纳米结构双层类脂膜的发展及应用

双层类脂膜(Bilayer Lipid Membrane,BLM)作为生物膜的基本结构模型已被广泛的接受,双分子层结构使双层类脂膜的厚度不到10 nm.介绍了纳米结构双层类脂膜的实验进展及电学特性,阐述了双层类脂膜在生物化学传感器中的应用,并展望了发展前景.     

电势型固体电解质氧传感器电极制备及响应性能

研究了电极涂覆面积、电极涂覆位置和电极催化剂用量对电势型固体电解质氧传感器响应特性的影响.结果表明:电极涂覆面积和电极涂覆位置的变化会导致传感器电极极化电阻和电解质电阻的变化,但对传感器的响应特性却几乎没有影响;一定范围内电极催化剂载量的增加有助于减小电极表面电阻、电极极化电阻以及传感器的电解质电阻,但同时也会增加电极中气体的传质阻力.因此制作电极时,催化剂的载量需要优化.一般以传感器电极表面电阻刚好小于1Ω时的载量为最佳电极催化剂载量.     

滚柱轴承离合器润滑脂膜厚度的计算及分析

利用弹性流体动力润滑和流变学理论对滚柱轴承离合器的润滑脂膜厚度进行了分析,给出了滚柱轴承离合器的润滑脂膜厚度的计算公式,建立了最小润滑脂膜厚度的计算程序并进行了实例计算,分析了相关参数对脂膜厚度的影响,分析表明:滚子轴线与滚道轴线夹角增大或者外加载荷增大,脂膜厚度会减小;滚子个数增加或滚子长度增加或转速增大,脂膜厚度会增加;润滑脂类型不同,相应的膜厚也有所不同.     

平面电极型MEMS电化学地震传感器

针对传统电化学地震传感器的加工工艺成本高、一致性差等问题,设计了一种新的平面电极型微机电系统(MEMS)电化学地震传感器结构。建立了平面电极型MEMS电化学地震传感器的计算模型,通过Comsol多场耦合数值模拟分析方法,对影响传感器的结构参数如:电极宽度、电极间距、流道高度等进行了计算和优化。采用MEMS表面工艺和准LIGA工艺,制备了平面电极型MEMS电化学地震传感器。最后,与采用传统方法精密加工的MET2003器件进行了频率响应和微震动的对比测试。实验结果表明:与MET2003器件相比,平面电极型MEMS电化学地震传感器的带宽从1Hz扩展到了30Hz,两种器件的采集结果具有很好的相关性和一致性,相关系数为0.887,在1Hz处的噪声低于120dB。     

复杂电极结构的单片式电容传感器研究

提出了两种新型单片电容传感器结构,用ANSYS软件对不同参数的传感器进行了仿真,分析了被测物距离、电极间隙和电极厚度对传感器初始电容和灵敏度的影响,并通过实验对仿真结果进行了验证。结果表明,测量系统的灵敏度与电极间隙和被测物距离近似成反比,传感器初始电容值随电极结构复杂度提高而增大;电极厚度对电容值的影响非单调,存在最优值。     

矩形电容层析成像传感器仿真模拟和实验测量

常规电容层析成像传感器为规则对称方形或圆形结构,其测量和成像算法已相对成熟.由于受循环流化床旋风分离器入口结构段的限制,上述传感器结构已不能应用在旋风分离器入口段的测量,因此为了研究大型化循环流化床多旋风分离器并联布置入口段固体颗粒浓度分布,提出和设计了一种矩形非常规电容传感器,该传感器为12电极结构,在每个入口段的短边布置2个电极,长边布置4个电极,成像敏感场仿真计算基于Ansoft-Maxwell软件.对此传感器进行了静态仿真模拟研究和静态实验测量,对不同激励电压和频率测量结果进行分析,并对测量结果进行误差分析,得到矩形不规则电容传感器最佳测量参数(激励电压和频率),并对循环流化床分离器入口段进行了动态测量.结果表明,这种矩形非常规电容传感器可以用于循环流化床冷态试验台的旋风分离器入口段的直接测量,测量结果对改进旋风分离器的布置方式有参考意义.     

