平板式极限电流型氧传感器热应力数值分析

对平板式极限电流型氧传感器冷启动时的热应力耦合场进行了模拟。通过施加阶跃电压取代恒定电压的方法,解决了响应时间和稳定工作温度的矛盾。电热耦合模拟分析结果显示,设计的传感器响应时间为5 s,稳定工作温度为800℃。热力耦合模拟分析显示,在氧传感器实际安装使用时,热应力主要取决于装配应力,由于LSCM/3YSZ扩散障材料的热膨胀系数与YSZ电解质材料相近,用它制备氧传感器,其最大热应力小于各层材料的断裂强度,解决了LSM与YSZ热不匹配的问题。     

空间飞行器平台大气密度的在轨测量

针对飞行器在轨飞行时高空大气密度波动剧烈、气动特性辨识难度大等特点,提出了一种基于瑞利散射理论的成像激光雷达大气密度测量方法。利用气体分子的瑞利散射光强与分子密度成正比的特性,通过分析电子倍增成像探测器(EMCCD)拍摄的测量流场区域内激光后向瑞利散射光柱,得到了不同距离处高精度的在线大气密度数据。搭建了基于空间飞行器平台的大气密度在轨测量装置,并对该装置进行了标定。结果表明,所述方法对大气密度的测量精度不大于5%,且具有非接触、时间分辨率高等特点,因此在优化飞行器结构设计、提高气动辨识等方面具有良好的应用前景。     

金属电极材料对YSZ氧传感器性能的影响

借助循环伏安和计时电流方法,研究了金属电极材料对YSZ氧传感器性能的影响。结果表明,在500℃和空气条件下,Ag-1%Pd/YSZ电极由于具有合适的微观结构以及较强的氧扩散能力,使其无论是作为YSZ氧传感器的阳极还是阴极,性能均为最好,而Au/YSZ电极最差;各金属/YSZ电极具有相似的阳极极化计时电流曲线,其电流密度值在10 s之内即可达到平稳;随着阳极阶跃极化电位增大,使得参加电极还原反应的氧原子数量增加,从而导致Ag-1%Pd/YSZ电极电流密度稳定值亦增大。     

单条纹截面轮廓传感器的设计与标定

为实现单条纹截面轮廓传感器的设计与标定,建立了单条纹截面轮廓传感器测量物体表面点空间坐标的数学模型,基于此模型分析了单条纹截面轮廓传感器的测量误差,得出了传感器各结构参数与测量误差之间的关系.在综合分析各结构参数对测量误差的影响的基础上,得出了传感器结构参数设计的依据,并给出了结构参数设计及标定的实例.最后,通过实验的方法对传感器的测量精度进行了验证.实验结果表明:深度测量相对误差＜0.3%,重构的复杂表面具有良好的视觉效果.     

EGO传感器及其动态标定与建模方案

介绍了氧传感器的物理构造、工作原理和动态特性.由于该传感器存在动态非线性问题,且动态响应速度转慢,影响了废气中氧含量的实时测量.为了研究氧传感器的动态特性,文中设计了动态标定的实验方案,并提出采用块联模型的建模方法解决其动态非线性问题.     

双目视觉传感器的现场标定技术

本文以凤影变换为依据,针对多视觉传感器中的双目视觉传感器中的双目视器,建立了双目视觉传感器测量空间三维坐标的模型,事先确定摄像机的部分不易变化整个系统后进行现场标定。该方法不需精确调整标定靶标,标定环境与实际测量上同,减少了安装传感器对标定参数的影响,实验结果表明,该标定方法能获得０．０５ｍｍ的空间精度。     

三维柔性触觉传感器静态标定方法研究

为了解决三维柔性触觉传感器的静态标定问题,本文对三维柔性触觉传感器标定的特殊性以及采用砝码标定法标定三维触觉传感器时标定装置中的静摩擦力引起的误差进行了分析,提出了基于六维力测量来标定三维触觉传感器的方法,研制了一种基于六维力测量的气浮式标定平台;该平台采用气浮的方法将一个矩形六面体结构的浮板完全浮起,通过测量每组气浮承压腔内的压力来求取作用在浮板上沿X、Y、Z坐标轴方向的外力和绕X、Y、Z坐标轴方向的外力矩;给出了作用在标定平台表面上任意力的大小、方向和作用点坐标的计算公式。实测数据表明,研制的气浮式标定平台性能可满足三维柔性触觉传感器的静态标定要求。     

