石英音叉液体密度传感器的阻抗谱测量

阐明了石英音叉液体密度传感器的工作原理,制备了石英音叉液体密度传感器探头,设计了以AD5933为核心的石英音叉密度传感器的阻抗谱测量系统,主要包括阻抗测量电路、信号调理电路、量程自动切换电路,结合人机交互模块,可以实现参数设置、数据处理和显示。最后测试实验表明,该阻抗谱测量系统具有较高的精度和稳定性。     

应用石英音叉谐振器的智能温度传感器

为了实现高精密温度测量,设计了高性能数字温度传感器,该传感器由石英音叉谐振器,数字接口电路和基于现场可编程门阵列的传感器重置控制算法构成。依据石英晶体压电效应原理,对石英音叉谐振器的热敏切型和电极设置进行了研究;基于力学振动原理,导出石英音叉谐振器弯曲振动模式的微分方程;讨论了谐振式温度传感器的工作原理,提取出石英音叉温度传感器的特征参数并进行了非线性误差分析;采用光刻和侵蚀技术加工制作了石英音叉谐振器。该传感器的频率输出信号通过数字接口进入现场可编程门阵列,通过重置控制算法实现传感器的重置和现场自动校验。实验结果表明,在-20 ~140 ℃,该传感器的灵敏度可达65×10^-6/℃,测温分辨率为0.001 ℃,响应时间为1 s,测温精度为0.01 ℃。     

微悬臂梁结构的谐振式MEMS黏度传感器

文中研究了谐振方法测量流体黏度的测量机理,采用MEMS工艺设计并加工了微悬臂梁结构的流体黏度传感器芯片,芯片作为振动体采用电磁激励和压阻检测的方法进行粘度测量。设计了封装结构并搭建了实验系统,在室温环境20℃和25℃2个温度点下进行了4种有机流体的黏度测量。实验结果表明,微悬臂梁结构的谐振式MEMS黏度传感器具有响应速度快、微型化程度高、易于实现在线流体测量等特点,黏度的测量精度优于8%,较好地满足了流体黏度的工程测量需求。     

油液监测黏度传感器标定方法优化研究

针对黏度传感器存在的测试准确性不足的问题,基于黏度测量原理提出数据处理算法模型对黏度传感器进行标定,设计并搭建实验测试平台,在较大温度范围内进行流体的黏度测量,并对提出的标定算法进行了验证。结果表明：采用改进的标定算法模型对黏度传感器进行标定,提升了传感器的测量精度和稳定性,能够将黏度测量平均绝对误差控制在5%以内。设计的黏度传感器对油液黏度变化具有较好的响应和较高的灵敏度,较好地满足了流体黏度的工程在线实时测量需求。     

基于STM32的谐振式油品检测系统设计

为了克服传统发动机润滑油检测设备存在实时性差、体积庞大且价格昂贵等缺点,系统设计了一种基于STM32的谐振式油品检测系统。该系统以STM32为控制核心,利用石英晶体的压电特性和阻抗特性,采用石英音叉油液传感器来采集待测润滑油的黏度和密度。通过阻抗转换器采集石英音叉传感器发生谐振时的阻抗值,利用大数据分析润滑油黏度和密度与采集到的阻抗的关系,最终计算得出润滑油的黏度和密度。实际测试结果表明,在0～0.016 Pa·s黏度范围内,系统测量误差小于7%;在820～950 kg/m~3密度范围内,系统的测量误差误差小于8%。     

谐振式音叉密度测井方法与检测电路设计

在油井动态监测过程中,人们根据井下流体密度,辅以持水率和流量信息,可以计算出油井中不同层位的油、气、水分相产量,为地层资源评价、井下施工作业提供及时准确的依据。因此,井下流体密度的在线测量具有重要的意义。根据音叉传感器的谐振频率与音叉叉体上所粘附的液体的密度之间具有单调的函数关系,提出了一种谐振式音叉密度测井方法与检测电路设计。该方法不仅测量范围广(0.80～1.20 g/cm~3),而且测量精度高(±0.03 g/cm~3),可以满足油田实际生产测井过程中对井下混合流体密度测量的要求。     

多参数科氏力谐振传感器测量数学模型分析

科氏力谐振传感器除能实现对流体质量流量进行精确测量外,还能对流体的密度、温度、体积流量及流体的黏度进行精确测定。该文主要对流体的质量流量、密度和黏度测量的数学模型进行分析,供此类传感器设计和应用时参考。     

落球式高黏性不透明流体黏度测量装置的设计

非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,而黏度是流体材料内摩擦的量度,是流体材料重要的物理化学指标之一。对高黏性不透明流体的黏度测量进行了深入的研究,采用落球法通过高精度高灵敏度的传感器以及可编程控制器(PLC)精确地控制,设计了落球式高黏性不透明流体黏度测量装置。通过对不同配比的流体磨料实验结果对比,验证了装置的可行性,进而为流体磨料的理论分析和实验研究提供了支持。     

用于液体测量的音叉结构设计及其谐振特性研究

音叉可用于测量液体介质密度、黏度,以及进行液位控制,具有精度高、可在线测量的优点,在生产中具有广阔的应用前景。文中介绍了谐振式音叉传感器的工作原理,提出了一种音叉的设计结构,利用正压电效应和逆压电效应实现了音叉的振动激励与检测。采用有限元方法分析了音叉固有频率与叉体长度等尺寸的关系,提出音叉谐振频率测量方法,最后通过试验完成结构验证。     

科里奥利质量流量计在线连续测量流体密度的理论分析

科里奥利质量流量计是一种直接测量流体质量流量的仪表，同时可在线检测流体密度，出于对其传感器结构优化设计的目的，建立了振动微分方程，其解可给出流体密度在线检测的依据，并给出密度与温度的对应关系，得出给U型管谐振频率的推导结果，并进行具体计算的验证。     

