基于综合滤波算法与模糊PID控制的温度控制系统

为满足某氮氧化物(NO_x)传感器精度测试系统"传感器温度应维持在750℃以确保测试结果的准确性"的要求,提出了一种综合滤波算法(以中位值、滑动平均、消抖滤波法及平移不变量小波去噪法为基础)用来消除噪声对温度信号的干扰,并辅以模糊自适应PID控制以维持传感器温度在750℃左右。实验证明:该综合算法可消除大部分噪声的干扰,能使传感器温度稳定在750±1℃,满足了检测系统的需要。     

750 kV电容式电压互感器现场检验系统的研究

针对目前750 kV电容式电压互感器(CVT)测试中传统比较测差法和"低校高"法存在的问题,研究并开发出750 kV CVT测试和检验系统。通过对750 kV CVT的工作原理、等效电路和误差组成的分析,提出了750 kV CVT空载误差、负荷误差的测试方法和测试线路,研制了30.6 kV带升压器标准电压互感器、变频电子电源和低频互感器检验仪,组成了一套完整的检验系统。通过现场试验,测试数据准确可靠,可以满足0.2级750 kV CVT量值溯源的要求,具有较高的实用和推广价值。     

基于碳化硅材料的电容式高温压力传感器的研究

针对现有的硅基高温压力传感器不满足更高温度环境(≥500℃)下测试需求的问题,设计并制备了一种基于碳化硅(SiC)材料的电容式高温压力传感器。利用ICP刻蚀工艺和直接键合工艺实现了气密性良好的敏感绝压腔结构,结合金属沉积、金属图形化等MEMS工艺制备了感压敏感芯片。搭建了压力-温度复合测试平台,完成了传感器在0～600℃环境下压力-电容响应特性的测试。测试结果表明,在0～300 kPa内,该传感器灵敏度为4.51×10~(-3) pF/kPa,非线性误差为2.83%;同时测试结果也表明该传感器的温度漂移效应较低,0～600℃环境下电容变化量为8.50～8.65 pF。     

同时具有电压输出和频率输出的集成压阻压力传感器

研制出了一种同时具有“电压输出和频率输出的集成压阻压力传感器。利用标准双极集成电路工艺制成了具有尺寸3×3.8mm~2的传感器芯片。对于从0到750MMHg的压力范围,输出电压工作幅宽为1到4伏。电压输出的压力灵敏度为4mv/mmHg。非线性度小于满量程的0.4％。对于750MMHg的压力变化,输出频率灵敏度约为30KHg。输出为T~2L电平。在-20到110℃的温度范围内灵敏度的温度系数为0.06％/℃。     

用于玻璃热压印的高温快速均匀加热模块的制造及优化

热压印技术是实现高性能玻璃微光学元件低成本绿色制造的有效途径，但是，由于加热冷却周期较长，温度均匀性不高，其制造效率和成型质量被限制。因此，有必要开发高温快速均匀加热模块，实现高效高质热压印成型。首先，基于氮化硅陶瓷加热片设计制造加热模块，搭建加热测试平台，实现加热模块表面温度分布的实时监测；然后，开展恒电压加热重复性测试，评估实验结果的可靠性；接着，建立和修正加热模块恒电压加热有限元仿真模型，并结合有限元仿真模型和正交试验法对加热模块结构进行优化，以提高加热速率和温度均匀性。实验结果表明：优化后的加热模块不仅加热速率快，而且温度分布均匀。进行180 s恒电压加热测试时，加热模块的升温速率可达363℃/min，表面温差为10.7℃。对加热模块进行700℃控温加热时，实测温度曲线与设定温度曲线基本一致，温度波动在0.3℃以内，尤其中心20 mm×30 mm区域的温差在2℃左右。最后，将高温快速均匀加热模块集成于热压印装置，实现了N-BK7玻璃微结构阵列的高效率高质量热压印成型。     

基于Fuzzy-PID双加热探空仪湿度传感器加热控制

为了有效解决了探空仪在高空低温环境中遇到的传感器结露、结冰问题,采用双加热湿度传感器自动轮换交替加热来去除传感器污染,提高测量精度.在常温常压下对双加热湿度传感器进行加热实验,得出在额定电压下,传感器上升温度与响应时间的关系曲线,运用扩充响应曲线法求出双加热湿度传感器加热片的加热模型,通过对加热模型的分析,利用Fuzzy-PID进行加热控制,仿真结果表明利用Fuzzy-PID能够满足实际高空探测的要求.     