燃料电池式乙醇传感器的研制

利用燃料电池反应原理制备乙醇传感器,可精确检测呼气中乙醇浓度,并对烟雾、汽油等典型的干扰气体具有优异的选择性.传感器电极采用价格低廉、物理化学性质稳定的磺化聚α-甲基苯乙烯制固体质子交换膜作为载体材料,降低了传感器的制造成本,并用硅酸乙酯处理质子交换膜负载二氧化硅以改善膜的亲水吸水性能.传感器采用全固态方式装配,避免了液态电化学传感器的电解液泄漏问题.传感器电极采用丝网印刷工艺制备,提高了电极尺寸的一致性、催化剂的分散度和电极的强度,改善了传感器的稳定性,提高了生产效率.     

电容层析成像系统中径向电极的研究

由于电容层析成像系统中电容测量非常困难,常采用在相邻电极间嵌入径向电极的方法来改善电容敏感场的分布.文中对8电极电容层析成像系统进行了具体的仿真实验和理论分析,并对径向电极及其嵌入尺寸对电容传感器的电容值及敏感场分布的影响进行了研究,根据各项参数对电容传感器性能的影响以及传感器结构参数的优化目标函数,确定了径向电极的最优嵌入尺寸.实验结果表明:采用径向电极最优嵌入尺寸的电容层析成像系统,能够缩小测量电容值的动态变化范围,降低数据采集电路的设计难度,同时还能够提高电容响应的灵敏度,改善电容传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能.     

基于光纤传感的内螺纹参数非接触测量

针对传统内螺纹参数接触测量方法的不足,提出采用光纤位移传感的方法实现内螺纹参数的非接触测量。介绍了反射式强度调制型光纤位移传感器的工作原理,讨论了基于光纤传感的内螺纹参数非接触测量方法的检测原理;对光纤传感探头的设计进行了理论分析,并通过实验验证了光纤探头采用双层接收光纤结构的合理性。     

湿度测量技术与湿度传感器的发展趋势 ——5~(th)IMCS评析

通过对第五届国际化学传感器会议的分析,作者认为,发展专用湿度传感器,例如高温、高湿环境测湿用的湿度传感器以及检测固体表面凝聚水量、检测微区空间气相湿度的测湿技术和湿度传感器等,乃是当前湿度传感器和测湿技术深入发展的主要标志之一。文章对SAW固体电介质（氧离子导体、氢离子导体）、聚合物电阻型以及微型si空气桥热力学式等四类湿度传感器技术与国际先进水平作了一些比对,并对与国际先进水平的差距及其学术上的原因作了某些分析。     

基于MEMS工艺的半导体电阻式气敏元件的研究

介绍了半导体电阻式气敏元件工作原理,设计了一种基于MEMS工艺的薄膜气敏元件结构,此结构以Si3N4/SiO2/Si3N4复合薄膜作为支撑隔热层,蜿蜒状多晶硅作为加热层,梳状Ag电极作为气敏薄膜信号电极,SiO2作为加热层与Ag电极的绝缘层,并在SiO2绝缘层上刻蚀通孔形成加热层与金属互连。该结构具有通用性,对不同气敏特性的材料均适用,且易于改进为组合结构或阵列结构。最后,对其工艺进行了阐述。     

