阵列式静电-电容传感器灵敏度特性研究

结合静电和电容传感技术各自的特点,提出了阵列式静电-电容传感器用于气固两相流中固相颗粒的局部速度、局部浓度以及局部流量测量。利用静电极片阵列与电容极片阵列获取管道内颗粒的速度分布与浓度分布,进而计算出颗粒的局部流量。该阵列式传感器参数测量的准确性直接取决于它的空间灵敏度分布特性。对静电极片阵列和电容极片阵列的灵敏度特性进行了研究。首先,建立了静电极片阵列的三维静电场模型,通过有限元法分析静电极片阵列的结构参数(电极长度、电极覆盖角等)对传感器灵敏度特性的影响;然后根据电磁场理论建立电容极片阵列的数学模型,并对其进行数值计算,研究管道厚度、管道介电常数、电极覆盖角等参数对传感器灵敏度特性的影响;最后搭建了传动带装置进行了实验研究,实验结果证实了模拟结果的准确性,为阵列式静电-电容传感器的优化设计提供理论依据。     

双阵列式电容传感器的特性研究和参数优化

利用传感器相邻极板之间灵敏场不均匀的特点,建立了一种新型双阵列式电容传感器,并且引入1个新的目标函数来评价灵敏场在某个区域幅值的大小。通过有限元仿真的方式,分析了电极覆盖率、管壁介电常数、管壁厚度对灵敏场分布和目标函数的影响,并进行了优化设计,获得优化结构参数,为灵敏场分布的改善和传感器系统性能的提高提供了必要的理论基础。     

基于阵列式静电传感器的密相气力输送表观气速测量方法研究

高压密相气力输送是加压气流床煤气化的关键技术之一,对其表观气速的测量是监测其流动状态变化的重要依据,目前主要采用测量温度、压力、流量等参数进行间接计算的方法获取。本文提出一种基于阵列式静电传感器直接测量的新方法,利用阵列式静电传感器局部敏感特性,通过对每个电极获取的静电信号进行EMD分解得到其多尺度能量比,进而提取出其高频高能分量,并进行功率谱分析和等效频率计算,对各电极的等效频率进行加权平均从而获取加权频率,进而建立加权频率与表观气速的关系。通过对3种粒径褐煤煤粉输送的实验验证,结果表明该方法可行,能够建立加权频率与表观气速的线性关系,并且该线性关系的斜率随着输送颗粒粒径的增大而减小,同时也为测量颗粒粒径提供了新的手段。     

105g压阻效应阵列式加速度微传感器硅悬臂梁结构分析

在已有10^5g压阻效应阵列式加速度微传感器版图设计的基础上,应用有限元理论及相关软件,对版图中的硅微悬臂梁进行了模态分析和结构动态计算。将宏观理论应用到微观结构分析中;并对该种结构的加速度传感器的样品进行了冲击实验,得到实验曲线。对计算分析与实验结果进行了比较,指出并分析了误差可能出现的方面。     

用于气固两相流流量测量的阵列式电容传感器和互相关测量系统

在电力、冶金、化工等工业生产过程中,大量存在气固两相流流动情况。气固两相流的流量测量对于计量、节能和控制具有重要意义。本文设计了阵列式电容传感器、信号测量电路和以ＭＣＳ—８０９８单片机为核心的智能互相关测量系统。通过在气固两相流试验装置上的试验研究表明,设计的测量系统可以用于直接测量气固两相流中分离相的速度、浓度和质量流量,该系统有较高的实时性和测量精度。     

环式静电传感器的模型改进与验证（英文）

在气固两相流中,流动参数的精确测量是非常重要的,且这种流动必须在散装固体颗粒运输的过程中得到有效的解决。环式静电传感器是用于气固两相流流量测量的传感器之一。本文首先采用有限元法建立了该传感器的数学模型,对传感器的空间灵敏度特性进行了研究,并采用非线性最小二乘法及迭代法对解析模型进行了改进处理。最后通过实验结果与改进处理之后结果之间的相关系数进行对比分析,并完善了该模型的数学表达式,验证了该改进模型的可行性和实用性。     

