热电偶时间常数测试技术研究

本文介绍了热电偶时间常数测试的一种测试方法和测试系统,并对几种不同响应量级的热电偶进行了时间常数测试,给出了测试曲线.测试结果对热电偶温度传感器的研究和应用具有一定的参考价值.     

火焰温度场测试中的传感器动态响应研究

在诸如爆炸火焰温度场的瞬态测试中,传感器的动态响应特性是影响测试结果的重要指标,而温度传感器热电偶的动态响应特性通常通过时间常数来反映。针对这种特殊测温环境下对热电偶时间常数的标定要求,采用火焰温度源法,对OMEGA生产的热电偶的时间常数进行了标定分析,获得其时间常数为846.992 ms,标定系统的动态重复性为1.17%。结果表明,用此标定方法得到的时间常数能更真实地反映热电偶在火焰温度场中的动态响应性能,且标定系统的动态重复性好,测试精度高,对分析弹药爆炸过程中的热毁伤效应有一定的参考价值。     

某型航空发动机的温度传感器惯性补偿研究

针对某型航空发动机温度传感器的测量滞后问题,提出了传感器的惯性补偿方法.该方法首先求得时间常数,并采用最小误差原则对时间常数进行修正,然后将时间常数写入补偿环节,最后使用二次指数平滑法对补偿曲线进行修正.通过仿真与实验验证,求出了时间常数并实现了温度补偿,表明该方法是有效的,能够用于温度传感器的惯性补偿.     

一种新型贴壁式热电堆温度传感器

设计了一种由800对镍铬－康铜热电偶组成的新型贴壁式热电堆温度传感器，较好的解决了在有限的空间中容纳更多热电偶的问题，给出了一种计算时间常数的方法并对一台热导式热量计时间常数进行了计算。     

半导体温敏闸流管

本文介绍一种新型的能作为温度开关的器件——半导体温敏闸流管TT201,TT202、TT203的基本构造、工作原理。叙述主要特性开启温度、开态电压的热时间常数的意义。列举几个应用原理图、供温度报警、控制以及过热保护等方面作参考。     

基于温度传感器的DAC非线性补偿系统设计

针对数/模转换器(DAC)在大温度范围、满量程工作时表现出较大非线性误差的问题,提出了基于温度传感器的DAC非线性补偿方法。该方法首先在不同温度环境下对DAC进行测试和非线性误差计算,通过I2C总线采集多个温度传感器的温度值,并在工作温度和输出值2个维度上使用双线性插值算法解算出任意工作点的补偿值。实验结果表明:在同等条件下,补偿后的DAC非线性误差比补偿前降低了1个数量级。     

MEMS铂薄膜温度传感器的电阻温度系数研究

采用MEMS工艺在硅衬底上制备了铂电阻薄膜温度传感器,在500℃、600℃、700℃和800℃四个温度点下对铂电阻样品进行了热处理,对样品在退火前后的电阻值进行了测试和对比分析,对800℃的退火样品的阻温特性进行了多次测量,其在零摄氏度的电阻温度系数可达3150×10-6/K。另外还对退火后的铂电阻样品阻温特性进行了多次升温降温测试,其升温曲线和降温曲线基本重合,表明退火处理可以明显的改善铂薄膜温度传感器的稳定性和重复性。     

基于CAN总线的嵌入式温度监测系统设计

介绍了一种基于CAN总线的可扩展的嵌入式温度监测系统的设计方法,整个系统由嵌入式分控器和主控器两大部分组成。嵌入式分控器部分基于C8051F040单片机,结合单总线数字温度传感器DS18820,进行温度监测及显示实时温度。文章还阐述了基于CAN总线传输温度信号的主控器系统的设计方法。     

采用单片机的可编程温度控制器

1 引言在热处理及其它一些对温度控制要求较高的场合,经常要按照给定的时间—温度曲线对温度进行等速或非等速升温(或降温)控制,为此,我们设计了一种可编程温度控制器。它以8031单片机为核心,采用双积分 A/D 转换器作为模拟量输入口,通过脉冲调宽电路和双向可控硅过零触发电路,对加热设备进行调功和开关控制,通过硬件和软件相结合的方法,方便地实现了常规仪表难以实现的功能。2 系统结构2.1 功能a.该温控器具有两种工作方式,一种是直接读入面板上的拨盘开关设定值,进行简单的恒温控制;另一种是根据给定的时间—温度曲     

