表面对称电极含金属芯PVDF纤维冲击振动传感特性研究

模仿昆虫感觉毛的结构和功能,设计制备了表面对称电极含金属芯PVDF纤维(SMPF)冲击振动传感器。在含金属芯PVDF纤维胚体纵向表面对称涂镀2片导电胶层,极化后,制成SMPF传感器。基于第一类压电方程和振动理论,建立SMPF的冲击振动传感理论模型,分析传感信号与冲击振动角度和幅值的关系。把SMPF固定在基体上,搭建了实验系统,测试了SMPF对冲击振动的响应,验证了理论模型。结果表明,SMPF的传感信号和冲击振动的幅值成线性关系,和方向成"8"字形关系。得出了SMPF传感器能够测量冲击振动幅值或方向的结论。     

全光纤双臂微振动传感器的设计与实验

微振传感器在机械制造领域、生物科学领域,以及资源和环境领域都有着广泛的应用,特别在微加工和微制造领域有十分重要的作用。为了有效检测微振动信号,给出一种基于光强调制的全光纤双臂微振动传感器的设计与实验过程,并对传感系统的工作原理做了详细介绍。系统将两臂同时作为传感臂,不仅能够有效地消除温度对振动测量的交叉影响,同时能够提高测量的精度。     

压电纤维复合材料在结构减振中的应用

介绍了压电纤维复合材料,并利用该材料设计了自传感驱动器,并将其应用于梁的频响辨识。将该材料用于飞机垂尾的减振系统,目的是为了抑制在飞行过程中产生的振动和测试压电纤维复合材料在尾翼振动主动控制方面的性能表现。试验结果表明,该材料具有良好的传感和驱动性能,并且减振效果优于压电陶瓷。     

扫描隧道显微镜在电化学研究中的改进及应用

扫描隧道显微镜 (STM )在电化学领域有广泛应用。但由于STM是通过感应非常微弱的隧穿电流来反映表面状况 ,而隧穿效应是在一定条件下才能发生的量子效应 ,所以在实际应用中受到不少限制。针对STM在电化学研究中的局限性 ,国内外作了许多改进 ,出现了一些新的装置 ,如电化学扫描隧道显微镜、电化学原子力显微镜、扫描电化学显微镜等。本文介绍STM在电化学研究中的改进及其应用 ,并就发展趋势作简短讨论     

金刚石氮空位色心自旋传感技术

金刚石氮空位(NV)色心具有优异的室温量子特性、长相干时间、兼容微纳加工等优势,成为芯片化高精度传感器技术领域发展的新方向。基于金刚石NV色心量子效应的磁、电、温、角速度等多种物理量传感灵敏度已逐渐突破现有传感测量技术极限,在航空航天、深空探测、生命科学等学科领域应用越来越深入。本综述主要介绍金刚石NV色心量子传感机理、不同物理量传感器研究进展及未来发展趋势。     

表面半电极含金属芯PVDF纤维振动传感特性研究

模仿蜘蛛等昆虫的毛发感受器结构,在制备好的含金属芯PVDF纤维的一半纵向表面均匀涂镀导电银浆用作表面电极,极化之后制备成表面半电极含金属芯PVDF纤维(HMPF)振动传感器。将HMPF粘贴在基体上形成悬臂梁结构的HMPF振动传感器。建立悬臂梁结构HMPF的振动传感模型,并搭建实验系统进行验证。理论和实验结果表明,HMPF可以感知基体振动的幅值和频率,并具有明显的振动方向感知能力,具有广泛的工程应用前景。     

推挽式线性驱动隧穿加速度计研究

介绍了隧穿加速度计的工作原理,设计了一种利用线性梳齿驱动、推挽式力平衡闭环控制的MEMS隧穿加速度计,采用体硅溶片工艺研制出了原理样机,由于结构和工艺简单,获得了较高的成品率,此技术还应用于隧穿陀螺仪和隧穿磁强计的研制.     

水平式隧穿磁强计的反馈控制系统设计

分析了水平式隧穿磁强计控制系统的原理和特点;给出了反馈控制系统传递函数方框图;求出了水平式隧穿磁强计的表头、隧道效应及梳齿静电驱动等框图的传递函数.采用二阶有源带通滤波的方式来减弱外界的噪声影响,经实验验证,降低了隧道间隙的变动量,使得隧道间隙从0.4～1.6nm减少到0.9～1.1nm,满足设计要求.     

