基于正交设计的土压力传感器匹配误差分析

针对双膜平动式土压力传感器的结构特点,建立了简化分析模型,基于正交设计对传感器与土介质的相互作用特性进行了有限元计算,并通过标定试验验证了计算结果的合理性.研究表明:1)传感器与土介质的模量比Eg/Es、传感器厚度H、直径D的交互作用只在Eg/Es>1后对匹配误差β有显著影响,但均小于各因素自身对卢的影响程度;2)Eg...     

温度自补偿型光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种光纤Bragg光栅（FBG）温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.对传感器灵敏度系数、匹配性等参数进行了理论分析计算.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准和温度自补偿性能实验.实验表明：传感器的输出波长分别与温度和土压力均呈线性关系,压力灵敏度系数为272.19 pm/MPa,输出分辨率为0.36％,线性相关度为99.989％;温度灵敏度系数为21.16 pm/℃,线性相关度99.998％,在0～40℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.     

饱和土有效应力传感器的研制

饱和土有效应力传感器是岩土介质力学测试中所急需的一种传感器,通过对饱和土中孔隙水压力传感器的分析,建立了传感器滤水结构动态特性的数学模型,通过对该模型动态响应特性的分析,设计的传感器能有效应用于动态荷载作用下饱和土有效应力的测试,试验和实际应用效果良好。     

电阻应变式土压力传感器的设计方法(二)

<正> 三、弹性元件的计算 本文只简述比较常用的单弹性薄板式土压力传感器及单油腔土压力传感器的弹性元件厚度的计算方法。 (一)弹性敏感元件的计算 单弹性薄板式土压力传感器的弹性敏感元件为一圆形薄板,计算薄板厚度的控制条件有两种,一种由传感器对土介质的变形模量之比E_g/E_s值控制;一种由传感     

焊接结构光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种焊接结构双膜片光纤Bragg光栅(FBG)温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.传感器主要由2个膜片与基体组成,膜片与光栅固定柱一次成型,便于加工封装.对传感器灵敏度系数进行了计算分析.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准及温度自补偿性能实验.实验结果表明:传感器的输出波长分别与温度和压力呈线性关系,压力灵敏度系数为528.1 pm/MPa,输出分辨率为0.19%,线性相关度99.988%;在5~45℃内温度灵敏度系数为31.9 pm/℃,线性相关度99.998%,传感器在5~45℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.     

宽温区工作压力传感器热力学研究

介绍了硅-蓝宝石压力传感器的钛合金-蓝宝石复合弹性膜片在宽温区工作时温度变化材料不匹配引起的结构热应力,对弹性膜片的受热情况进行了分析,对不同结构形式传感器热稳定性影响程度进行了对比,利用P型掺杂硅温度特性减少结构热应力影响、降低传感器的热零点漂移.通过膜片结构选择和设计、材料选择、工艺优化和控制等可以使硅-蓝宝石压力传感器在-55~350℃宽温度范围内工作时热漂移不大于0.015%FS/℃,提高了宽温区工作时传感器的热稳定性.     

微型硅压阻式压力传感器研制

结合多晶硅材料的压力敏感特性,通过在硅膜片上沉淀多晶硅压敏电阻及精密的微型化封装工艺,设计了微型硅压阻式土压力和孔隙水压力传感器.传感器通过将硅膜片在压力下的电阻值变化转换为电信号输出,通过标定实验得出:传感器的零点输出小,动态频响高,线性拟合度高,且适用于监测精度要求高的实际工程及受尺寸限制的室内模型试验.     

基于正交轨迹的共形PML数值仿真方法

从材料的观点看,完全匹配层是各向异性的介质.场在完全匹配层遵从麦克斯韦方程.通过设计磁导率和介电常数张量参数来实现任意形状的共形完全匹配层.为匹配层动态稳定,可应用二维正交轨迹网格和FDTD方法实现了数值共形完全匹配层仿真,数值仿真结果表明基于正交轨迹网格的共形完全匹配层为一个共形FDTD或FEM方法提供了一个有效地吸收边界条件.     

土压力传感器的标定方法

<正> 一、概述 土压力测量中要求每个土压力传感器有一条供数据分析用的土中标定曲线,而目前大多数土压力传感器的制造厂家只提供一条经过处理的、在气压或水压作用下的标定曲线,这是不够的。因此,要求每个土压力传感器必须在一个专用的大型土压标定箱中,用现场的土介质,按预定的现场埋设方法安装,进行标定得到其土中标定曲线。     

基于黑磷烯/氧化石墨烯双介质层的柔性电容式压力传感器

设计并制备了由黑磷烯/氧化石墨烯双层材料为介质层的电容式柔性压力传感器,该传感器结构以ITO为电容上下极板,PET为柔性基底,并对该传感器进行了系统的性能测试与分析。着重研究了该传感器在不同压力量程内的灵敏度,进而分析了其温度漂移特性。测试结果表明,以黑磷烯/氧化石墨烯薄膜为双介质层的电容式柔性压力传感器在0～3.12 kPa压力量程内灵敏度可达到1.60 kPa^-1。同时,对该传感器和以氧化石墨烯薄膜为单介质层的传感器进行了弯曲应变性能的对照实验,可知具有双介质层的传感器结构能够显著提高传感器的输出特性。     

