立体网状静电传感器空间灵敏特性研究

提出一种全新的立体网状静电传感器,以克服现有静电传感器对流场内速度分布无法测量的不足。通过建立立体网状静电传感器的三维仿真模型,利用有限元分析法获得了立体网状静电传感器的灵敏度空间分布规律,并对其动态灵敏度进行了分析。结果表明:立体网状静电传感器具有局部敏感特性,对于管内颗粒分布比较敏感。而且由于其极棒间相互交错的特性,可以探测到颗粒的运动方向;传感器的动态灵敏度可以反映带电颗粒在各个极棒间的空间位置及其速度,即带电颗粒距离极棒交织点越近,速度越快,动态灵敏度越大。最后通过重力输送颗粒实验,证明理论分析的结果与实验结果一致,从而为立体网状静电传感器实现颗粒流动参数测量提供了理论依据。     

航空发动机尾气静电监测及其信号特性分析

对尾气静电传感器在航空发动机气路状态监测中的发展和应用进行分析,描述了尾气静电监测原理和尾气静电传感器物理模型;在此基础上建立了其空间感应数学模型,得出感应信号输出的数学表达式并分析静电传感器输出信号的影响因素;搭建了该静电传感器的性能测试台架,以输出信号的主要影响因子作为实验中的自变量,进行了3组参数对比实验,根据实验量化结果分析完成了对所获得数学表达式的验证。实验结果表明,粒子运动速度、带电量、相对运动位置是影响静电感应信号输出的主要因素。     

阵列式静电-电容传感器灵敏度特性研究

结合静电和电容传感技术各自的特点,提出了阵列式静电-电容传感器用于气固两相流中固相颗粒的局部速度、局部浓度以及局部流量测量。利用静电极片阵列与电容极片阵列获取管道内颗粒的速度分布与浓度分布,进而计算出颗粒的局部流量。该阵列式传感器参数测量的准确性直接取决于它的空间灵敏度分布特性。对静电极片阵列和电容极片阵列的灵敏度特性进行了研究。首先,建立了静电极片阵列的三维静电场模型,通过有限元法分析静电极片阵列的结构参数(电极长度、电极覆盖角等)对传感器灵敏度特性的影响;然后根据电磁场理论建立电容极片阵列的数学模型,并对其进行数值计算,研究管道厚度、管道介电常数、电极覆盖角等参数对传感器灵敏度特性的影响;最后搭建了传动带装置进行了实验研究,实验结果证实了模拟结果的准确性,为阵列式静电-电容传感器的优化设计提供理论依据。     

用非线性逆滤波改善传感器动态特性的研究

在测量系统中许多传感器存在着严重的非线性静态特性和响应滞后的动态特性，当被测量对象的变化率高于传感器的响应速度时，测量结果与真值之间存在较大的误差。为了补偿这个测量误差。采用了一个由无限响应的IIR滤波器和静态非线性环节构成的非线性滤波器去减小误差。IIR滤波器的系数通过实验数据得到，它是传感器的动态逆模型；非线性静态环节采用模糊小脑神经网络(FCAMC)实现。并通过对热敏电阻动态测量误差的补偿，验证了该方法的有效性。     

信号滤波和传感器特性对相关测速影响的研究

本文介绍在测量管内流动的高温烟气流速的实验中采用FIR低通数字滤波器方法可以排除干扰信号的影响的研究,实验结果证明,经过滤 处理后的信号互相关函数的图形不会出现大小相当的多个峰值,符合理论分析的结果;其次,本文还介绍了用热电偶和压力传感器采集的烟气温度和压力脉动信号,分析了传感器特性对相关测速的适应性。     

静电传感器灵敏场有限元仿真研究

静电传感器灵敏场分布不均匀，致使传感器的输出受流型影响，导致较大的测量误差。本文基于点电荷思想建立了圆环状静电传感器的三维静电场数学模型，并应用有限元法进行了数值求解。系统地分析了圆环状静电传感器结构参数（电极的长度、绝缘管段的厚度、屏蔽罩的长度以及半径等），材料特性以及场域介质分布对静电传感器灵敏场分布特性的影响。旨在为实现静电传感器灵敏场的均匀分布和结构优化提供理论依据。     

静电电位传感器的设计

设计了一种新本型的接触式静电电位传感器,介绍了其设计原理、测试系统校准方法.使用该传感器对人体静电电位进行测试实验,结果显示其运行稳定,测试数据准确,达到了设计要求.     

