用于动高压测量的压电型压力传感器

本文介绍的是采用聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜测量8~#工业雷管爆炸后的压力场。研究表明:8~#工业雷管(纸壳)轴向压力高于径向压力。PVDF压电传感器是一种适应性较强的传感器,它能广泛地用于爆炸力学、高压物理的测量中。目前可测至10GPa。     

基于PVDF的新型高速公路压电动态称重传感器

针对高速公路车辆超载严重的问题,提出了一种以压电薄膜聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)为敏感元件的新型高速公路压电动态称重传感器.分析了该新型传感器的工作原理,采用有限元分析软件ANSYS建立了传感器的机-电耦合模型,模拟得出了单片PVDF、双片PVDF串/并联情况下产生的电荷量.针对该传感器设计了一种简单调理电路,使PVDF的高阻抗输出变为低阻抗输出,并对所采集的电信号进行有效的放大.为验证该压电传感器方案设计的可行性,进行了室内试验和小型乘用车现场动态实测.试验结果表明,压电传感器具有较高的灵敏度,可以对车重进行实时检测和数据分析.     

呼吸信号检测用PVDF压电薄膜传感器设计

针对呼吸信号对人体的重要性,研究设计了一种基于PVDF压电薄膜的呼吸传感器,阐述了该呼吸传感器的设计与制作过程。根据呼吸信号特点,设计了相应的信号调理电路,通过检测人体呼吸过程中口鼻之间的气流对PVDF压电薄膜的弯曲变形,获得了稳定的呼吸信号。采用小波软阈值对原始信号去噪,通过设置波峰电压阈值与相邻两波峰间的时间间隔来准确确定波峰,统计了受试者的呼吸次数。实验结果表明基于该PVDF压电薄膜传感器组成的检测系统能够测得稳定的呼吸信号。     

压电传感器的测量特性研究

本文根据W.Mahr,G.H.Gantschi在国际传感器学术会议上的发言材料和R.Kail及W.Mahr的《压电测量仪器及其应用》,就使用电荷放大器的压电传感器及其在测量应用里的特性综述如下。     

新型压电扭矩传感器动态特性研究

用动力学理论对压电扭矩传感器的动态特性进行分析，建立了扭矩传感器的数学模型，并推导出幅值误差的计算公式，指出该压电扭矩传感器不但能测量弹性力矩，且能感知一部分惯性力矩。最后采用冲击响应法对该扭矩传感器固有频率进行了测量，结果表明传感器的固有频率大于12kHz，满足设计要求。     

基于压电传感器的旋转机械振动信号测试技术

本文给出一种基于压电传感器的旋转机械振动信号测量系统设计方法,为消除信号处理电路对振动信号频率特性的影响,提出一种基于神经网络的信号处理电路频率特性建模方法,根据该模型对测量通道进行在线补偿,大大提高了信号测量的精度。     

PVDF薄膜传感器滑动信号的积分简化识别算法

将PVDF压电薄膜作为传感元件,设计滑觉传感器模块,用于反馈机器人抓取时物体的相对滑动状态感知。针对其触觉、滑觉信号难以区分的问题,分析了现有方法的缺点和局限性,设计了一种基于积分简化的滑动信号识别算法,将信号曲线与坐标轴围成的面积作为考量标准,可实时、高效地识别滑动信号,通过试验验证了算法的可行性。研究表明,当信号的δ值超过40%时即可视为产生了滑动。该算法可以为实现机器人末端执行器柔顺抓取技术中的滑觉检测提供参考。     

测量内部应变的新型压电传感器

本文介绍的新的应变传感器是由一片或多片石英压电晶体组成,安装在圆柱形金属壳内。依靠预压螺钉,将传感器安装在一定深度的小孔内,实现对机械结构或工件内部纵向或横向应变的测量。实验表明,传感器所测应变与结构所受外部力或压力相关。传感器的工作温度达400℃。     

基于压电增益特性进行梁中缺陷的识别

驱动元件PZT片和传感元件PVDF膜粘贴于自由梁表面,通过测试压电增益,试验获取梁中不同缺陷尺寸下的固有频率,根据固有频率的变化,实现缺陷的识别,梁中的缺陷采用等效线性弹簧模拟,描绘出不同模态下刚度与缺陷可能位置曲线,根据曲线的交点,得出缺陷位置与尺寸,相比于实际的缺陷位置与尺寸,自由梁弯曲激振下识别的结果满足一定的精度。     

基于PVDF的足底测力系统研究

为实现人体不同路况运动过程中的步态识别,研制出一种便于穿戴的鞋垫式足底测力系统。以PVDF压电薄膜为传感材料,设计足底传感器。采用由电荷放大电路、滤波电路及电压放大电路组成的信号系统对传感器输出信号进行采样及处理,进行了电荷放大电路中的反馈电阻与反馈电容的实验测试选型分析研究。进行了平地行走、楼梯行走及斜坡行走的实验,实验表明,该足底测力系统具有良好的灵敏度与测量精度,并且采用PVDF内嵌在鞋垫的结构,使得测力系统适用于不同模式行走运动的检测。     