阵列式偏振导航传感器及其鲁棒性算法实现

当昆虫视野内存在部分遮挡时,能够依靠其复眼背部边缘区域中偏振敏感多小眼结构,感知天空偏振光信息进行导航。模仿该偏振敏感多小眼结构设计了阵列式偏振导航传感器。实际应用中,传感器视野内的随机遮挡、金属纳米光栅偏振器局部缺陷和尖锐噪声等造成各偏振方向内存在干扰像素影响偏振光强提取,基于线性灰度拉伸的Otsu阈值分割及3σ法则,提出了一种具有鲁棒性的偏振光强提取算法。首先,详述了传感器的偏振导航算法和传感器组成;然后,基于MFC对话框项目,开发了传感器的实时监控界面,实时显示偏振信息变化,数据更新率达10 Hz;最后,对传感器进行了测试实验。标定实验结果表明:该传感器性能稳定,定向精度±0.25°;在室外有无遮挡条件下的对比实验结果表明:该传感器能适应视野内的部分遮挡环境,具有较好的鲁棒性。     

微波传感器阵列信号在管截面上的灵敏度分布的研究

通过在小型垂直气固两相流实验台上进行的实验研究，获得了4个独立灵敏区中微波传感器阵列信号在管截面上的灵敏度分布情况，并通过优化扩展计算，得到了可用于微波层析成像技术的灵敏度分布矩阵。     

基于阵列式传感器侵彻信号采集与计层算法研究

侵彻武器能够有效毁伤敌方地下工事等多层结构目标,为了实现侵彻武器对炸点的精准控制,以达到最佳的毁伤效果,多层侵彻引信侵彻信号采集与识别至关重要。本文围绕硬目标侵彻引信中侵彻信号的获取、计层算法等关键技术,提出一种基于阵列式传感器的侵彻模拟实验方法,通过设计间距,控制三次撞击时间的间隔分别为9.15和5.41 ms,对比有限元仿真结果,验证了多通道信号采集电路的可靠性与模拟实验方法的可行性。同时,为提高计层识别的准确性,分别采用短时傅里叶变换、小波变换、Winger-Vile分布对实验数据进行计层分析。分析结果表明,Winger-Vie算法可从时间、频率、能量多维度综合分析,具有较高的识别率和直观性,但在信息提取方面还需要改进时频分析进行优化。本文研究内容为下一步实现高精度侵彻信号计层以及解决信号黏连问题提供了重要依据。     

阵列式光学层析传感器的灵敏度分布计算与分析

对阵列式光学层析传感器灵敏度分布进行分析与计算不仅有利于了解激励光场与被测物质特性之间的相互作用关系 ,而且对于优化阵列式传感器的空间结构 ,提高成像质量以及进一步对光 CT层析图进行合理的解释均具有指导意义。光学层析传感器的灵敏度分布主要与光波长、被测物质的消光能力及传感器的空间结构形式有关。采用网格法对被测区域进行剖分 ,分析多方向角扇束光在监测区域中的二维空间分布格局以及对灵敏度系数进行归一化处理 ,提出了光层析传感器的灵敏度分布图的近似数值计算方法。并分析了不同传感器阵列结构对灵敏度水平、均匀性和空间分辨率的影响     

基于灵敏度分析的静电传感器优化设计

对用于金属接触损伤监测的静电传感器进行了优化设计研究.利用高斯定律建立了传感器静电感应的解析模型,利用有限元分析方法获得了静电传感器的灵敏度空间分布规律.并在此基础上.,针对不同的设计参数进行了有限元仿真分析,得出设计参数(感应面半径、屏蔽罩厚度、屏蔽罩内径、绝缘体介电常数、感应面内缩长度)对灵敏度空间分布的影响,并在试验台上验证了不同设计参数对接触损伤静电信号的影响,为传感器优化设计提供了依据.     

引信MEMS静电探测器阵列设计

引信可以利用空中目标运动产生的静电场信息对目标进行探测,而MEMS的特殊性能非常适合于引信静电探测器的设计。在引信有限的体积内布设MEMS静电探测阵列,通过对目标静电场信息进行检测,可以获得目标的位置和速度信息。本文运用表面加工工艺设计了一种MEMS薄膜电极的垂直振动式电场传感器阵列。介绍了该电场传感器探测单元及阵列的结构、组成及工作原理,说明了该器件的加工工艺。通过MEMS静电探测单元的空间布阵,研究了引信MEMS静电探测阵列对目标定位的原理,推导了目标定位的公式,使用MEMS静电探测阵列探测了目标的静电场,实现了对目标位置的定位。     

