混凝土构件平面多向应变测量传感器的设计

建筑结构中的许多部位都处于平面应力状态,研究人员经常需要测量这些部位的实际受力状态,传统的方法是采用应变花。依据双悬臂结构的优良工作特性,设计出了可装配式混凝土构件平面多向应变测量传感器,给出了混凝土试件的对比试验结果。试验结果表明:传感器测量数据线性关系好,最大非线性误差为1.57%;三次测量数据重复性好,最大重复性误差为2.1%。     

混凝土内应力测量的应变砖传感器设计与应用

针对混凝土内应力传感器匹配误差问题,设计制作埋入式应变砖传感器,将混凝土作为传感器一部分整体进行标定,从而减少实际测量中匹配误差的影响。传感器设计中考虑温度和干扰补偿,并对应变计进行良好防护以确保20MPa压力下传感器绝缘性能良好。进行50kN静态加载试验,得到加载力同传感器输出的函数关系和非线性误差。经过激波管动态加载试验,得出应变砖固有频率大于30kHz,可用于动态加载的混凝土内应力测量。     

双晶片悬臂梁式压电传感器的有限元仿真研究

压电传感器作为一种便捷、高效的传感器类型,越来越受到人们的青睐.为研究压电传感器机电耦合能力,将压电高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)黏结而成的压电双晶片悬臂梁作为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS Workbench,首先完成对模型的构建和模态分析,得出模型的固有频率和固有振型,再建立压电材料的压电本构方程,对压电双晶片悬臂梁模型发电量进行模拟仿真,最后将仿真结果与前人研究结果相对比.分析得出:在10 mm的形变量下,能够产生最大320 V左右的瞬时电压,这与前人的研究结果相近,验证了仿真结果的准确性,同时也证实了压电双晶片悬臂梁作为压电传感器的可行性.     

基于虚拟仪器应变测量系统的设计和研究

本文主要介绍了基于虚拟仪器的应变测量系统的软硬件设计方法.采用LabVIEW可视化的虚拟仪器系统开发平台,把传统仪器的功能模块集成在一台计算机中,用户可以在最基本的硬件支持下,通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能与规模.该系统实现了应变的自动测量,并通过计算机完成数据的处理、分析和存储以及将数据网络发布,能满足应变测量内容的多样性对应变测量仪器提出的各种不同要求.     

基于微悬臂梁的生化传感器

由微机械加工技术和集成电路工艺制作的微悬臂梁,通过在其表面修饰以生化敏感层,能将电、热、应力和化学等信号变化转换成一个机械响应,配合以信号采集电路和测量系统,能够达到很高的灵敏度和精度。回顾微悬臂梁作为传感器的发展历程,介绍悬臂梁的工作原理,微梁的激励、检测方法以及基于微悬臂梁阵列传感器的优点,总结了世界上硅基微悬臂梁生化传感器的最新动态,并且展望微悬臂梁传感器这一新领域的应用前景。     

应用现场的应变测量

介绍了数据采集系统在应用现场测量应变时为保证其测量的准确性需考虑的几个主要问题，并提出了具体的解决方法。     

基于塑料光纤的大应变测量研究

分析了塑料光纤(POF)光强弯曲损耗与弯曲半径的关系;推导了基于弯曲效应的POF测量大应变的数学模型,并建立了大应变测量系统.重点通过实验研究,验证了理论分析的正确性,实验结果表明:应变测量范围可达8%以上,测量灵敏度高,重复性好.     

基于等强度悬臂梁的光纤传感器设计研究

根据光纤Bragg光栅和等强度悬臂梁的结构原理,推演了传感器设计的理论依据,并依据此原理设计了光纤光栅传感器,在实验室环境进行了测试,利用matlab进行数据处理,结果表明,该传感器可以应用于工程实践。     

光致硅微悬臂梁形变理论研究

研究了硅悬臂梁的光致应变效应的基本理论.从力学和半导体物理学基本理论出发,考虑了光生载流子的空间分布以及载流子表面复合,提出了一种新的光致悬臂梁弯曲的模型和计算光致应变效应引起的悬臂梁弯曲量的方法.模型更为合理的解释了光致悬臂梁弯曲的根本动力,其计算结果和实验测量结果与文献报道相比更为接近.研究为基于光致应变效应的硅悬臂梁传感器打下了理论基础.     

一种基于等强度梁的光纤光栅高频振动传感器

以光纤光栅为敏感元件,设计了一种基于钢制等强度悬臂梁结构的高频振动传感器,该传感器由光纤光栅粘贴于等强度悬臂梁的表面而实现.运用材料力学原理对该等强度悬臂梁的共振频率和应变特性进行了推导.采用匹配滤波法解调光信号,并进行了传感探头优化设计,使该传感器实现了温度补偿.在不同环境温度下对任意频率的振动进行了测量实验,结果表明这种振动传感器可以实现高频振动信号的检测,实际上限频率达6 kHz,测量频率误差小于0.5%,能够实现温度补偿,且集成度高,结构轻便,具有广阔的实用前景.     