PVDF压电式谐振传感器在密度测量中的实验研究

密度测量在现代生产生活中占有很重要的地位,因此研究出能够快速精确测量密度的方法会极大地改善生活和生产质量。现利用聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的压电效应和逆压电效应制成薄膜压电式谐振传感器,用于气体或液体的密度测量,从而得出传感器谐振频率与被测气体和液体密度之间存在的关系。从实验和分析结果看,该谐振传感器可用于气体或液体的密度测量,且测量结果具有较高的分辨力。     

基于电容分压法的配网线路智能电压传感器

配网线路电压的准确测量是配网故障检测和诊断的前提。根据导线对地的分布电容及传感器与导线之间的分布电容,构建了输电线路电压测量模型,分析了测量电容、杂散电容、导线对地电容的变化对测量结果的影响,提出了测量电容的选取原则;结合现场应用情况,分析了配网线路敷设高度、环境温湿度和安装点到杆塔距离等因素对测量结果的影响,提出了智能电压传感器的设计及安装原则。最后通过模拟实验和现场试验验证了测量模型的正确性及各影响因素对传感器测量结果的影响。其有望在配网电压测量领域大面积应用。     

基于压电式传感器的强夯振动测试分析(英文)

以山西大学城某新校区工程场地为例,对该场地强夯振动影响以及隔振沟的隔振效果进行了测试,对比了有无隔振沟工况下强夯振动对周围建筑物的影响,研究了不同夯击能下强夯振动在黄土地区填方地基中的衰减规律及如何确定强夯施工安全距离,提出了该场地的加速度和振源距的定量关系。通过与现有标准、规范的规定进行比较,分析得出了强夯施工振动对相邻建筑物影响的评价方法。监测结果表明,隔振沟在强夯施工中减振效果好,隔振沟对强夯振动水平速度的衰减幅度高达75%,且在6 000kN·m夯击能下,强夯安全距离为30m。     

振动功率流测量方法的研究

研究梁结构中功率流的测量中分别用加速度传感器和PVDF传感器进行功率流测量.通过压电加速度传感器与PVDF传感器测量进行实验比较,结果表明,设计制作的正弦形状和余弦形状传感器是适用可行的.     

塔式起重机监控中无线复合传感器的设计

利用ZigBee无线技术和数据级融合算法设计了一种复合传感器,以监控塔式起重机的吊钩/吊臂运动的方向和速度.通过分析和试验表明,该复合传感器可靠性高,易实现编程,安装使用更方便,功耗低,满足了塔式起重机监控系统的要求.同时,解决了吊钩/吊臂的运行状态实时采集和布线难的问题,对塔式起重机的安全运行和准确吊装有重要的工程实际意义.     

Large field-of-view deformation measurement for transmission tower based on close-range photogrammetry

The loading capacity of transmission towers cannot be calculated accurately only by finite element analysis (FEA) method. Traditional displacement sensors and strain gauges are not suit due to larger measuring range. In this paper, a novel system based on close-range photogrammetry technology (CPT) is proposed for tracking the 3D deformation of transmission tower during loading test. Artificial markers are pasted on the deformation area before loading. The 3D coordinates of these markers are reconstructed by using CPT methods at each stage, and the coordinate systems of different stages are registered together by means of global transformation points. The whole field 3D deformation under different load level is then obtained by tracking the homonymous markers among different stages. It is helpful for further analysis of the failure mechanism and mechanical properties of steel structures. The effectiveness of the proposed system is demonstrated by retrieving a full-scaled transmission tower deformation during loading test. A feasible solution for improving the load carrying capacity of the tested transmission tower is discussed. Evaluation experiment results indicate that the proposed method could achieve accuracy of 0.1 mm/m.     

输电塔架承载变形的三维光学测量

考虑输电塔架结构复杂,需要做承载变形真型实验来检测塔架实际承载能力的问题,本文提出了一种三维全场变形光学测量方法来解决塔架真型试验中存在的大尺寸、大变形、多测点、三维变形、塔架承载形态保持时间短等测量难点.该方法基于工业近景摄影测量技术重建单个状态下塔架测点的三维结构,利用具有身份信息的人工标志点来实现不同状态测量结果的对齐.通过跟踪固定在塔架上的变形点,计算相应部位的位移来获取真型塔架在不同负载下的整体变形.精度评估实验表明,提出的方法测量精度优于0.1 mm/4 m;真型实验显示,测量结果能够为塔架结构力学性能分析和改进塔架设计提供有价值的参考数据.该方法具有现场工作量小、不干扰测量对象、量程弹性大等优点,能够满足各型塔架三维变形测量对效率和精度的要求.     

基于超声传感器和Kalman滤波的塔式起重机防碰撞研究

针对塔式起重机间的碰撞及其与周边建筑物碰撞事故频率增高的问题,提出了基于超声传感器和Kalman滤波的塔式起重机防碰撞方法,从传感器布置、障碍物定位和障碍物跟踪等方面进行了讨论。结果表明,该技术能够快速、准确地对障碍物进行跟踪,为操作者提供了预警信息,使塔式起重机能够安全、稳定的运行。     

光纤荧光温度传感器用于高压设备温度在线监测的研究

设计了一种基于荧光寿命的光纤温度传感器,用于高压开关柜触头温度的监测。采用稀土作为敏感材料,将其粘贴到被测体表面,实现了非接触测温。