油气润滑ECT传感器的轴向屏蔽电极及其影响*

建立UMIST型（带轴向接地屏蔽电极）和METC型（带轴向驱动屏蔽电极）油气润滑ECT传感器的三维物理模型,根据三维物理模型推导电容值和灵敏度数学表达式,并分析轴向屏蔽电极对传感器的敏感性和灵敏度均匀性的影响;采用线性反投影算法（Linear Back Projection,LBP）进行图像重建,并比较重建图像与真实图像的相对误差和相关系数。结果表明：2种轴向屏蔽电极均可消除边缘电容并提高传感器的敏感性;带轴向接地屏蔽电极使得传感器的灵敏度更加均匀,而带轴向驱动屏蔽电极的传感器则相反。带轴向接地屏蔽电极的传感器更适用于油气润滑中环状流的识别,其重建图像与真实图像的相对误差降低了28.79%,相关系数提高了14.05%。     

用微生物传感器法测定甲醇的研究

从生产甲醇的工厂周围采集土样,分离筛选出一种以甲醇为唯一碳源和能源的微生物,将其固定化后,与氧电极组合制成甲醇微生物传感器。用组装的实验装置测定了该传感器对甲醇和一些相关物质的响应性能,以及影响响应性能因素的影响情况,确定了实验条件。用本方法和气相色谱法对照测定生产和使用甲醇的车间空气和废水中甲醇含量,其结果具有可比性。     

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。     

基于高浓度测量的溴气传感器研究

描述了目前溴气传感器的国内外发展状况,介绍了一种用于高浓度测量的溴气传感器,阐述了它的工作原理,针对电极﹑透气膜﹑电解液等关键技术进行了讨论,给出了它的结构,讨论了性能特点.     

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。     

应用在拼接镜面中的电容位移传感器的结构性误差分析及校正

分析了子镜运动和电容传感器极板运动之间的理论关系并探讨了电容位移传感器读数的"结构性"误差的处理方法。基于电容位移传感器的工作原理,对极板为圆形的电容位移传感器提出了采用以位移的测量值和子镜转角为自变量的多项式拟合的校正方法。计算表明该误差处理和校正方法是简洁可行的。对于转角的拟合只需2阶,同时位移测量值只需4阶的多项式进行拟合即可使输出位移达到3 nm的精度。进一步分析表明,直接使用位移传感器读数计算极板转角,并对误差的主动校正控制非常有利于该多项式拟合,可一次性达到优于5 nm的校正误差,完全满足拼接镜面主动光学工程应用的技术要求。     

金属颗粒的电容式速度测量方法研究

针对金属材料在静电场中呈现出的特殊性,设计了一种用于检测管道中金属颗粒速度的电容式传感器。首先,基于多电极理论建立了电容传感器测量金属物质的数学模型,在此基础上,使用COMSOL Multiphysics有限元分析工具建立了传感器三维仿真模型,并对其空间灵敏度分布特性进行了分析。然后,基于该传感器的空间滤波效应对金属颗粒速度测量原理进行了理论分析,建立了传感器输出信号功率谱截止频率和金属颗粒速度之间的关系式。最后,开发了基于三角电极电容传感器和电容数字转换芯片Pcap01的金属颗粒速度测量系统,并在重力输送装置进行了验证及分析。实验结果表明,该测量方法具有良好的可行性,在2.44～5.34 m/s的速度范围内,测量速度的重复性误差小于4%。     

立体网状静电传感器空间灵敏特性研究

提出一种全新的立体网状静电传感器,以克服现有静电传感器对流场内速度分布无法测量的不足。通过建立立体网状静电传感器的三维仿真模型,利用有限元分析法获得了立体网状静电传感器的灵敏度空间分布规律,并对其动态灵敏度进行了分析。结果表明:立体网状静电传感器具有局部敏感特性,对于管内颗粒分布比较敏感。而且由于其极棒间相互交错的特性,可以探测到颗粒的运动方向;传感器的动态灵敏度可以反映带电颗粒在各个极棒间的空间位置及其速度,即带电颗粒距离极棒交织点越近,速度越快,动态灵敏度越大。最后通过重力输送颗粒实验,证明理论分析的结果与实验结果一致,从而为立体网状静电传感器实现颗粒流动参数测量提供了理论依据。