析技术设计了一套变压器油中气体在线监测仪.该测量仪以嵌入式PC104为核心,具有油中气体含量的实时LCD显示,并通过与上位机的串行通信实现气体含量数据的后台存储.实验与现场投运的结果表明该技术满足电力变压器在线监测与故障诊断的需求,具有线性度好、精度高、方便、清洁和自动化程度高等优点.     

基于ANSYS的润滑油路静电传感器建模与仿真特性分析北大核心CSCD

静电传感器的感应与监测性能与其特性参数相关,利用理论方法进行数学建模与计算是一种较有效的方法,但模型构建的难度较大。因此,采用基于有限元的建模和仿真研究方法,该方法可以对润滑油路静电传感器结构材质进行设定且无须通过复杂的理论公式推导。仿真结果表明:空间灵敏度在探极感应面中心区域内变化较明显;传感器效率随探极长度与直径比值增大而增大。仿真结果与理论模型计算结果变化趋势相一致,且更精确直观,对后续使用有限元方法研究结构更复杂的静电传感器的性能提供参考。