基于斜射式散射法的曲表面粗糙度原理及其系统研究

针对狭小空间曲表面粗糙度测量精度与效率不足的问题,对光源斜射入狭小空间曲表面形成的空间散射强度信号分布与曲表面粗糙度值之间的关系进行了研究,提出了一种基于斜射式散射法的光纤传感器粗糙度测量系统。首先通过实验构建了测量电压值与光入射角度、传感器与曲表面测量距离及曲表面曲率等参数之间的特性曲线,确定了该系统的测量范围;其次通过标定实验获得了粗糙度值和测量电压值的特性曲线,该特性曲线与理论分析结果相吻合,且呈单调性;最后利用该系统进行了狭小空间曲表面粗糙度的测量实验。研究结果表明,该方法具有一定的可行性,与触针法所获结果之间的误差小于5%,能够进行狭小空间曲表面粗糙度测量。     

双层预紧式六维力传感器及其静态标定

针对基于传统Stewart结构六维力传感器在解耦、刚度等方面性能的不足,设计并研制一种双层预紧式六维力传感器,并对其进行静态标定试验研究.所设计的六维力传感器采用球窝锥头式球面副代替传统球副,有效地减小了球副的摩擦力矩,另外测量分支只承受压力,消除了力在换向时对接触球面的冲击,提高了整体刚度.基于螺旋理论推导出传感器所施加外力与测量分支轴向力之间的映射关系,进而说明预紧式六维力传感器的测量原理.采用最小二乘线性化标定方法对传感器进行静态解耦和测量误差分析,推导出传感器的标定矩阵和误差矩阵.研制出双层预紧式六维力传感器样机,并进行静态标定试验.经过标定试验,该传感器各方向最大非线性度误差低于满量程的1.17％,最大耦合误差低于满量程的1.82％.试验结果表明双层预紧式六维力传感器具有很高的测量精度,可用于工业生产中对六维力测量要求较高的场合.     

有限元分析在谐振筒式密度传感器结构设计中的应用

在谐振筒式密度传感器的结构设计中,近似解析法和有限元矩阵法只能分析固有频率,并且分析精度不高.本文提?了采用ANSYS10.0软件分析的方法,并通过大量的分析计算,总结出谐振子同有频率受结构参数、材料特性和约束条件影响?规律,分析了静压力对谐振子固有频率的影响,以及谐振子的频域响应特性、时域响应特性、谱响应特性等动力学性能.设计?谐振筒式密度传感器,在20℃时的恒温环境下标定了传感器系数,实验表明传感器的测量偏差为0.1%.     

A ground-based radio frequency inductively coupled plasma apparatus for atomic oxygen simulation in low Earth orbit

A radio frequency (rf) inductively coupled plasma apparatus has been developed to simulate the atomic oxygen environment encountered in low Earth orbit (LEO). Basing on the novel design, the apparatus can achieve stable, long lasting operation, pure and high density oxygen plasma beam. Furthermore, the effective atomic oxygen flux can be regulated. The equivalent effective atomic oxygen flux may reach (2.289-2.984) x 10(16) at.cm(2) s at an oxygen pressure of 1.5 Pa and rf power of 400 W. The equivalent atomic oxygen flux is about 100 times than that in the LEO environment. The mass loss measured from the polyimide sample changes linearly with the exposure time, while the density of the eroded holes becomes smaller. The erosion mechanism of the polymeric materials by atomic oxygen is complex and involves initial reactions at the gas-surface interface as well as steady-state material removal.     

YSZ粉末对多孔铂电极活性的影响

多孔铂电极的活性对氧传感器的使用性能起着决定作用,通过电化学循环伏安测试(CV)和扫描电镜分析,研究了YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)粉末对铂浆法制得的多孔铂电极活性的影响,其中,以循环伏安测试中的电流密度来表征多孔铂电极的活性.结果表明:随着铂浆中YSZ粉末的含量升高,所制得的多孔铂电极孔隙率和电化学反应活性明显升高,这可能是由于YSZ粉末的加入提高了多孔铂电极O2(g),Pt/YSZ体系的三相界面面积造成的.     

