基于嵌入式传感器TSA G115的塑料模型内部温度测量系统研究

论文学习了内部温度检测的文献,分析了声表面波谐振器的工作原理,建立了基于嵌入式声表面波传感器TSA G115的谐振型无源无线实体塑料模型内部温度测量系统。该系统由传感器、信号源、混频器、放大器、收发开关、单片机等硬件模块组成;软件系统包括激励发送、回波接收、谐振分析和频率温度计算等功能。最后,对所设计软硬件系统进行了温度实验测试,结果显示了测量系统的可行性及良好的应用发展前景。     

频率编码光纤环传感器设计与性能分析

为了提高传感器的温度和应力的分辨力,阐述一种新型光纤环传感器的结构和频率编码原理.利用不同长度的光纤环传感器具有不同谐振频率的特性实现传感器阵列的准频分复用.重点讨论了耦合系数及光纤环长度对传感器性能的影响,并对参数进行分析和选择.基于频率编码光纤环传感器的温度和应力测量原理,证明了温度的测量分辨力可以达到0.9℃,应力的测量分辨力也可达到1με.     

基于低温共烧陶瓷的无线无源双参数传感器特性分析

设计并制备了一种可应用于恶劣环境的基于LTCC(低温共烧)陶瓷的集成温度和压力的双参数传感器。温度变化使LTCC基底介电常数变化,引起LC谐振电路的谐振频率变化;压力使LC谐振电路的电容极板间距离减小,从而使谐振频率发生变化,然后通过无线磁耦合的方式读取传感器信号。在高温压力复合平台对传感器温度和压力特性进行了测试和分析。实验结果表明:测量的传感器谐振频率随压力成线性减小;在相同压力下,传感器谐振频率随着温度的升高而减小;温度升高会使压力传感器响应灵敏度提升。     

超声传感器特性参数测量

针对超声PT(process tomography)成像所使用的压电传感器应与激励源阻抗匹配的要求,采用导纳圆方法,剖析了压电传感器振子的谐振频率特性.自制水声收、发两用压电传感器,并采用相位跟踪法,设计了传感器参数测量电路.参数测量结果表明:当传感器振子处于自由状态下,其谐振频率和反谐振频率较低;处于夹持状态下,传感器谐振频率和反谐振频率较高,反谐振等效电阻阻值明显增加,达到12 kΩ.     

石英音叉传感器测量流体密度和黏度的研究

文中基于石英音叉传感器测量流体密度和黏度的理论,搭建了实验测试平台,验证了该传感器可同时测量流体密度和黏度的可行性.另外,实验测量了石英音叉谐振频率受温度影响的程度,为石英音叉传感器在更高温度下测量流体的密度和黏度提供温度校准依据.实验结果表明:当流体温度20～80℃变化时,石英音叉传感器测量5种流体密度的相对误差基本...     

谐振膜式密度传感器

设计了一种基于谐振理论的新型振膜式液体密度传感器,实现了液体密度的实时在线测量.谐振膜式密度传感器由谐振膜、激励单元、拾振单元和闭环控制电路与检测电路组成.传感器利用谐振膜与不同密度液体接触,液体密度与谐振膜等效质量具有相关性,而谐振膜等效质量的变化直接影响谐振膜的谐振频率,依靠检测谐振膜谐振频率来实时液体的密度测量.这种谐振膜式密度传感器制作工艺简单、信号稳定、测量精度较高.实验结果表明:谐振膜式密度传感器具有较高的重复性、灵敏度和测量精度,满足实时在线测量的要求.     

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。     

谐振式传感器的发展

本文介绍了各种有代表性的用于测量气体、液体密度、粘度、液位、流速、温度、测量力、压力和质量等参量的谐振式传感器,可供参考。     

便携式硅谐振式压力传感器数据采集系统

针对硅谐振式压力传感器的使用需要,设计了一种基于FPGA平台的便携式数据采集系统。在分析传感器工作原理的基础上,提出使用等精度测频法实现对传感器输出信号的高精度采集,并搭建了基于LabVIEW的自动测试平台。通过与标准频率计对硅谐振式压力传感器进行的对比测试表明,系统平均相对误差优于0.001%,能够满足使用需要,且大幅了减小系统体积,为智能化传感器和压力测量系统的搭建开发提供了平台。     

电涡流传感器谐振测量电路参数的优化选择

为了满足磁悬浮轴承系统高精度的位移检测要求,必须对位移传感器的测量电路参数进行优化设计。文章从电涡流传感器的原理出发,介绍了谐振检测电路的工作原理,分析了谐振检测电路各参数对灵敏度的影响,提出了谐振测量电路参数优化的方法,利用这种参数优化方法来提高电涡流位移检测传感器的灵敏度简单、切实有效。     

一种无线无源低温传感器的设计与测试

设计并制作一种可应用于低温环境的无线无源温度传感器。传感器的基板材料为玻纤增强环氧树脂(FR4),中心频率为2.4 GHz。利用微波传输原理,通过监测传感器的谐振频率变化实现温度的测量。经过理论计算和高频结构仿真软件(HFSS)确定了传感器的物理参数,通过搭建低温测试系统实现了传感器在低温环境下的测试。实验结果表明在0~-40℃的温度范围,传感器的谐振频率与温度成线性变化关系,谐振频率由2.366 GHz增大为2.382 GHz。对传感器进行3次重复测试,证明了传感器具有好的重复性。传感器绝对灵敏度为401.67 k Hz/℃。实验结果证明了传感器设计的合理性和测温的可行性。     