陶瓷微热板阵列式可燃气体传感器

设计了基于陶瓷基底的悬桥式微热板结构以解决硅微热板高温稳定性差的问题。分析了微热板的传热过程,并通过有限元工具对其稳态热响应特性及微加热器电极结构进行了模拟。采用常规微电子技术结合激光微加工技术,实际制作了基底厚度为100μm,桥宽度为2mm的微结构,并对结构的加热功率-温度关系进行了测试。结果表明:热板具有较好的高温稳定性,1.5W加热功率可使板上平均温度达到630℃。将桥式微热板作为阵列传感器的加热平台,Pd掺杂原子数百分比为0.2%和10%的SnO2纳米材料分别作为阵列中两只传感器的敏感膜材料,设计并制作了阵列式气体传感器。传感器在恒电压加热方式下可实现CO或CH4单一模式气体检测;阵列传感器在高、低温脉冲电压加热模式下可实现对CO和CH4两种混合气体的定量检测。     

缸套-活塞环摩擦学性能模拟实验研究

为模拟内燃机缸套-活塞环运动,设计适用于缸套-活塞环的往复式摩擦性能试验台,由传动系统、加热系统、加载系统组成。根据系统中悬臂梁和活塞环专用夹具不同的使用要求,分别进行结构设计和有限元分析。结果表明,当实验条件达到预设极限值(加热温度130℃,摩擦力500 N)时悬臂梁和活塞环专用夹具均能满足使用要求。试验台使用二维力测力传感器,通过特殊装配设计,可同时测量摩擦力和法向负载。通过摩擦性能实验验证,缸套-活塞环在较低负荷(61.7、92.6、123.4 N)条件下,摩擦因数随转速的增大而急剧减小;在较高负荷(250.8、322.5 N)条件下,摩擦因数随转速的增大有所减小并逐渐趋于稳定状态。     

液压油污染度和水分含量在线检测研究

液压油中固体颗粒污染物和水分含量的在线检测是通过安装在机械设备液压系统中的传感器来实现的,由于液压系统的工作压力和温度较高,传感器的测量结果容易受到影响。通过分析影响污染度传感器工作的因素,提出一种基于相对湿度和绝对湿度关系曲线的水分传感器标定方法。结果表明,工作流量和系统压力影响污染度传感器的测试结果,在40～80 ℃范围内温度变化对污染度传感器测试结果没有影响,根据相对湿度-绝对湿度关系曲线得出的水分含量检测结果误差在5%以内,能够满足使用要求。     

一种低温加热电路及其性能测试

机载电子设备呈现出高性能、高可靠、低成本的发展趋势,而采用工业档器件进行低温加热以满足机载环境条件的要求是降低电子设备成本的一个关键途径。为了深入探讨低温加热技术在机载环境条件下的应用,文中对比了几种不同的低温加热方式。针对适合机载环境条件的电阻加热方式研制了一套低温加热智能控制电路,详细介绍了该电路的工作原理和组成部分。并在此基础上搭建了一套试验测试系统,对低温加热性能进行了试验测试,确定了低温加热时间和加热功耗的关系。结果表明:当加热功率为27 W和19 W时,元器件表面温度从-55℃加热到-35℃的加热时间分别不超过2 min和5 min,符合GJB对元器件启动温度的要求。     

深水连接器高低温循环高压测试系统设计

标准要求连接器应进行试验温度不低于额定工作温度级别范围的高低温循环鉴定试验。为实现该测试试验,设计深水连接器高低温循环高压测试系统。该系统包括制冷系统、加热系统、监测、控制系统、保温系统和安全防护系统。制冷系统采用制冷机组和导热油循环两种方式实现快速降温;加热系统采用空气加热和加热盘管同时加热两种方式实现快速升温;监测、控制系统采用温度传感器和可编程逻辑控制器（PLC）进行环境温度采集、温度数据运算处理,确保按要求的试验温度、压力进行试验,并能实时在操作台控制、显示。该测试系统可满足-30～150℃温度范围、压力为70 MPa、质量为20t、轮廓尺寸为5 m×4 m×4 m以下的水下连接器的高低温循环高压试验。     

40Cr表面梯度晶体缺陷促进包埋渗Al涂层的组织及性能

包埋渗Al工艺是改善40Cr钢耐蚀性能的有效且经济的方法之一。在传统包埋渗铝(Al)法的工艺前加入扭转预变形,在40Cr钢引入高密度晶体缺陷增加扩散通道来提高包埋渗工艺中Al原子的扩散速率,从而达到降低加热温度、提高材料综合性能的目的。研究扭转工艺对晶粒取向、晶界、局部取向差的影响,表征扩散渗Al后试样的微观组织,测试硬度和耐腐蚀性能,分析不同温度(600℃、650℃、700℃及750℃)对渗层组织与性能的影响。研究结果表明：扭转变形在40Cr表面引入高密度晶体缺陷,可提高扩渗效率,增大渗层厚度;温度越高,渗层越厚,晶粒尺寸越大,组织的不均匀性增强,硬度越低。750℃时其渗层上存在较多的孔洞,对耐腐蚀性造成一定的影响,700℃试样耐腐蚀性能最优。     

直接甲醇燃料电池测试用温度控制系统

为了精确控制燃料电池阳极燃料的温度,搭建了直接甲醇燃料电池(DMFC)测试用温度控制系统。针对温度控制对象为定速流动的特点,设计了用于加热流动液体的特殊结构,即将不锈钢软管以双层跑道的布局紧密贴合于三层黄铜板之间,以延长液体在加热块中的流动时间,保证出口流动液体温度的精确控制。计算了不同内径的不锈钢软管最小管长和控制系统的最小加热功率。采用半导体制冷片为流体加热/制冷元件,设计制作了其功率驱动和换向电路。采用基于PID闭环控制的VC++程序设计方法实现了温度自动控制。实验结果表明:温度控制系统的平均升/降温速度为14℃/min,稳态温度控制示值误差±2℃,能够满足DMFC恒定温度条件下实时测试的要求。     