基于复合振动能量采集器的自供电无线传感微系统研究

工业机械装备的在线实时状态监测和故障预警是保障工业生产安全、提高工业生产效率的重要手段.目前大多数机械装备的状态监测设备都存在体积大、功耗高的问题,并且依赖于电缆或化学电池供电,机动性、灵活性、环境适应性差.本文提出了一种基于复合振动能量采集器的高集成度自供电无线传感监测微系统,设计了压电-电磁-摩擦电三种发电方式复合的能量采集模块采集机械设备的振动能量,通过能源管理电路进行电能存储和整个系统供电.搭建了基于振动-温度高集成微纳传感芯片的环境信号采集及无线传输电路,并进行了低功耗电路设计.系统集成能源管理模块和传感电路模块后进行了采煤机状态监测测试.测试结果表明,该系统能够实时采集煤机装备的振动、温度信号并无线传输给上位机,同时也证明系统内的能量采集模块能够收集采煤机的振动能量并转换为电能带动传感电路模块工作,这将为工业物联网传感网络节点的自供电、无线化发展提供技术支持.     

基于单片TMR磁传感器的非侵入电流监测微系统

提出一种仅需单片单轴隧穿磁阻传感器且无需磁芯结构的低成本、非侵入式电流监测微系统。研究论证了磁阻传感器测量线缆电流的基本原理和关键点;设计了具备电缆限位功能的组合式结构,在确保磁场-电流传递关系可靠性的同时,避免了对传统聚磁结构及传感阵列的依赖,确保了测量的便捷和结构简单;设计了高集成度、低功耗的微系统硬件,并基于软件实现了精确测量和校准算法。基于工频市电的电气线路规范搭建了测试环境,开展了性能测试。结果表明,研制的电流监测微系统具有较高的线性度和重复性,在0～8 A测量范围内最大误差为1.5%,可达到国标0.5级标准,具有较好的长期稳定性和抗邻线电流干扰能力,适用于多数居民用电监测场景。     

基于ATtiny13的微型智能振动开关传感器的设计

设计了一种基于振动传感技术与单片机技术的微型智能振动开关传感器.该开关传感器以微控制芯片AT-tiny13单片机为控制核心,集振动监控、超温监控、报警等于一体.文中重点介绍了该开关的工作原理,ATtiny13单片机特征,以及系统的软、硬件构成.实验表明:该开关具有智能化、微型化等优点,可广泛应用于汽车行业、防盗产业、无线装置、省电产业、运动器材及地震监测等领域.     

电纺氧化锌纳米纤维乙醇、丙酮气敏传感器

研究了用静电纺丝技术制造微纳气体传感器的方法。采用PVP（Polyvinyl Pyrrolidone）/Zn（Ac）₂和PEO（Polyoxyethylene ）/Zn（Ac）₂两种混合溶液作为原料,通过电纺喷射获得了复合前驱体纳米纤维;在空气中加热至500℃去除聚合物,并使Zn（Ac）₂受热分解、氧化获得ZnO纳米纤维;利用X射线衍射术（XRD）对ZnO纳米纤维进行成分表征;最后实验检测了ZnO纳米纤维气敏传感器对乙醇和丙酮气体的传感特性。结果显示：以PVP/Zn（Ac）₂、PEO/Zn（Ac）₂复合纳米纤维为前驱体制得的ZnO纳米纤维平均直径分别为308 nm、184 nm;这种纳米纤维经加热氧化可获得高纯度ZnO纳米纤维;在室温条件ZnO纳米纤维气敏传感器对目标气体传感响应时间小于1 s,其传感灵敏值随着气体浓度的增大而升高。另外,以PEO/Zn（Ac）₂为前驱体制得的ZnO纳米纤维表面粗糙、比表面积大,具有较高的传感灵敏值,对于乙醇、丙酮两种目标气体的最高灵敏值分别为215.69和118.13。得到的结果表明：静电纺丝技术的引入为半导体微纳气敏传感器的集成制造提供了有效的方法。     