基于圆柱谐振腔的射频接近传感器的研究

为满足接近距离的高精度测量要求,设计了一种采用圆柱谐振腔测量物体接近距离的新型传感器.给出了腔中E011谐振模的电磁场,导出了接近距离计算公式;讨论了谐振腔几何尺寸与工作频率之间的关系;建立了传感器系统模型.仿真结果表明精度达1 μm.该传感器不受温度、湿度、尘埃等环境因素影响,允许多个传感器安装在一起而彼此互不影响.可用于摩擦搅拌焊接机器人、汽车轴承套内外间隙监测,厚度测量等领域.     

基于PVDF传感器的高速圆度测量系统

针对机械加工行业圆度测量高速高效的要求,设计了一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的压电式位移传感器的高速圆度测量系统,利用此传感器高频响、高灵敏度、高信噪比的优势,通过与电荷放大器相结合,实现高速圆度测量.通过实验可知PVDF传感器测量频率响应在1200Hz以上,谐振峰频率在3000 Hz左右,解决了电感传感器在高速圆度测量中测量结果出现失真的问题.测量数据分析结果表明,此系统圆度测量误差可达到1 μm以内.多次测量证明,该系统测量结果重复性好、可信性高.     

压电激励谐振筒压力传感器的研究

本文首次提出压电激励单模态和双模态谐振式振筒压力传感器的不同实现方案;并从闭环系统证明,双模态测量原理可以抑制环境温度等因素引起的误差,因而无需另加温度补偿。     

扫频谐振式电磁浓度计的研究

利用电磁感应的原理设计了一种酸碱式电磁浓度传感器，对影响测量模型的干扰因素进行分析并设计出扫频谐振检测和峰值检波电路，消除了频率及元器件性能微小变化对测量产生的影响。最后分析了温度对测量结果的影响，并对温度补偿提出具体解决方案。实验结果表明：此系统测量灵敏度较高，抗干扰能力强，测量范围在2％～15％的盐酸浓度时线性较好。     

机床直线进给系统性能测试平台的测控系统设计

为了研究机床直线进给系统的性能,设计了一种测试平台。其控制系统包括电机驱动、随动加载电机控制和气动控制,测量系统包括传感器布局和测量软件开发。设计了控制电路和控制器,以控制被测进给单元和随动加载单元的同步直线进给运动;采用气压缸模拟切削力,对被测进给单元在三个方向上施加随动力;合理布局温度、位移、加速度、扭矩、光栅传感器,以实现对被测进给单元各项性能参数的测试;开发了测量软件,用于采集传感器信号和分析被测进给单元的性能参数。应用设计的测控系统,测试并分析了切削力对直线进给系统温升和热误差的影响。结果表明:所设计的测试平台及其测控系统可以用于测试机床直线进给系统的各项性能。     

面向WSN的土壤盐分、水分、温度传感器的设计

文中设计一款适合WSN(无线传感网络)应用的土壤传感器。传感器采用双脉冲法、基于电容原理的介电法以及热敏电阻分别对土壤盐分、水分、温度信号进行测量。设计为四针式探头,主要包括电源模块,振荡单元,信号的检测、提取和输出单元,静电保护单元,主控芯片及其内部程序等部分。对传感器进行标定和测试,结果表明:传感器稳定性、一致性良好,达到了WSN土壤测量的要求。     

便携高精度大气折射率测试仪的设计

准确测量蒸发波导的关键是对大气折射率的精确测量.根据空腔谐振器的谐振频率随充入气体介质不同而变化的原理,设计了一种由谐振腔传感器、高精度标准频率振荡器、混频器、数据处理等单元组成的便携高精度大气折射率测试仪.在开放性大气环境下,通过检测谐振传感器的谐振频率变化,得到流过谐振器气体的折射率.实验证明:该仪器的误差小于常规气象仪器测量误差,并且具有测量速度快、精度高、便于携带等优点.该设备已成功应用于大气折射率精细结构的实际测量,从而为利用蒸发波导实现舰船雷达、通信系统的超视距传播奠定了基础.     

高精度、高稳定度差动式振弦传感器及其测频系统

文中分析了振弦传感器线性度低、温度敏感性的原因,提出采用差动式结构、温度自补偿技术和平方算法,提高传感器的测量精度和稳定度,并给出了差动式结构的数学模型,给出了应用AT89C52单片机进行测频的方案和具体硬件电路.实验证明,采用该种方法,振弦传感器测量系统的测量精度和稳定度可达到10-5数量级.     

轴承振动加速度传感器系统的频响特性

通过对滚动轴承振动测量中加速度传感器系统频响特性的分析,建立了传感器系统的力学分析模型.通过对模型的分析,接触刚度对系统谐振频率的影响最显著.提高系统的接触刚度可采用线接触形式和提高传振杆材料强度;减小系统的等效质量对提高谐振频率也有明显的效果.阻尼对频响特性的影响不显著.结论也适用于类似的振动测量系统.附图4幅,参考文献9篇.