电气设备温度在线监测系统设计

为预防电气设备异常升温而导致的电力故障等问题,设计一种以无线传感器网络(WSN)为核心,传感器技术为基础的温度在线监测系统。系统由6个传感器节点和1个数据汇总单元组成,传感器节点负责温度测量并通过无线传感器网络将温度信息发送给数据汇总单元;数据汇总单元会在每天的规定时间将各个传感器节点测量数据无线传送给巡检员并在系统供电电压不足或者设备异常升温时发出报警短信。测试实验结果表明:无线传感器网络有效通讯距离远,系统功耗低,测量数据准确可靠,适合于电力系统的温度在线监测。     

基于双波段比能量法的非接触测温系统的研究

为实现表面发射率未知但稳定的材料的中高温(300～550℃)温度的精确测量,提出了一种双波段比能量测温法,并基于该方法设计了一套非接触测温系统.非接触测温系统选用工作波段为0.9～1.65μm和5.5～14.5μm的红外辐射传感器,传感器将2个波段的能量信号转化为电压信号,并将电压信号做比值,得到和温度相关的K因子,使...     

润滑油金属颗粒传感器设计及试验研究

根据电磁感应原理提出一种润滑油金属磨粒传感器模型,并对金属磨粒传感器的基本结构和检测电路进行设计。在传感器测试试验台上对传感器检测抗磁性磨粒和铁磁性磨粒的能力进行测试,研究电压、温度对传感器的影响。测试结果显示：传感器可以准确判别润滑油内的铁磨粒和铜磨粒,其中铁磨粒和铜磨粒的最小检测直径分别为200 μm和500 μm;在3～5 V电压下该传感器的输出特性稳定;在20～60 ℃温度范围,温度对传感器的影响可忽略,传感器测量精度满足要求。     

润滑油金属磨粒传感器设计及试验研究

根据电磁感应原理提出一种润滑油金属磨粒传感器模型,并对金属磨粒传感器的基本结构和检测电路进行设计。在传感器测试试验台上对传感器检测抗磁性磨粒和铁磁性磨粒的能力进行测试,研究电压、温度对传感器的影响。测试结果显示:传感器可以准确判别润滑油内的铁磨粒和铜磨粒,其中铁磨粒和铜磨粒的最小检测直径分别为200μm和500μm;在3~5 V电压下该传感器的输出特性稳定;在20~60℃温度范围,温度对传感器的影响可忽略,传感器测量精度满足要求。     

一种基于AD7795模数转换器的低功耗PT100温度采集系统设计

为了提高工业应用中PT100温度采集精度和降低功耗,开发了一款以内部定时器来实现温度信号的定时采集,利用NB-IoT通信模块进行无线传输的温度采集系统。该系统在每次转换数据之前都需先对其实施复位,并保持500μs后再对AD7795进行初始化。通过每次数据采集与存储完成后便转为休眠状态的方式实现低功耗设计。选择测试温度范围是-50～150℃测试发现,每次温度数据采集曲线均具有良好的重合度,系统可以实现良好的稳定性。与实际测量温度的绝对误差最大值是0. 034℃,完全满足系统的温度精度要求。     

基于LabVIEW的光寻址电位传感器实时测试系统

以实现光寻址电位传感器(LAPS)实时测试为目的,设计了基于LabVIEW虚拟仪器平台的LAPS实时测试系统。采用LabVIEW软件控制数据采集卡输出光源调制电压、直流偏置电压驱动LAPS产生光电流,光电流经跨阻放大器转换成电压信号输出到数据采集卡A/D输入端进行采集。系统实时改变偏置电压,同时对该偏置电压下LAPS输出的光电流进行采集,并利用LabVIEW软件实时绘制LAPS的光电流-偏置电压(I-V)曲线。系统测试结果表明:LAPS实时测试系统能准确地检测出磷酸盐(PBS)缓冲液的浓度,实现了测试过程的自动化和测试结果的实时显示。     

补偿温度系数的电压基准电路

本文给出一个温度系数(TC)线性可调的电压基准电路.它可用于各种传感器的温度系数补偿.它的特点是不用重新改接就能提供正、负两种温度系数.整个电路容易集成化,使其成为一个通用集成电路组件.源电压变化所引起的基准不稳定度小于0.01%.V_(ref)(20℃)=2V时,TC≈(-0.38%～ 0.38%)/℃:输出电阻高的缺点可通过后接一个电压跟随器解决.该电压基准有两个0.2mA附加电流输出.I_(ref 1)的TC=0.22%/℃.I_(ref 2)的TC=-0.65%/℃.两者接在一起,可提供0.4mA的基准电流,TC=-0.43%/℃.