A thin-film resistive sensor for measuring atomic hydrogen flux density

An eight-channel thin-film resistive atomic hydrogen (AH) sensor is described. It is intended to measure the AH flux density in an atomic-molecular mixture at a reduced gas pressure (10^?2–10^?4 Pa), particularly under the action of infrared and visible radiation noise, in a computer-aided mode. The sensor can be used for measuring a distribution of the AH flux density of the large cross-section beam. The range of AH flux density measurements is 5 × 10¹³ ? 10¹⁶ atoms/(cm² s), the measurement time is 1–10 min, and the measurement error is 10%. The sensitive element of the sensor is made using planar technology, which offers a chance to attain a high resolution in spatial distribution mesurements.     

新型固体电解质基氮氧化物传感器的制备与性能研究

氮氧化物(NO_x,NO+NO₂)是我国首要的气体污染源之一,其对自然环境和人类健康均造成了严重的威胁,因此开发原位检测NO_x的高效检测设备势在必行。NO_x的排放源主要为工业废气和汽车尾气,其气体温度较高、成分比较复杂,而固体电解质基气体传感器可以实现在高温下对NO_x的高选择性、高灵敏度检测。本研究以Co₃O₄/Cr₂O₃/YSZ的复合材料为敏感电极,以YSZ为固体电解质构建了阻抗型NO_x传感器。采用XRD、SEM和EDX对传感器进行了表征,并系统研究了传感器在高温下对NO的敏感特性。结果表明：Co₃O₄/Cr₂O₃/YSZ敏感电极材料呈颗粒状,粒径约为200 nm,并且敏感电极以疏松多孔的状态覆盖在电解质表面,有利于气体的扩散和传质。传感器对NO_x具有良好的响应...     

Gardon型热流传感器隔热技术的优化

在无法向外散热的情况下,采用Gardon型热流传感器测量火焰强度的热流密度时,传感器对于热量的处理只能选择用储热体来吸收,故该类型的传感器有了工作时间的限制.为增加Gardon型热流传感器的工作时间,对其隔热技术加以改进,效果较为明显.     

Solid-state source of atomic oxygen for low-temperature oxidation processes: application to pulsed laser deposition of TiO2:N films

An atomic oxygen (AO) source has been redesigned to coordinate with a pulsed laser deposition system and used to grow nitrogen-doped TiO(2) films by deposition of TiN and simultaneous irradiation of the substrate with AO. The AO source uses an incandescently heated thin tube of zirconia as an oxygen permeation media to generate pure AO of low kinetic energy. The emission flux is calibrated using a silver-coated quartz crystal microbalance. The thin shape of the probe and transverse emission geometry of this emission device allow the emission area to be positioned close to the substrate surface, enhancing the irradiation flux at the substrate. AO irradiation is crucial for formation of TiO(2) phases via oxidation of the deposited TiN laser plume, and is effective for decrease of the substrate temperature for crystallization of anatase phase to as low as around 200 °C.     

基于原子磁力仪的高精度电流传感器

高精度电流测量对产生核磁共振陀螺中稳恒磁场具有重要意义,基于光泵原子磁测量方式的新型电流传感器实现了对电流的精确测量,可应用在各种高精度设备的校准及其他精密探测领域.这种新型的电流传感器,具有极高的线性度,通过实验表明,基于光泵原子磁力仪的电流传感器线性度最高可达0.00001％,性能优于其他电流传感器,解决了线性度低...     

无位置传感器的两相开关磁阻电机转子位置检测

针对于小功率少相数SR电机的特性和控制方式,在无位置传感器的情况下采用了简化磁链法来估算转子位置;并根据两相SR电机的上一相断电与下一相通电时刻的不同步性,做了相应的处理,提出了一种简便的判断下一相导通时刻的方法;最后用软件实现了两相SR电机的无位置传感器时的位置检测。     

热沉冷却式薄壁量热计设计及分析

为满足大当量战斗部热毁伤威力评估的需求,弥补传统薄壁量热计在爆炸场环境中易变形、易烧蚀的不足,采用在热敏元件后壁面添加热沉体的方式,设计一种新型热沉冷却式热流密度传感器,以间接测量的方式,通过热敏元件后壁面温度,获得入射热流密度。建立传感器理论模型,推导响应时间表达式,并对传感器响应特性进行数值仿真,仿真结果显示:传感器响应时间只与热敏元件的尺寸和材料有关,与热沉体无关。以0.5 mm紫铜作为热敏元件的传感器响应时间可达1.2 ms左右;热沉体吸热系数越大,热敏元件温升越小,同时,随着时间的增加,温升速率逐渐减小。验证试验显示,热沉体的加入可有效降低热敏元件温升,所设计传感器可正确反映入射热流变化。