一种扭矩传感器的结构优化设计

设计了一种用于机器人关节输出扭矩测量的扭矩传感器。传感器承载结构采用弯曲轮辐式结构,并采用有限元分析软件对轮辐式结构进行了优化设计。通过将所设计的弯曲轮辐式结构与剪切轮辐式结构扭矩传感器的测量灵敏度进行对比,结果表明弯曲轮辐式结构扭矩传感器具有更好的灵敏度。     

基于气体传感器阵列的混合气体定量分析

优选CO和H2气体敏感的半导体气体传感器组成阵列，建立实时数据采集系统，结合BP神经网络模式识别技术，实现了混合气体组分的定量分析。讨论了不同响应时间下的阵列输出值、不同的数据预处理算法及不同的神经网络结构等主要影响因素对网络输出结果的影响。结果表明，采用RRD预处理算法对3min响应时间下的阵列输出值进行处理，再输入到有12个隐层神经元数的3层BP神经网络进行训练，预测的效果最好。该处理模式能较准确地完成CO和H2混合气体组分的定量分析。     

一种新型电容式空隙率传感器仿真研究

该文提出了一种侵入式多环套状结构电极的电容传感器,并研究它对气液两相流空隙率测量的可行性。通过建立多环套状电容传感器装置的有限元仿真数学模型,运用ANSYS软件对电容传感器有限元模型进行了二维静电场仿真。其分析了极板间的电位分布,计算不同相分布下传感器的电容及变化量,分析空隙率的设定值与仿真值对比结果,并以层流和环流为例比较并分析传感器的灵敏度以及受流型的影响。仿真结果表明,多环套状电极结构电容传感器可运用于两相流的空隙率测量技术上,为多环套状电极结构电容传感器的设计提供了部分理论依据。     

旋转电弧传感器结构优化设计

针对现有旋转电弧传感器转速高、振动大的缺点,运用三维软件和ADAMS软件建立圆锥摆式高速旋转电弧传感器虚拟样机,并对传感器进行振动分析。通过增加平衡结构来减小传感器的振动,并在ADAMS中对平衡结构参数进行优化设计。优化结果表明,优化后传感器的振幅是优化前的12.9%,有效地降低了旋转电弧传感器的振动,提高了焊接成形质量。     

通用结构优化设计系统的研究与实现

对包括杆、板、壳、梁单元的组合结构的优化设计进行了系统的研究,并研制了通用结构优化设计系统MASOPT1．0。介绍了系统的总体结构;给出了一个工程的优化实例。     

压力传感器结构参数识别及优化方法

某型号压阻式绝压传感器与复杂的环境载荷发生谐振,经常出现内引线疲劳断裂的失效现象,通过改变传感器结构参数可以提高其固有频率,有效避免该失效模式。应用FEMtools参数识别优化软件,寻找对传感器固有频率影响最显著的3个敏感结构参数;因国内外试验设备的限制,运用可靠性虚拟试验技术进行二次回归正交旋转中心组合试验,得到3个敏感结构参数和传感器使用寿命之间的回归方程;根据回归方程得到使传感器使用寿命达到要求的参数优化组合区间;区间内随机选取试验点,重新设计传感器,并进行现有实验设备极限条件下的室内验证实验。试验结果表明,得到的3个敏感结构参数可以有效提高传感器的动力学性能及其可靠性,为后续上机试验进行铺垫并积累数据。     

摩托车车架结构动力优化设计

应用MSC.Nastran对某型摩托车车架结构的动态特性进行研究,将其计算结果与试验模态分析结果做比较,验证车架有限元模型的准确性.然后从引起摩托车振动的两个根源(路面激励和发动机激励)出发,着重从发动机激励方面考虑,通过对车架结构进行动力优化设计,有效地避免了摩托车常用工况下车架前几阶固有频率与发动机的一、二阶惯性力频率一致引起的摩托车共振问题,从而改善摩托车的动态特性,提高摩托车的乘坐舒适性和耐久性.     

航空发动机转速传感器的音轮优化方法研究

航空发动机转速信号中存在高次谐波,信号在传感器与线缆组成的回路中谐振而发生畸变。基于低频电磁场有限元软件Ansys Maxwell,该文对某型转速传感器匹配不同参数音轮进行数值模拟分析,获得转速传感器感应电动势曲线。然后对仿真数据进行分析,识别音轮参数对转速信号的影响,并梳理出音轮优化设计流程。结果表明:通过设计合适的音轮参数,可以明显减少转速信号中高次谐波分量,增强信号抗干扰能力。