应用于无源RFID标签的BICMOS温度传感器

基于IBM 0.18μm SiGe BICMOS工艺,采用温度脉冲转换方式设计了一种应用于无源RFID标签的温度传感器。与绝对温度呈正比(PTAT)的电流源和电流饥饿环型振荡器产生频率与温度呈正相关的振荡信号,作为计数器的时钟信号;用数字模块对接收的帧头代码进行处理得到一个宽度为200μs的脉冲信号,作为计数器的使能信号;利用时域数字量化方式就可以得到不同温度下的数字信号。温度传感器总面积为0.03 mm2,温度在-100~120℃范围内变化时,振荡器输出频率范围由800 kHz~1.8 MHz。在1.8 V电源电压下,温度传感器平均输出电流约为13μA,芯片测试结果的有效分辨率可以达到0.864 LSB/℃。     

基于随机噪声调制的新型隐蔽通信系统

在无线传感器网络中,为了实现信息的隐蔽通信,提出了一种基于随机噪声调制的新型隐蔽通信系统。隐蔽通信系统的二进制消息序列调制联合正态分布噪声序列的相关系数。作为隐蔽通信系统信号的联合正态分布噪声,叠加到传统数字通信系统调制器的输出。在接收端,相关系数的估计值经过硬判决之后恢复出隐蔽系统的的二进制消息。所提出方案的关键问题,例如信道估计和符号同步,则由传统的数字通信系统解决。从理论上推导出了隐蔽通信系统的误码率。仿真结果表明,所提出的系统具有较低的误码率性能,且与理论值一致。     

非视距环境中的无线网络残差加权定位算法

无线定位已成为物联网应用的重要研究内容,为减小非视距(NLOS)误差对传统定位算法的精度的影响。因此提出一种基于目标临时位置估计的残差幂次方加权定位算法。算法核心在于先利用分组定位得到不同目标节点估计位置,并将位置之间的差值定义为临时定位残差。然后区别于传统残差加权定位算法,本文提出用残差的高次幂作为加权函数,并通过仿真搜索最优的加权函数。仿真结果表明,当LOS-SN数目不小于2时,本文算法在定位精度上远高于传统的NLOS抑制定位算法。和传统的残差加权定位算法(RWGH)相比,本文所提算法的定位精度提高了近60%,同时降低了对LOS-SN个数的要求。和半正定规划(SDP)相比,定位精度提高了近38%,并降低了计算复杂度。     

大量程气体流量传感器的仿真与设计

基于热传递原理,设计了一种大量程气体流量传感器。采用FLUENT进行结构的仿真,结合权重法确定传感器的最优结构模型。研究了传感元件的温度特性,确定了传感器的工作状态。设计了传感电路,对传感器进行了自动温度补偿。测量中采用两种不同的测量原理,使传感器能够检测微小流量和中、大流量,提高了传感器的测量范围。实验结果表明该传感器测量流量量程为0.14m^3/h^130m^3/h,测量误差优于1.5%。     

基于Dubins曲线的无线传感网聚类移动数据采集算法

利用类车型Sink节点实现无线传感器网络的移动数据采集,可以有效延长网络生命周期。考虑类车型移动Sink节点的Kinematic约束,本文提出了一种基于聚类间Dubins平滑曲线的移动数据采集算法。整个无线传感器网络被划分为多个不重叠的聚类区间,聚类内采用最小生成树路由方法实现传感器节点的无线多跳式数据传输,Sink节点按聚类之间规划的Dubins曲线寻访数据采集点进行移动数据采集,从而兼顾移动数据采集的平滑性和节点能耗的优化性。仿真结果验证了本文算法可以在保证移动路径平滑的约束条件下提高无线传感器网络的能耗效率。     

霉变小麦的电子鼻区分及其传感器阵列选择优化

采用电子鼻区分不同霉变程度的扬麦23号样品,连续检测不同霉变程度小麦样品,并记录检测数据。将检测数据耦合到双稳态随机共振系统,调解系统参数诱发产生共振,依据系统输出信噪比特征值建立小麦霉变程度预测模型。为了提高电子鼻对霉变小麦样品区分效果,进行了电子鼻传感器负荷加载分析,对电子鼻传感器阵列进行了优化研究,结果表明传感器阵列优化可有效提高电子鼻检测小麦霉变程度的准确度。采用华麦6号样品构建验证实验,结果证明所建立的方法具有较好的应用意义,并具有普遍意义上的适用性。     

