小尺寸2D密闭腔气体摆特性的有限元分析

采用有限元法,计算了小尺寸2D密闭腔中点热源引起的对流场和温度场,从而验证和解释了小尺寸密闭腔内自然对流气体的摆特性。结果表明:(1)无论是在水平状态还是在倾斜状态,在浮升力的作用下密闭腔内自然对流气体的方向总是竖直向上,具有摆的特性;(2)热源两侧原来处在同一条等温线上两点的温度不再相等,倾斜10°时,温度之差为20K;倾斜20°时,温度之差为40K。微机械气流式水平姿态传感器利用这一特性可敏感倾斜角度。     

气体摆式倾角传感器敏感机理的有限元分析

解释了气体摆式倾角传感器的敏感机理。采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中两点热源引起的对流场。计算结果表明:在水平状态时,两热源处的气流速度相等,两热电阻丝上的电流相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两热源处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两热电阻丝上电流之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压。有限元计算方法为气体摆式倾角传感器的优化设计,开辟了一条有效的研究途径。     

气体摆式倾角传感器流场影响因素分析

理论分析了密闭腔中自然对流气体稳态下的温度场和速度场对热敏丝的影响,给出了热敏丝电阻随温度和速度的变化关系。利用ANSYS软件计算了二维密闭腔体中点热源引起的速度场和温度场,并用流场计算结果定量分析了倾角变化时热敏丝电阻的变化。结果表明,热源所产生的温度场对热敏丝电阻的影响比速度场大近3个数量级,即对热敏丝电阻的变化起决定作用的是温度场而不是速度场。实验表明,电桥输出电压变化规律与数值计算结果基本一致。     

气体摆式倾角传感器流场影响因素分析

理论分析了密闭腔中自然对流气体稳态下的温度场和速度场对热敏丝的影响,给出了热敏丝电阻随温度和速度的变化关系.利用ANSYS软件计算了二维密闭腔体中点热源引起的速度场和温度场,并用流场计算结果定量分析了倾角变化时热敏丝电阻的变化.结果表明,热源所产生的温度场对热敏丝电阻的影响比速度场大近3个数量级,即对热敏丝电阻的变化起决定作用的是温度场而不是速度场.实验表明,电桥输出电压变化规律与数值计算结果基本一致.     

气体摆式倾角传感器流场影响因素分析

理论分析了密闭腔中自然对流气体稳态下的温度场和速度场对热敏丝的影响，给出了热敏丝电阻随温度和速度的变化关系。利用ANSYS软件计算了二维密闭腔体中点热源引起的速度场和温度场，并用流场计算结果定量分析了倾角变化时热敏丝电阻的变化。结果表明，热源所产生的温度场对热敏丝电阻的影响比速度场大近3个数量级，即对热敏丝电阻的变化起决定作用的是温度场而不是速度场。实验表明，电桥输出电压变化规律与数值计算结果基本一致。     

肌肉注射维生素B12缓解食欲不振1例

论述了气体摆的机理,分析了密闭腔中自然对流气体的浮升力及浮升力与温度变化的关系式.该文给出了二维微机械气体摆式加速度计与倾角传感器的结构原理和信号处理电路,并通过对实际制作的两维微机械气体摆式加速度计和倾角传感器样机进行测试.结果表明,在±7 g和±25°时,两维微机械加速度计和微机械倾角传感器的非线性度均小于1%FS.     

微机械热对流倾角仪温度补偿技术研究

介绍了微机械热对流倾角仪的工作原理和结构设计,利用有限元分析软件,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中点热源引起的对流场和温度场,提出了环境温度对热对流倾角仪影响的模型。根据仿真结果,在电路中增加了加热丝恒定温度控制电路,建立了基于软件的环境温度补偿算法,实现了对温度影响的补偿。经测试,环境温度从-40℃变化到60℃时,倾角仪0°输入的温度稳定性为0.07°,10°输入的温度稳定性为0.02°。     

全方位气流式倾角传感器结构及信号处理技术

采用热敏电阻作为热源和敏感元件,在密闭腔中使气体产生自然对流,利用硬件电路和软件补偿技术将载体的姿态信号提取并进行处理,从而实现载体在任意偏航方向时与水平面倾斜的全方位姿态测量。研制出测量范围为±45°、非线性度小于0.5%FS、分辨率小于0.01°、响应时间小于50ms的全方位气流式倾角传感器。     