阵列式静电传感器结构设计与优化研究

气固两相流广泛存在于自然界和工业生产过程中,利用阵列式静电传感器感应成像系统可以对两相流的流型、截面分布等信息进行可视化监测,进而得到其流动特性、运输效率、安全状况等情况,对于两相流体的理论研究以及相关生产过程的安全化、高效化和实时控制等具有重要意义。本文提出了一种新型的阵列式静电传感器结构,通过有限元方法分析静电传感器敏感场特性,进而验证传感器的结构参数对测量结果的影响;建立了两相流流动的仿真模型,通过对比传感器不同结构参数下的敏感特性,对相关参数进行优化,对提高静电成像系统的成像精度与准确度具有重要意义。     

聚合物全息传感器的光热效应及其可调谐滤波特性

为改善光学可调谐滤波器的不足——无法满足非接触、无机械部件、无外部电路驱动,研制了还原氧化石墨烯纳米粒子掺杂的光致聚合物,并记录了全息体光栅。在光致热效应下,该光栅的衍射光谱能够产生相应的波长快速移动,从而调谐输出光波长。试验优化了纳米粒子的最优掺杂比例,并对比测试了光热可调谐滤波性能。结果证明,基于光致聚合物的全息体光栅能够快速、大范围、可逆的调谐衍射光波长,实现滤波器的能力。     

磁传感器偏航角诊断滤波方法研究

在磁干扰环境中,磁传感器解算的飞行器偏航角会出现偏差。针对磁干扰导致的估计误差问题,面向模型不确定性飞行器系统,提出了基于非线性扩张状态观测器的磁传感器偏航角诊断滤波方法。该方法首先设计了一种双参数型非线性扩张状态观测器,降低了参数复杂性;然后基于该观测器设计改进型观测器残差法,对磁干扰数据进行诊断过滤;最后,设计了基于误差预测的改进型互补滤波器,通过融合滤波进一步抑制磁干扰。静态仿真实验结果表明,本文所设计的诊断过滤方法数据匹配率超过94%,融合滤波结果相位超前且更为平滑;动态飞行实验结果表明,该诊断滤波方法有效抑制了磁干扰对四旋翼飞行器偏航角估计的影响,增强了飞行器的稳定性和抗磁扰能力。     

MOSFET静电场传感器电场-电流特性的研究

MOSFET静电场传感器是一种固态传感器,没有任何机械移动部件。文中研究了MOSFET静电场传感器的电流-电压特性和电流-电场特性。在给定的电场下,电流-电压特性曲线分为了两部分:非饱和区和饱和区。当MOS-FET静电场传感器工作在非饱和区时,漏-源电流的变化量ΔIDsat与测量电场成正比。但MOSFET静电场传感器工作在饱和区时,漏-源电流的变化量ΔIDSat与测量电场成非线性关系。但是,当测量电场比较小时,漏-源电流的变化量ΔIDS与测量电场成正比。     

汽车废气氧传感器软测量模型

汽车废气氧(EGO)传感器模型是实现发动机空燃比闭环控制的关键技术之一.传统采用的继电器模型,存在一定的不足.采用实验建模的方法,建立了过量空气系数、温度与输出电压之间的软测量模型.利用三段和法对模型参数进行初步估计,得到参数的粗略值,然后利用粒子群优化算法,寻找最优参数,并对所得结果进行检验.仿真结果表明:该软测量模型结构简单,预测精度高,可以用于空燃比闭环控制系统的仿真研究.     