光子晶体压力传感器研究

介绍了一种新型光子晶体压力传感器,利用压力使光子晶体带隙的变化特性制作压力传感器,提出了通过测量透射光的变化来测量压力的检测方法。结果表明:传感器的测量范围和灵敏度与构成光子晶体的材料特性有关,材料弹性模量小时,灵敏度高;2种材料的弹性模量和泊松比相差大时,测量范围小。该传感器体积小、重量轻。     

基于非共烧技术的高温压力传感器设计

设计一种基于氧化锆( ZrO2 )的高温非共烧陶瓷压力传感器.在已有的低温共烧陶瓷( LTCC)工艺的基础上,经过改进采用了高温非共烧技术进行陶瓷传感器的制作.先进行传感器基底的制作,再制作传感器的金属电路部分.这样解决了高温共烧技术中各材料高温烧结热膨胀系数不匹配的问题.传感器信号读取采用两个电感耦合的方式,实现了非接触压力测量.制作的传感器高温环境下力学特性稳定.测试结果显示:传感器的谐振频率随外加压力的增加而减小,其谐振频率变化对压力的响应灵敏度约为491. 10 kHz/bar.     

国内土压力传感器的研制概况

<正> 一、前言 国外对土压力传感器的研究至今已有70多年的历史,而我国对土压力传感器的研制自50年代末才开始。近30年,已有多种不同规格、不同工作原理的土压力传感器问世。尤以钢弦式和电阻应变式土压力传感器为多,其次是差动电阻式和平衡式土压力传感器。对动态土压力量测而言,有变磁阻式、压电式和电容式等几种。     

压电石英在岩土压力测量中的应用前景

木文把压电石英传感器的固有特点与岩土介质压力测量的特殊要求有机地联系起来,论述了压电石英及传感器在岩土压力测量中,具有匹配件性能稳定、宽量程范围内线性好、频响特性好、稳定性好等待。同时,介绍了几种传感器的综合性能和现场应用简况,从而展示了压电石英压力传感器在岩土工程中的应用前景。     

一种硅微多传感器集成研究

为满足小体积、多参数测量的要求,利用(100)晶面的各向异性压阻特性与MEMS加工工艺特性,在单芯片上集成制作了三轴加速度、绝对压力以及温度等硅微传感器,在结构和检测电路设计上最大限度地减小各传感器之间的相互干扰影响。三轴加速度、绝对压力传感器利用压阻效应导致的电阻变化测量外界加速度和压力变化量,温度传感器利用掺杂单晶硅电阻率随温度变化的原理来测量外界温度。集成传感器具有较好的工艺兼容性,加速度、压力传感器的压敏电阻和温度传感器的测温电阻采用硼离子掺杂制作,加速度和压力传感器设计成工艺兼容的体硅结构。研制的集成传感器芯片尺寸为4mm×6mm×0.9mm。给出了集成传感器的性能测试结果。     

引压方式动态压力传感器研制

介绍了一种通过引压方式探测动态压力信号的传感器。由于受到被测介质温度高和被测环境空间尺寸小限制,传感器需要通过引压管传递动态工作压力。为了保证引压管在传递动态压力过程中不影响传感器的频响特性,设计了一种阻抗匹配结构,减小了引压结构对传感器动态响应特性的影响,保证了动压传感器的频响特性,该传感器的检测单元包括一个引压管、一个敏感元件、一个电路组件、一个阻抗匹配管。测试结果表明：动压传感器具有（31.5～8000 Hz）频响范围。     

基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器

基于柔性电极结构,本文设计、制作了薄膜电容微压力传感器,在阐述传感器工作原理的基础上,提出了两种设计思路,即基于柔性纳米薄膜的电容式微压力传感器和具有微结构的柔性电极薄膜电容式微压力传感器,并结合传感器的结构和柔性材料的加工特性,进一步提出了相应的力敏特性材料结构优化思路和加工流程,利用该流程得到了一种结构轻薄、工艺简单、高灵敏度的微压力传感器。经测试,本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到218 fF/mmHg,在智能穿戴和可植入压力检测等领域显示出较好的应用前景。     

饱和土有效应力传感器

通过对饱和土中孔隙水压力传感器的分析,建立了传感器滤水系统动态特性的数学模型,分析了传感器动态响应及动态特性,介绍了由此设计的有效应力传感器及其实际应用情况。     

压阻式压力传感器零点输出研究

使用有限元方法 ,分析了压力传感器力敏电阻条工作时的自身发热对传感器零点输出的影响 ,结果表明 :由于电阻工作时的发热引起传感器温度分布的不均匀 ,即便组成压力传感器电桥的力敏电阻条参数完全匹配 ,传感器也可能存在零点输出。     

基于碳纳米管场发射的压力传感器仿真与设计

碳纳米管是场发射阴极的极佳材料.基于碳纳米管和金属铜的复合电镀技术,采用有限元软件对压力传感器的碳纳米管布设进行了有限元仿真,使用模拟退火算法对阳极变形膜的尺寸进行了优化,并设计了实现压力传感器的工艺过程.碳纳米管的管径在不影响电镀质量的情况下可尽量小,选取的长度不影响直立,间距在500 nm时可获得最大电流.阳极膜的...