带摆镜的二维扫描制冷红外光学系统设计

带摆镜的像方扫描光学系统通常只在一维方向扫描成像,当摆镜在二维方向摆扫成像时,摆镜方位俯仰耦合运动带来的对光轴指向、光斑尺寸、成像性能等影响不能忽略。分析了不同的摆镜扫描光学系统的基本形式,并对像方摆镜扫描光学系统二维摆扫带来的影响进行了分析。对内轴为方位、外轴为俯仰的像方摆镜在不同的二维摆扫角度下的入射光轴指向和窗口处光斑尺寸进行了理论计算,提出了二维像方摆镜扫描光学系统设计与分析方法。利用Zemax建立了二维像方摆镜扫描光学系统模型,仿真分析了不同方位俯仰摆扫角度下的成像性能、光轴指向以及窗口挡光情况。在不同方位俯仰角度下,光学系统在17 lp/mm处MTF均大于0.4,窗口极限挡光小于21.4%。     

动态气流式倾角传感器的结构及信号处理技术

采用热敏电阻作为热源和敏感元件,在密闭腔中使气体产生自然对流,利用硬件电路和软件补偿技术将运动载体的姿态信号提取并进行处理。研制出测量范围为±30°、非线性度小于1%FS、分辩率小于0.01°、响应时间小于80 ms的动态气流式倾角传感器。     

转动腔体中射流特性的有限元分析

论述了采用有限元法分析转动腔体中射流特性。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时二维腔体中由喷嘴喷出气体的流场。结果表明,腔体静止时,射流速度沿腔体中心轴对称分布,腔体中心轴上的速度最大,两侧流速逐渐减小,近壁处为零;腔体转动时,在哥氏力的作用下,射流中心发生偏转,流场相对于腔体中心轴不再对称分布,腔体中各点处的流速分布随角速度而变化,压电射流角速度传感器利用这一特性敏感角速度。     

气体摆式水平姿态传感器的结构及信号处理

研究了气体摆式水平姿态传感器的工作原理、结构、信号获取电路及补偿技术。采用铂电阻丝作为热源,在密闭腔中使气体产生自然对流,用硬件电路和数字化软件补偿技术提取载体姿态信号并进行处理。研制出测量范围为±45°,非线性度小于1%FS,分辨率小于0.01°的气体摆式水平姿态传感器。     

消除环境温度对倾角传感器性能影响的方法

在气流式倾角传感器的研制过程中,环境温度对传感器性能有不可忽视的影响。根据气流式倾角传感器的敏感机理和流动相似律,设计了一种温度补偿电路,使环境温度与传感器内部热源温度之差保持不变,从而消除环境温度对传感器性能的影响。试验结果表明,这种方法能够实时地对气流式倾角传感器进行补偿,有效地消除了环境温度对气流式倾角传感器性能的影响。     

弯曲通道长度及倾斜角度对雷电电磁场影响研究

为了得到弯曲通道雷电电磁脉冲场的分布特性,将电流微源偶极子进行水平分解和垂直分解,利用偶极子法对弯曲通道产生电磁场的表达式进行了推导.在此基础上就底部回击通道长度以及上部回击通道倾斜角度对地表电磁场的影响规律进行了相关研究.研究结果表明,弯曲通道的电磁场峰值主要取决于底部放电通道的长度,在中间场和远场区底部通道越长对应的电磁场幅值越小;而倾斜角度对近场区电磁场影响极小,在中间场和远场区电磁场幅值会随着倾斜角度的增加而降低,且距离越远倾斜角度对电磁场幅值的影响越明显.     

全方位气体摆式倾角传感器的结构原理

介绍了全方位气体摆式倾角传感器的敏感原理,并对几种敏感元件的结构设计方案进行了详细的分析。在影响传感器主要性能的基础上,比较了不同敏感元件的优劣,找出最合适的敏感元件结构设计,最后通过对实际制作的全方位倾角传感器进行测试,表明所介绍的全方位气体摆式倾角传感器的灵敏度达到0.1°,方位角测量范围达到360°,倾斜角度测量范围可达到25°,达到了预期的设计目的。     

基于流动相似理论的温漂补偿电路设计

环境温度对传感器的性能有影响,尤其是对气流式倾角传感器,由于敏感丝感受的是流场的变化,温度漂移更突出.该文根据气流式倾角传感器的敏感机理,利用粘性流体运动的相似理论,设计了一个补偿电路,该电路通过改变传感器内部热源的温度,使密闭腔内的流动在环境温度变化时保持流动相似,从而达到减少温度漂移的目的.试验结果表明,加上补偿电路后,电桥输出的温度漂移减少超过70%,此电路可减少环境温度对传感器性能的影响.     

三丝结构水平姿态传感器敏感机理的研究

采用有限元法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,计算了在不同倾斜状态下三丝结构敏感元件内的温度场和流场.计算结果表明,加热热电阻丝在敏感元件内形成一定的温度场和流场,倾斜时温度场和流场不再对称分布;在水平状态时两检测热电阻丝处的气流速度相等,两检测热电阻丝的电阻相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两检测热电阻丝处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两检测热电阻丝电阻之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压.有限元计算法为三丝结构气流式水平姿态传感器优化设计开辟了有效的研究途径.