微机械气流式全方位姿态传感器的敏感机理

采用有限元法,解释了微机械气流式全方位水平姿态传感器的敏感机理.通过建立敏感元件的三维模型,计算了敏感元件内气流速度在不同倾斜状态下的分布.结果表明,热源周围两两相对的热敏电阻处的气流速度之差随着倾斜角度的变化而改变;随着倾斜角度的增加,两热敏电阻处的气流速度之差加大,流过两热敏电阻的电流之差加大,电桥失去平衡,输出一个与倾斜角度相对应的电压.有限元计算方法为该传感器的优化设计开辟了有效的研究途径.     

微机械全方位水平姿态传感器的研究

提出了一种能敏感全方位水平姿态的微机械传感器.采用微机械工艺制作的正八边形敏感元件敏感全方位水平姿态;通过前置信号电路和数字电路构成信号处理电路,实现倾角电压信号的提取,全方位信号合成和全方位倾角信号的灵敏度补偿.测试结果表明,分辨率优于0.1°,方位角测量范围可达360°,倾斜角度测量范围可达到20°.该传感器不仅体积小,且结构紧凑,工艺简单,敏感元件输出一致性好,适于批量生产.     

温度对微机械全方位姿态传感器灵敏度的影响

解释了环境温度对微机械气流式全方位水平姿态传感器灵敏度的影响机理.采用有限元方法,通过建立该传感器敏感元件的三维模型计算了不同环境温度下,倾斜10°时敏感元件内的温度场.结果表明,在热源温度一定的情况下,输入恒定倾角时,敏感元件内的温度场随环境温度发生了变化;随着环境温度的增加(下降),敏感元件内两两相对的检测热敏电阻处的温度之差减小(增加),检测电桥输出电压减小(增加),传感器灵敏度降低(升高).为进一步采取温度补偿,减小该传感器灵敏度的温度漂移提供了理论和实验依据.     

肝细胞癌切除术后不同生存期相关危险因素分析

解释了环境温度对微机械气流式全方位水平姿态传感器灵敏度的影响机理.采用有限元方法,通过建立该传感器敏感元件的三维模型计算了不同环境温度下,倾斜10°时敏感元件内的温度场.结果表明,在热源温度一定的情况下,输入恒定倾角时,敏感元件内的温度场随环境温度发生了变化;随着环境温度的增加(下降),敏感元件内两两相对的检测热敏电阻处的温度之差减小(增加),检测电桥输出电压减小(增加),传感器灵敏度降低(升高).为进一步采取温度补偿,减小该传感器灵敏度的温度漂移提供了理论和实验依据.     

气流式水平姿态传感器的结构研究

提出了一种三丝结构气流式水平姿态传感器.采用有限元方法,利用ANSYS--FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下三丝结构和二丝结构敏感元件内的温度场和流场.计算结果表明,在倾斜状态下,三丝结构在两热源处的气流速度之差要比二丝结构大近5倍.三丝结构使加热丝与检测丝分离,解决了工作电流和输出灵敏度之间的相互矛盾,并可降低工作电流.测试结果表明:三丝结构气流式水平姿态传感器与二丝结构气流式水平姿态传感器相比,灵敏度由10 mV /(°)增大到18mV/(°),响应时间从原来的100 ms降低到40 ms,工作电流由原来的80 mA降低到40 mA.三丝结构优于两丝结构.     

微机械气流式加速度计敏感机理的有限元分析

揭示了微机械气流式加速度计的敏感机理。采用有限元方法,分析了在不同加速度输入时敏感元件内的流场分布。结果表明,无加速度输入时,两热敏电阻处的气流速度相等,两热敏电阻上的电流相等,电桥输出为0;有加速度输入时,两热敏电阻处的气流速度之差随加速度变化而变化,引起两热敏电阻上电流之差也随之变化,电桥输出一个对应于加速度的电压。所述的方法为微机械气流式加速度计的结构优化设计提供了简单有效的途径。     

气流式补偿回路传感器

提出将气流式水平姿态传感器和角速度陀螺构成补偿回路传感器,通过气流式补偿回路传感器的原理分析和结构设计,陀螺信号消除了干扰加速度对水平姿态传感器信号的干扰,提高了运动载体水平姿态输出信号的精确度。此传感器不仅能进行静态倾角测量,而且能抑制动态情况下加速度对水平姿态传感器输出信号的干扰,使动态水平姿态输出信号也能达到很高的精度,同时还可输出角速度信号。利用单片机对传感器零位电压、灵敏度随温度变化及非线性度进行补偿,能显著提高传感器的线性度,展宽工作温度     

高精度动态水平姿态传感器系统设计

水平姿态检测在控制、测量领域发挥着重要作用.实现高精度实时动态检测载体水平姿态既是科技市场的实际需求更是科研工作的挑战,因此设计了高精度动态水平姿态传感器.它主要由微机械倾角传感器、微机械陀螺及其信号处理电路组成,以陀螺来补偿载体行进中带来的各种线加速度干扰,实现移动载体的水平姿态高精度检测.以高精度与实时动态检测为核心,介绍了该系统的总体方案设计,电源转换、敏感信号预处理与模数转换、信号处理及输出的硬件设计和软件处理基本方法,并在设计完成后组装调试.系统测试表明该水平姿态检测系统设计取得预期效果,满足高精度实时动态检测载体水平姿态的设计需求.     

