FBG应变传感器标定过程中的不确定度研究

为实现光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器静态的性能测试和试验分析,设计了一种量程为700×10-6的FBG应变传感器标定装置对其进行校准实验.通过运用最小二乘法对解调仪中的中心波长和计算得出的应变量进行拟合,得到FBG应变传感器的静态标定系数,并分析标定装置的不确定度大小.结果表明:该FBG应变传感器标定装置合成不确定度是2.55×10-6,标定得出的FBG应变传感器的灵敏度1.37 ×10-3nm/10-6,线性度为99.72％,满足FBG应变传感器的标定要求,该传感器能够运用于工程实际中.     

基于CAE仿真和矩阵标定的汽车零部件载荷测试方法

针对结构形状及受载复杂的汽车零部件的载荷测试,采用矩阵标定方法进行载荷测试.根据CAE应力仿真结果确定应变贴片位置并利用CAE方法模拟试验矩阵标定过程,确定可行的试验矩阵标定方案;开展试验矩阵标定和路谱采集,得到试验标定矩阵和应变历程并计算零部件的载荷.以某款汽车后悬架拖曳臂标定为例阐述标定过程,并验证该方法可行.该方法能提升复杂零部件的载荷测试、动力学载荷分解和疲劳试验精度.     

压磁式传感器的结构优化与静态标定

为了保证所研制的压磁传感器在安全工作条件下质量最轻,基于ANSYS14.0的优化平台,完成了对压磁传感器体积的优化设计,并进一步研究了各优化参数的敏感性;其次,对传感器的主要静态性能指标进行了标定;然后在不同预载荷,不同测力范围,不同励磁频率条件下对传感器的重复性,线性度和灵敏度进行了实验分析与研究,最后,工业应用验证了该传感器使用周期长,检测信号稳定不失真,检测精度高,为冷轧带钢板形闭环控制奠定了基础。     

FBG位移传感器的标定与不确定度分析

为了提高光纤Bragg光栅(FBG)位移传感器标定精度和实现自动标定,设计一种量程为18 cm的FBG位移传感器校准装置对FBG位移传感器进行在线校准.通过对FBG解调仪测量的波长量和计算得出的位移量进行最小二乘法拟合得到FBG传感器的静态标定系数,并对标定装置和传感器进行不确定度评定.实验结果表明:FBG位移传感器标定平台标定得到FBG位移传感器的灵敏度为0.0145 nm/mm,线性度为99.87％,重复性误差为0.082％,校准装置的测量不确定度为0.11 mm.     

创伤手指康复外骨骼手关节力传感器研究

为使创伤手指康复外骨骼手能够反馈手指的力觉信息,根据应力测量原理设计了外骨骼手基关节二维力传感器.应用ANSYS软件对传感器弹性体进行了有限元分析,针对手指弯曲和内收/外展两个方向研究了传感器的应变原理,设计了传感器信号采集电路,并对传感器进行了静态标定.传感器在手指弯曲方向具有0.325 V/N的灵敏度和1.4%的线性度,在手指内收/外展方向具有0.346 V/N的灵敏度和2.9%的线性度.实验结果表明传感器能够满足康复外骨骼手系统的要求.     

拉-压力传感器线性度的有限元分析

采用有限元法对应变式拉压力传感器弹性元件进行分析。用此法不仅可以得到弹性元件的应变分布特性 ,确定最大应变区的位置 ,而且可以得到力与应变的一元线性回归方程 ,分析出传感器的线性度。分析结果表明 ,此传感器的线性度很好 ,能满足使用要求。用实验方法对此进行了验证 ,结果表明 ,有限元法是传感器结构分析的有效工具     