基于微纳传感器的有毒有害气体检测方法研究

提出了一种基于微纳电离型传感器的苯类毒害气体检测方法,构建基于微电离型微纳气体传感器构成的毒害气体检测系统,在室温常压、相对湿度75%的实验条件下分别检测0.01mg/m^3～0.3mg/m^3等8个浓度梯度的苯和甲苯气体,采用双层叠加非线性信号分析检测数据,依据信噪比特征值实现气体浓度的区分,以特征值对应的参量作为气体种类的判断。检测过程中,传感器工作在可逆电离平衡状态,并且具有无毒害、重复性好、无需预热等优点,在有毒有害气体检测领域具有广阔前景。     

基于超声相控技术的新型船舶计重方法研究

针对传统水尺计重存在的成本高、效率低、误差大的问题,提出一种基于超声相控技术的新型船舶计重方法。以超声相控技术为基础,设计了用于船舶计重的超声阵列换能器,搭建测试平台对换能器的性能进行测试,之后利用该换能器对加载重前后的水下船体进行相控扫描,同时重构出水下船体三维模型并计算出体积,利用阿基米德定理计算排水量,最后根据排水量之差计算出载重。以小型载重船模为测量对象,计算在不同载重时的误差大小,并对船模下降20mm时的计重结果进行不确定度分析。结果表明,载重10kg以内时该方法的计重误差不超过2%,随着载重量的增加计重误差会相应减小。     

基于Fick-小波包变换方法对土壤CO2浓度时间序列的去噪处理

土壤CO_2浓度时间序列的数据质量易受到外界环境及土壤监测仪质量的影响,导致不能精确的测定土壤呼吸。针对土壤CO_2浓度时间序列的数据质量问题,本文提出小波包变换和Fick第二定律结合的方法对时间序列进行去噪分析。实验结果显示,无论从均值,信噪比,均方根误差和斜率距离来看,本文算法都优于由传统方法计算得到的结果。同时,在研究区域分别测量了早中晚三个时间段的土壤CO_2浓度,对其进行去噪处理之后,利用Fick第一定律计算获得的土壤碳通量与LI-8100测得的仅相距1μmol/m^2/s左右。说明通过本文算法不仅精确算得了开放型气室内任意时间任意位置的CO_2浓度时间序列,并且通过计算处理后的时间序列获得了与LI-8100相近的土壤碳通量。     

热电偶动态响应的带外部输入自回归模型

热电偶测量动态温度受到热电偶自身动态特性的制约和影响。为了评价热电偶的动态特性,建立了一种双气流环境下的热电偶动态响应实验系统,测量热电偶在两种不同温度气流交替激励下的响应。由于激励温度本身也存在测量误差,当用回归方法分析热电偶响应过程时,响应过程构成了一种变量带误差问题。为了获得热电偶动态响应的无偏估计,建立了热电偶动态响应的状态空间方程,用随机扰动与确定性模型结合的方式描述热电偶动态响应过程,采用一种带外部输入自回归模型对响应过程进行辨识。以一种工业中常用的露端式镍铬镍硅热电偶为对象,给出了一个算例。实验和计算结果表明,带外部输入自回归模型适用于双气流环境下热电偶动态响应能力的评价。     

自供电的压电振动能与温差热电能融合采集电路设计

环境能量俘获中压电振动能和温差热电能的俘获电路设计已成为近几年研究的热点之一。但由于存在压电换能器和热电换能器输出的能量分别是交、直流形式而难以同时俘获,且热电换能器的开路电压通常要低于三极管的阈值电压而需要借助外部电源供电等问题,本文提出了一种自供电的混合式同步电荷提取HSP-SECE(Hybrid Self-Powered Synchronous Electric Charge Extraction)电路。所提出的HSP-SECE电路,通过压电电压峰值的检测,在其达到峰值时进行压电振动能和温差热电能的同步提取,实现两种能量的融合采集。仿真和实验测试表明,所提出的电路可以有效实现温差热电能和压电振动能的同步采集,与现有的电路相比,在俘获效率、自供电和负载相关性等方面,具有较为明显的优势和特色。