新型在线监测润滑油黏度和颗粒的复合传感器

为了同时实现对润滑油多信息的状态监测,开发了基于石英晶体微天平(QCM)的能同时监测润滑油黏度和磨损颗粒的复合传感器,并进行了传感器不同油温条件下的稳定性等系列实验。实验结果表明:该型传感器对润滑油黏度和磨损颗粒量的变化具有较高的线性响应和灵敏度,能准确测量润滑油黏度及磨损颗粒含量,且稳定可靠。     

在线黏度测量中的温度特性研究及其补偿

对一类智能应变黏度传感器的工作原理进行了阐述,解析了影响该传感器温度特性的因素.系统基于温度补偿和差分放大电路的集成实现传感器零漂温度校正,采用DS18B20-PAR单总线温度传感器进行温度测量和基于BP算法的神经网络进行温度补偿和校正,使得黏度传感器的输出信号为测量信号的单值函数,消除了温度的影响,试验结果证实提高了测量精度.     

基于振动法的在线监测润滑油黏度传感器测试

开发一种基于振动法的在线监测润滑油黏度传感器,在恒温和变温状态下,通过实验室和柴油机台架实验测试传感器对润滑油黏度的响应,温度对传感器的影响及传感器的稳定性。结果表明,该传感器对润滑油黏度变化具有较高的响应和灵敏度,能准确测量润滑油黏度,且稳定可靠。     

高精度功耗测量仪的设计

讨论了功耗测量的方法,提出了一种利用流体冷却设备的同时,测量相应功耗的功耗测量仪的结构设计、电路设计及相关的软件开发,分析了其基本工作原理、管路的损耗计算、传感器的安装位置的确定计算、热容比和流体密度对温度的变化的计算,以及相关的控制器的设计,信号调理以及标准4～20mA功耗信号的输出电路。     

磁流体动力学角速度传感器的温度特性分析北大核心CSCD

磁流体动力学角速度传感器基于磁流体动力学效应工作,导电流体置于旋转的磁场环境,切割磁感线产生感应电势。环境温度变化,会影响导电流体的黏度、电导率及磁通密度进而改变导电流体的响应状态,从而影响传感器的输出。文中从理论上分析了温度对传感器关键部件的影响,并利用MAXWELL及FLUENT进行耦合仿真,通过温度实验加以验证。结果表明:低频时导电流体的正温度效应小于永磁回路的负温度效应;中高频时,影响MHD角速度传感器表头温度稳定性的主导因素为永磁回路的负温度效应,为减小传感器温度漂移并进行结构优化设计提供依据。     

微型热敏剪应力传感器的温度补偿

微型热敏剪应力传感器在航空航天等领域有重要应用价值,然而基于热敏感原理的间接剪应力测量会引入流体环境温度的影响.结合热敏剪应力传感嚣的热交换模型,研究了流体环境温度变化的影响机理.分析了常用温度修正方法的应用局限性,设计了结合流体温度、从信号处理角度修正传感器输出的温度补偿方法,没有增加电路复杂程度,显著提高了测量精度.测试实验表明:当流体环境温度在10～20℃范围变化时,温度造成的输出信号偏移误差从原来的2％/℃降低到了0.5％/℃,证明了该方法的有效性.     

利用PSD测量流体密度

介绍了一种测量流体密度的新方法，即当被测流体流过振动管道时，振动管的共振频率会有所变化，此时利用一维PSD测量变化后的共振频率，并把测得的频率值输入到信号处理电路即可测得流体的密度。另外还着重讲述了测量系统的测量原理、PSD的检测电路、测量系统的实现过程以及系统标定等。最后通过该系统对不同浓度的食盐水测量的实验数据可以证明：利用一维PSD测量流体密度是一种精确且新颖简便的好方法。     

微石英音叉陀螺仪信号检测研究

本文简要阐述了微石英音叉陀螺仪的基本原理以及检测微石英音叉陀螺仪信号的方法,介绍了基于自行研制的石英音叉、根据相关检测原理而设计的驱动和检测电路,并给出了测试结果及分析.     

压电材料动态称重传感器的融合设计方法

针对压电薄膜传感器测量受温度影响较大、压电石英传感器价格昂贵的问题,提出将2条压电石英传感器嵌入4排压电薄膜传感器的融合设计方法,建立压电薄膜传感器的等效安装模型及温度补偿算法,利用压电石英传感器对各排压电薄膜传感器进行实时准确的温度补偿。通过MATLAB软件,在正弦波路面激励下,当车速为10～120 km/h,环境温度为0～40℃时,对1/4车辆模型进行动态称重仿真实验。结果表明,融合设计的称重误差均值控制在0. 97%以内,比4排压电薄膜传感器精度提高23倍多,比4排压电石英传感器价格降低3倍多,实现了车辆动态称重的高精度低成本检测目的,工程应用价值好。     

半固态镁合金数字黏度仪的研究与设计

介绍了一种半固态数字式旋转黏度计, 该仪器可以准确测量高温下任一温度和不同剪切速率的黏度.黏度仪转筒在转动时,在旋转的反方向上产生扭矩,扭矩传感器将扭矩转换为模拟电压信号,然后经A/D转换板放大再转换成数字信号输入到微机中,从而计算出半固态浆料的黏度值.数据处理时,采用了力矩和温度传感器,采集每个黏度值的同时也记录了相应的温度,而后将不是测量温度下的黏度值剔除,从而保留需要的黏度值.经过测试,黏度仪的测量精度、稳定性、软件的可操作性都达到了实际应用的要求.