电涡流传感器动态响应特性研究

为了提高磁悬浮轴承高频电主轴控制系统中电涡流传感器的动态响应特性,针对恒频调幅式电涡流位移振动传感器,分析了电涡流传感器的基本结构和工作原理,建立了电涡流传感器检测电路数学模型,分析了电涡流传感器动态响应特性与检测线圈谐振回路品质因数 Ｑ 的关系,提出了对电涡流传感器动态响应特性在不影响灵敏度和线性测量范围的情况下进行线性校正的方法,从而使电涡流传感器幅频响应带宽提高一倍甚至几倍以上,相位角的滞后量也可以大大减小,充分满足了对磁悬浮轴承高速转子进行位移和振动的非接触性监测的需要。     

一种新型静电场传感器的设计

介绍了一种新型静电场传感器的原理,以Cortex-M3为内核的STM32微处理器为控制核心,利用旋转来破坏所处的静电平衡状态,从而捕捉到其瞬态过程的信号变化,在通过对原始信号的运算放大、A/D转换,最终完成了标定所在当前区域的电场强度,同时机械磨损也大幅度降低。     

硅电容传感器中静电封接工艺技术的应用

对于新近发展起来的新一代结构型力敏器件,如硅电容力敏器件、电容型加速度力敏器件等,常规的静电封接工艺已无法满足其小间隙(间隙通常小于10 μm)封接的特殊要求,封接后会造成极板间的粘连,导致器件失效.文中结合电容传感器的结构特点,提出了一种小间隙,非粘连的静电封接工艺方法,确定了相应的封接温度、封接电压、封接时间的选择原则,论述了容性器件封接中的相关问题.该工艺已成功地应用于硅电容传感器的制作中,效果良好,对于结构型力敏器件的制作具有较强的实用价值.     

具有空间滤波的圆环扫描速高比计研究

本文对圆环扫描速高比计作了理论分析,提出采用空间滤波减少地物谱对速高比计的影响、提高速高比计精度的方法。所做的动态模拟实验表明方法是有效的。     

双面静电封接工艺在硅电容传感器中的应用

硅电容传感器由于其结构的精密性与灵敏性,常规的静电封接工艺已无法满足要求。封接后会造成其小间隙(间隙通常<10μm)极板间的粘连,导致器件失效。文中结合小间隙传感器的结构特点提出了一种双面同时封接的方法,并对封接相关参数进行了分析,确定了相应的封接条件。该工艺既解决了极板粘连问题又简化了工艺步骤,适合现阶段大规模生产的需求。     

双E型弹性体六维力传感器矩形梁Kalman滤波研究

双E型弹性体六维力传感器采用组合梁结构对空间6个方向的力和力矩信息进行探测,但其输出信号中不可避免地混合了噪声信号,譬如:电阻应变片通过电流后产生的热噪声,放大电路中电磁元件干扰,高温下弹性体蠕变产生的干扰等,严重地影响传感器的测量精度。为了有效地滤除系统量测噪声,提高传感器分辨率,以六维力传感器矩形梁为研究对象,根据正弦激励力响应与应变之间的关系,构建了系统量测方程。基于时间序列分析法,设计了有色系统干扰白化滤波器,建立了有色噪声系统状态空间模型,推导出有色噪声Kalman滤波公式。实例表明:滤波效果明显,稳定性强,减小了实际的滤波误差,有效地提高滤波精度。     

静电传感器在油液在线监测系统中的应用

将静电传感器技术运用到油液在线监测系统中去,对机械设备的磨损情况进行分析;研究了油液磨粒荷电机制,以及磨粒荷电量的影响因素;提出了一种改进的静电传感器测量模型,利用大型有限元分析软件ANSYS,对影响静电传感器性能的主要因素进行了仿真分析,并对传感器的结构进行了优化设计;研究了磨粒浓度与传感器测量电压之间的关系,运用静电传感器在线监测机械设备润滑油中磨损颗粒的荷电情况,得到设备磨损的监测结果,验证了静电监测方法的有效性。     

浅谈传感器的一般特性

传感器是一个完整的测量装置,是实现自动检测和自动控制的首要环节,它能把被测物理量转换为与之有确定对应关系的有用电量输出,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。笔者就传感器的定义、组成以及传感器的一般特性作了阐述。