含金属芯压电纤维的传感特性研究

基于设计和工程实用性的需要,建立了含金属芯压电纤维压电传感器的理论模型。根据本构关系方程,推导出悬臂杆结构含金属芯压电纤维受轴向力和轴向应变后产生电荷的解析表达式;分别计算了不同半径比、含钨芯和铂金芯的压电纤维受到固定轴向力和固定轴向应变时产生的电荷值,分析了金属芯性能和半径比对产生电荷的影响。试验比较了不同长度和半径的压电纤维的准静态和动态应变传感性能,测试了等强度梁的固有振动频率。试验结果表明,该传感器具有较高的准静态和动态应变传感灵敏度,最高达0.163nC/με;具有较好的冲击振动传感性能。     

多维微振动模拟器的设计及测试

为模拟卫星、空间站等空间平台的微振动,设计了一种基于Gough-Stewart构型的多维微振动模拟器。首先,介绍了多微振动模拟器的结构设计,并利用牛顿-欧拉法对模拟器进行建模,该模型考虑了负载和上平台的质心与随体坐标原点不重合的情况,结合虚功原理推导出固有频率及其主振型的数学解析式。然后,分别使用有限元法及解析法对微振动模拟器进行了模态分析,得到模拟器的前六阶固有频率,其理论分析值与仿真结果之间的最大误差为4.17%。最后,研制出一套微振动模拟器的原理样机,并对其结构特性进行了测试。实验结果表明:该模拟器的有效工作频率可达100 Hz,能够满足微振动实验需求。     

水轮机组低频振动检测技术研究

水电机组振动参数是监测水电机组运行稳定性的主要指标,本文提出了一种基于光纤传感的低频振动检测技术方法,较好地解决了因水电机组转速(频率约为1Hz)太低,传统惯性式低频振动传感器其输出信号信噪比低的固有缺陷,实验结果表明其方案是行之有效的.     

压电陶瓷用于智能梁结构的振动控制研究

从理论和实验两方面分析了利用压电作动器进行柔性梁结构振动主动控制的机理,建立了相应的实验系统,得出了智能梁结构的振动位移和驱动电压及传感电压之间的关系。实验中采用直接负反馈和趋势预测反馈控制方法,对智能梁结构进行了有效的振动主动控制,得到了良好的效果。     

新型隧穿磁强计结构－多梳齿结构

水平式隧穿磁强计在应用中,直梁所受的最大应力超出其许用应力出现直梁断裂的现象,同时由于所需驱动电压较高,限制了磁强计的应用范围。文中优先考虑梁内部应力对隧穿磁强计直梁尺寸进行设计,并改变其结构,采用新型的隧穿磁强计结构多梳齿结构,然后采用Ansys验证了改进后结构的正确性,同时对驱动电压和理论灵敏度进行了计算。研究结果表明：在保证直梁正常工作的前提下该设计可将磁强计所需的驱动电压降低到16．5V、在文中设计宽度下灵敏度较原宽度提高了1．35倍。     

压电应变传感特性的理论分析与实验研究

提出了一种通过测量动态应变实现工程中低频振动监测的方法.在对动态应变压电传感特性进行理论分析的基础上,对压电传感元件在不同激振频率下(0.1~40.0Hz)的动态响应进行了实验研究,实验给出了较好的测量精度.结果表明,压电传感元件灵敏度高、频响范围宽、响应时间快,符合工程中低频振动测量的要求.     

OMA和QICA技术在齿轮箱故障诊断中的应用

通过对齿轮箱振动机理学习和LMS齿轮箱模态实验分析,运用工作模态分析技术(OMA)进行了齿轮箱故障诊断的研究,并针对实验得到的振动信息存在信噪比低、信号混叠等问题,引入了量子独立分量分析(QICA)理论,即将量子优化原理应用于独立分量分析中的改进算法,并提出了基于量子独立分量分析方法的信号特征提取计算,用BP神经网络进行识别,达到故障诊断目的。     

OMA和QICA技术在齿轮箱故障诊断中的应用

通过对齿轮箱振动机理学习和LMS齿轮箱模态实验分析,运用工作模态分析技术(OMA)进行了齿轮箱故障诊断的研究,并针对实验得到的振动信息存在信噪比低、信号混叠等问题,引入了量子独立分量分析(QICA)理论,即将量子优化原理应用于独立分量分析中的改进算法,并提出了基于量子独立分量分析方法的信号特征提取计算,用BP神经网络进行识别,达到故障诊断目的。