一种基片式光纤光栅应变增敏传感器

针对传统裸光栅直接粘贴式应变传感器应变灵敏度小的缺陷,提出了一种基片式光纤光栅应变增敏传感器,通过设计杠杆增敏结构的封装基片实现对光纤光栅的应变增敏.该传感器具有较大的应变放大机制,其测量精度与稳定性超过了裸光纤光栅.建立了该传感器的理论感知模型,并进行了与有限元仿真分析.由等强度悬臂梁标定实验可得该传感器实际应变灵敏度为6.122 pm/με,与理论结果和仿真结果一致,且线性度达到0.99998.通过动态激振实验对该应变增敏传感器的动态响应进行研究,实验结果表明该传感器能够在0～100 Hz范围内保持一致的增敏效果,能够良好的跟踪动态应变.该传感器在大型机械装备的健康监测与故障诊断方面具有良好的应用前景.     

电工钢片磁化曲线无损检测传感器研究

针对一种电工钢片磁化曲线无损检测传感器进行研究,该传感器利用磁通测量线圈和磁位计分别检测电工钢片特定区域的磁通和磁势,实现钢片磁化曲线的无损检测.为了实现传感器的优化设计,利用ANSYS软件对传感器进行二维和三维仿真实验.同时,通过仿真实验获得不同励磁载荷情况下磁通测 量线圈和磁位计的仿真测量值;对检测到的信号进行曲线拟合,求得被测电工钢片的基本磁化曲线.仿真实验验证了该传感器检测方案的正确性和优化设计的可行性,并为实际应用提供了根据.     

电涡流汽车空调压力传感器弹性元件的优化设计

针对汽车空调压力线性测量的要求,分析了现有产品及相关成果,提出了电涡流测量方案;设计了集被测体、电感线圈和处理电路为一体,独立的电涡流汽车空调压力传感器的弹性元件;继而分析了弹性元件的结构、工艺和材料,并从理论计算、有限元分析两个方面对弹性元件的工作状态进行计算、模拟;最后实验测得该传感器传感器具有很高的灵敏度(151mV/0.1MPa)和线性度,从而验证了设计的合理性和正确性.     

压阻式微压力传感器结构参数设计

在研究压阻式微压力传感器的结构参数的基础上,根据传感器的灵敏度与线性度特点,设计了一种量程为200 kPa的微压力传感器.在满足计算要求的条件下,对该传感器的每一个参数进行ANSYS仿真;并根据灵敏度、线性度及制作工艺的难易程度选择这些参数的最佳值.仿真结果表明,该设计方法对微压力传感器的研制具有一定的参考价值.     

基片式光纤光栅传感器应变传递分析与试验

为研究基片式光纤光栅传感器传递效率,建立了应变传递模型,对基片式光纤光栅传感器与裸贴式光纤光栅传感器进行了对比试验,得到了传感器中心波长与挠度关系曲线,试验结果表明：基片式光纤光栅具有良好的线性度,应变灵敏度为0.822 pm/10－6,应变传递效率可达89.4%。利用ANSYS有限元软件对基片式光纤光栅传感器进行应变传递分析,有限元分析结果与试验结果一致,证明了模型和计算方法的有效。提出铍青铜基片式封装形式,并建立ANSYS模型,对其传递效率进行计算,计算结果表明：铍青铜封装应变传递性能一般,但对光纤光栅具有良好的防护性能。     

液压阀电涡流位移传感器的研究

检测液压阀芯位移的耐高压差动变压器式位移传感器频响低,不能满足高频响液压阀的需要,电涡流位移传感器不耐高压,且温度漂移严重难以在液压阀中使用,提出一种新型耐高压电涡流位移传感器的结构,建立了数学模型,进行了理论分析和磁场有限元仿真工具进行了仿真;理论分析和实验结果表明:该位移传感器具有良好的线性、工作量程大,可有效应用于高压环境下阀芯的位置检测。     

基于八角环二维力传感器抓取力控制研究

设计了一种小型八角环二维力传感器,利用ANSYS仿真软件对传感器进行了有限元和应变节点分析,通过传感器静态标定实验得到了标定解耦矩阵,解决了由于加工误差和应变计粘贴误差带来的力矩耦合问题.设计了二指平行手爪,搭建了基于力外环控制的夹持器系统.运用手爪测量了不同材料之间的最大静摩擦系数.实际的抓取实验验证了基于力比例控制的稳定抓取具有良好效果.     