基于SOI技术梁膜结合高过载压阻式加速度计研究

采用微型机械电子系统技术和集成电路工艺制作出了SOI技术高灵敏度的硅微固态压阻平膜芯片;通过动力学分析和有限元模拟,研制出了具有高过载保护功能的加速度传感器结构;通过玻璃粉烧结工艺将其键合在弹性梁的应力集中处,研制出量程为±2000 g、过载能力为30倍满量程的高过载梁膜结合压阻式加速度计.加速度计具有较高的测量灵敏度和精度,满量程输出为126.97 mV/2V,静态精度为0.86%FS.     

力传感器用陶瓷双孔梁及其力学特性

研制了一种可用于应变式厚膜力传感器，量程达５００Ｎ的新型陶瓷双孔梁。该弹性梁采用９５％Ａｌ２Ｏ３瓷热压铸成型加工。应变电附为钌酸盐厚膜电阻，并直接印烧在弹性梁上。     

悬臂梁式SAW加速度计的信号特征及测量方案

加速度计设计的传统思路是设法利用好阻尼使悬臂梁尽快进入稳定状态,实现加速度的准确测量.然而,由于阻尼问题的复杂性和时变性,实际声表面波(SAW)加速度计的悬臂梁在外施待测加速度的作用下,常常会出现短暂位移振荡,进而引起声表面波谐振器(SAWR)谐振频率的振荡变化.本文分析了悬臂梁式SAW加速度计在高敏感、欠阻尼工况下SAWR信号的动态特征,提出了一种实时性较强的待测加速度值测量方案,并对该测量方案进行了必要的误差分析.     

基于调谐滤波检测的光纤光栅压力传感器􀀁

本文将波登管的压力增敏作用与光纤光栅悬臂梁调谐技术相结合,采用光纤光栅调谐滤波检测方法,设计了一种高灵敏度光纤光栅压力传感器,在０－１２ＭＰａ的压力变化范围内,光纤布拉格光栅中中心波长的改变与压力成良好的线性关系。获得了压力灵敏系数为－１．７９＊１０＾－４／ＭＰａ,比裸光栅提高了两个数 ;借助高灵敏度的光纤光栅可调谐波波器,压力测量的分辨力可达０．０１５ＭＰａ。     

单侧限位悬臂梁碰撞系统的动力学实验研究

对构造的单边碰撞悬臂梁系统进行实验的定性研究,在基础激励实验中,变换多次激励频率,通过加速度传感器测量悬臂梁测点的响应信号,并通过力传感器测量得到限位器与柔性悬臂梁之间的碰撞力.通过Matlab软件对实测响应的时、频域分析处理,观察到系统复杂的周期、概周期、混沌等多种运动形式,并发现其中运动形式变化的区间存在突变.尝试对实验时域数据计算最大Lyapunov指数,以进一步验证其中混沌的存在,进一步发现了混沌响应下末端加速度响应与碰撞力的传递函数具有频响函数特征.实验研究体现了非线性动力学现象,也对分析应用混沌运动的实验结果提供了一个新视角.     

双悬臂梁式光纤Bragg光栅位移传感器

位移测量装置利用测量杆通过楔形块作用在固定于底座的等强度悬臂梁上,其中,光纤Bragg光栅粘贴于其中一块等强度悬臂梁外表面的中心线处。在测量中,当测量杆产生位移时,会带动楔形块产生相应的位移,并促使等强度悬臂梁的自由端产生扰度变化,从而导致粘贴于等强度悬臂梁外表面的光纤Bragg光栅产生波长移位。实验表明,当位移增加或者减少时,位于中心测点的光纤Bragg光栅的实验灵敏度分别为正行程0.015nm/mm,反行程为0.014nm/mm,重复性误差为2.2%;正行程的线性度为0.99728,反行程的线性度为0.99684,迟滞为0.0626%FS。     

悬臂梁式SAW加速度计差频信号系统分析与设计

鉴于现有声表面波(SAW)器件的制作工艺和技术水平,进一步改进了SAW加速度计的设计方案。尽管改进方案降低了一些灵敏度,但容易使实际制作的一对SAWR具有尽可能相同的频率响应特性,进而把实现其抑制温度干扰的优点落实到了工程实处。由于改进方案浮动零点SAWR的谐振频率相对固定,因而便于借鉴无线通信理论的现成技术成果,进行混频和差频滤波电路设计。     

基于双霍尔传感器的磁性小球悬浮控制系统研究

本文设计并实现了一种基于双线性霍尔传感器结构的磁性小球悬浮控制系统,在电磁驱动器底端及顶端中心位置各同向布置一个线性霍尔传感器,通过传感器信号调理电路,将两路传感器的输出信号作减法处理,消除了电磁驱动器磁场对传感器输出信号的影响。试验表明,磁性小球到电磁驱动器底端距离为16.46~42.46 mm时,调理电路输出电压值与磁性小球到电磁驱动器底端距离的负三次方成正比。基于PID控制策略,设计了一个磁性小球悬浮控制系统,选取合适的PID控制器参数,试验表明,系统的超调量和响应速度能够符合设计要求,磁性小球实现了在25 mm位置处的稳定磁悬浮,系统的位置控制精度达到±0.125 mm。