消除环境温度对倾角传感器性能影响的方法

在气流式倾角传感器的研制过程中,环境温度对传感器性能有不可忽视的影响。根据气流式倾角传感器的敏感机理和流动相似律,设计了一种温度补偿电路,使环境温度与传感器内部热源温度之差保持不变,从而消除环境温度对传感器性能的影响。试验结果表明,这种方法能够实时地对气流式倾角传感器进行补偿,有效地消除了环境温度对气流式倾角传感器性能的影响。     

热敏电阻的排列对传感器灵敏度的影响

采用有限元方法,借建立微机械气流式全方位水平姿态传感器敏感元件的三维模型,计算了热敏电阻在不同排列方式和不同倾斜状态下,敏感元件内温度场和流场的分布。结果表明:当两两相对的检测热敏电阻之间的距离d改变时,温度场和流场都发生变化;两两相对的检测热敏电阻处气流速度之差?v与倾角关系曲线也随d发生变化。其中,d为900μm是热敏电阻的最佳排列方式。     

抗加速度干扰的气流式水平姿态传感器的研究

提出了一种能够抗加速度干扰的气流式水平姿态传感器。根据气流式倾角敏感元件和气流式倾角敏感元件的输出特点，建立了抗加速度干扰的数学模型；根据抗加速度干扰的数学模型，设计了抗加速度干扰的程序，实现了载体振动、角振动和摇摆等在运动状态下抗加速度干扰的目的，抗加速度干扰能力在95％以上。该传感器不仅能够进行静态倾角测量，而且能够抗动态情况下加速度对摆式倾角传感器的干扰。     

环境温度对气流式水平姿态传感器灵敏度的影响

采用有限元方法,计算了不同温度下倾斜10°时敏感元件内的温度场和流场,分析和验证了环境温度对气流式水平姿态传感器灵敏度的影响机理。结果表明:随着环境温度的增加,传感器灵敏度降低;反之,随着环境温度的下降,传感器灵敏度提高;倾斜10°时,传感器的灵敏度温度系数为0.55mV/℃。     

压电谐振式水平姿态传感器研究

介绍了利用石英晶片频率的力敏效应制作的水平姿态传感器及其敏感头的结构。分析了敏感头结构参数与传感器的标度因数、线性度等技术指标的关系,并指出了该传感器需要进一步研究的问题。目前,压电谐振式水平姿态传感器样机的分辨率优于0.001 4°,在2°的范围内,标度因数达1.60 Hz/5″,非线性度不大于0.13%。     

温度传感器和流量传感器结构与检修方法分析

对水温表热敏电阻式传感器、空调蒸发器出风口温度传感器、石蜡式气体温度传感器、双金属片式气体温度传感器、热敏铁氧体温度传感器、叶片式空气流量传感器以及测量芯式空气流量传感器的结构、原理与检修进行了讨论。     

Bionic Adaptive Thin-Membranes Sensory System Based on Microspring Effect for High-Sensitive Airflow Perception and Noncontact Manipulation

Recently airflow sensors based on mechanical deformation mechanisms have drawn extensive attention due to their favorable flexibility and sensitivity. However, the fabrication of highly sensitive and self-adaptive airflow sensors in a simple, controllable, and scalable method still remains a challenge. Herein, inspired by the wing membrane of a bat, a highly sensitive and adaptive graphene/single-walled nanotubes-Ecoflex membrane (GSEM) based airflow sensor mediated by the reversible microspring effect is developed. The fabricated GSEM is endowed with an ultralow airflow velocity detection limit (0.0176 m s⁻¹), a fast response time (≈1.04 s), and recovery time (≈1.28 s). The GSEM-based airflow sensor can be employed to realize noncontact manipulation. It is applied to a smart window system to realize the intelligent, open, and close behaviors via a threshold control. In addition, an array of airflow sensors is effectively designed to differentiate the magnitude and spatial distribution of the applied airflow stimulus. The GSEM-based airflow sensor is further integrated into a wireless vehicle model system, which can sensitively capture the flow velocity information to realize a real-time direction of motion manipulation. The microspring effect-based airflow sensing system shows significant potentials in the fields of wearable electronics and noncontact intelligent manipulation.