表面粘贴式光纤光栅传感器的应变传递机理分析与实验研究

金属基底封装的光纤光栅应变传感器具有线性度高、重复性好、易标定等特点,在应用中由于光纤与基体不直接接触,测量的精度取决于粘结胶的特性.在分析FBG应变感知机理的基础上,基于力学仿真设计了金属基底结构,并建立了包含光纤光栅-壳体-粘胶层-基体的四层应变传递仿真模型,制作并利用悬臂梁进行了应变测试,取得了良好的实验结果且与仿真计算误差在0.5%以内.     

基于自旋阀的GMR 线性传感器的制作

利用退火技术制作出自旋阀型GMR线性传感器,传感器矫顽力低于0.01Oe,具有良好的线性,电阻条的宽度与传感器器线性范围和灵敏度直接相关,随着条宽减小,传感器器的线性范围增加而灵敏度降低,实验和理论计算的结果一致.     

微型高温压力传感器芯片设计分析与优化

基于弹性力学和板壳力学理论,分析了微型高温压力传感器圆形膜片的受力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;利用有限元分析方法,借助ANSYS仿真软件,对微型高温压力传感器应变膜进行了一系列的分析和计算机模拟,探讨了传感器圆形应变膜简化应力模型的合理性以及温度对应力差分布的影响,得到了直观可靠的结果,为微型高温压力传感器芯片设计和研发新颖的微型高温压力传感器芯片提供有力的依据.     

安全阀阀瓣传感器优化设计及实验研究

为解决生产装置长周期运行与安全阀年检之间的矛盾,安全阀现场检测技术越来越重要.在将弹簧安全阀阀瓣设计成传感器的思路基础上,进一步采用方形膜片传感器结构来采集泄放口的压力变化,从而实现安全阀运行状态参数的检测.进行了结构优化设计,得到高响应传感器的设计方案,通过现场排放实验验证,表明新阀瓣传感器满足安全阀基本性能要求,同时也具有现场检测功能.     

液体流量标准装置中调节阀后流速分布研究

为了解决调节阀对管道中流体的扰动问题,采用皮托管取压的方式对调节阀扰动后的流速分布进行了研究。通过改变皮托管沿管道径向深入管道的距离,对距离调节阀各管径处的水流流速进行了测量,得到了各距离的流速分布图。结果表明,10倍管径长度的直管段还不能够完全将调节阀扰动后的水流流速分布转变成以管道中心线为中心的对称流速分布。该试验结果为计量检定标准装置的设计、流量计的检定和校准等奠定了基础。     

SO I 单晶硅压力传感器模拟计算与优化设计

利用有限元分析方法，借助ANSYS软件，对SOI单晶硅压力传感器进行一系列的分析和计算机模拟，探讨了传感器应变膜在固定宽度或固定面积条件下，宽长比对理论输出的影响，以及应变膜厚度对理论输出的影响，给出了设计应变膜的优化方案；并对根据模拟结果首次制作的SOI单晶硅压力传感器进行了测量，结果与理论值符合得较好。     

基于ANSYS的在线屑末传感器特性研究

滑油中金属屑末的数量和种类反映了发动机润滑部件的磨损情况,对其进行监测可以预测早期故障和减少维修费用。为了获取在线屑末传感器的输出特性,采用电磁感应原理对不同种类金属屑末的检测机理进行研究。利用ANSYS软件建立传感器模型,着重分析了滑油中不同尺寸金属屑末的感应特性。建立了不同种类金属屑末的尺寸与传感器输出信号的映射曲线,为传感器的标定提供了理论依据。采用标准金属屑末进行了传感器输出测试,实验结果表明传感器的输出与金属屑末半径的幂函数成正比。