基于二阶矢量位的线圈横向移动三维涡流理论建模

针对电涡流传感器探头线圈相对导体横向移动时阻抗变化的涡流问题,以二阶矢量位电磁理论为基础,在直角坐标系下,推导出线圈相对导体横向移动时的阻抗及阻抗变化量公式,建立其电磁场三维涡流理论模型,且通过试验验证了模型的正确性.使用Mathematice软件建立模型计算分析线圈几何尺寸(内径、厚度、线宽、线间距)对传感器灵敏度的影响,为合理选择线圈参数和优化传感器性能提供参考.     

基于三维有限元的电涡流传感器参数的仿真研究

电涡流传感器的参数变化对其性能的影响是比较显著的,因此设计电涡流传感器的关键在于对传感器参数进行优化,采用有限元技术(ANSYS软件)对不同形状的空心平面线圈的三维电磁模型进行仿真分析,在得到各种电感曲线的基础上．定性地分析了几种主要参数变化对变面积式电涡流传感器的影响,结果表明,为了提高传感器测量灵敏度,线圈应采用较小的长度、较大的宽度和尽可能小的间隙,该项研究成果为传感器优化分析提供了有利的方法和手段。     

基于ELC谐振器的湿度传感器

LC谐振式湿度传感器因无源无线,可极大拓展传感器应用范围,已成为湿度传感器的研究热点之一.将超常媒质(metamaterials)应用在谐振器的结构选择上,解决了传统LC谐振式传感器尺寸过大,灵敏度较低的问题.湿度传感器由电耦合LC谐振器(ELC谐振器)和聚乙烯醇(PVA)敏感薄膜构成.首先利用电磁仿真软件,分析ELC谐振器主要结构参数对谐振特性的影响,设计和制作谐振频率为2.45 GHz的谐振器,品质因数达到302.然后通过滴涂法将制备好的感湿材料聚乙烯醇溶液涂敷在ELC谐振器表面制作湿度传感器,并进行了湿度敏感测试.实验结果显示:ELC谐振器在全频段内磁导率均为正,在频段2.19 GHz~2.98 GHz内介电常数为负,具有超常媒质特性;湿度传感器在相对湿度35% RH~88% RH范围内,谐振频率共偏移69.875 M,且在83%~88% RH湿度范围内感湿灵敏度η达到71.5 MHz/% RH.研究表明ELC谐振器因超常媒质特性实现了结构小型化,且由于品质因数较高改善了湿度灵敏度.     

工业控制中电涡流传感器位移测量精度研究

针对电涡流传感器对受温度影响较大、导致严重的温度漂移的问题,提出了采用基于支持向量机算法的温度补偿模型。首先通过对电涡流传感器采用二维定标实验,通过温度箱改变温度,再利用温度传感器测试其温度,通过学习,建立支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型。通过对SVM中的核函数和参数的选取及优化,最终得到SVM的电涡流传感器的温度补偿模型。经过补偿之后,电涡流传感器的灵敏度温度系数和零位温度系数与未进行温补相比均提高了一个数量级,从而达到了对电涡流传感器温度补偿的目的,同时非线性也得到了校正。     

耦合系数对无线无源传感器信号读取的影响

研究了耦合系数对无线无源传感器信号读取的影响。通过建立无线无源LC传感器的集总电路耦合模型,对其进行理论分析,推导出了天线端阻抗参数的理论表达式,结合MATLAB软件仿真,从理论上得出,通过天线端阻抗参数提取出来的传感器谐振频率变化量受耦合系数的影响,并得到实验验证。理论分析和实验测试表明,在进行无线无源传感器耦合系统设计时,应选取合适的耦合系数,来提高测量灵敏度。     

基于Ansys有限元法的电涡流位移传感器分析

为了满足磁悬浮飞轮系统高精度的位置检测要求,必须进行传感器性能的分析与设计。从涡流传感器的原理出发,利用Ansys软件进行有限元建模仿真,得到涡流传感器的阻抗与检测距离的关系,从而可得到经过测量电路后的输出电压受位移变化的影响。按照线圈仿真模型和电路中各元件的参数制成实际的传感器线圈检测回路,实验结果与仿真结果的一致性表明:基于Ansys的有限元分析法对涡流传感器设计有重要指导意义。     

基于电涡流传感器测量汽轮机转速的研究

电涡流传感器是基于电涡流效应工作的一种传感器,具有可靠性好、灵敏度高、响应速度快等特点.首先探讨了电涡流传感器的工作原理,随后介绍了用电涡流传感器测量汽轮机转速的方法,最后分析了测量时引起的误差及对策.通过实时的监测汽轮机转速,确保发电机组安全运行.     

基于三梁结构的电热驱动谐振式微加速度传感器研究

为了提高电热激励/压阻拾振谐振式微加速度传感器的品质因数和消除交叉灵敏度,提出一种基于三梁结构的新设计.依据有限元模拟得到的固有振型来选择三梁结构参数,以减少能量耗散,提高品质因数.分析本设计消除交叉灵敏度的机制和独特的三梁结构的激振方式并对其进行有限元模拟.模拟结果证实这种谐振式微加速度传感器的灵敏度高于1000 Hz/g.     

射频谐振式电感传感器转换电路设计

电感传感器在测量与仪器仪表中的应用非常广泛,而转换电路是此类传感器的重要组成部分,直接影响传感器的性能。该文提出了一种在射频下以谐振方式工作的电感传感器转换电路设计。原理分析表明,在电感类仪表中,采取提高激励频率和使电路工作在谐振状态的设计,可以明显提高测量仪表的灵敏度和分辨力。通过搭建相应的实验系统,验证了该设计的有效性。在微位移测量实验中,得到了在同等条件下,灵敏度比传统设计提高Q倍的实验结果。     

电涡流传感器的有限元仿真研究与分析

电磁场的分布情况是影响电涡流传感器灵敏度和线性度的主要原因.从电涡流传感器的基本原理出发,采用有限元方法,利用ANSYS语言,通过建模、定义材料特性、划分网格、设置边界条件、加载及求解等,对电涡流传感器的电磁场进行仿真研究,并由理论公式验证模型的正确性.通过计算3种尺寸参数不同的线圈,研究分析了线圈的形状结构对传感器灵敏度和线性度的影响,对于电涡流传感器线圈的设计具有指导意义.     

电感变化率对涡流传感器性能影响的仿真研究

为了提高涡流传感器的电感灵敏度和热稳定性,研究了探头线圈的结构、激励频率和温度对线圈电感变化率的影响。首先通过COMSOL Multiphysics仿真软件构建稳态物理模型并加入瞬态温度模块,通过参数化扫描仿真,验证该模型的合理性。其次在稳态恒温实验条件下对线圈内外半径、厚度、匝数进行仿真,得到导线直径不超过40μm、内半径0.1mm^0.5mm、外半径2.5mm的60匝单层平面线圈的电感灵敏度和测量分辨率最佳。最后在瞬态变温实验条件下得到激励频率900kHz时可以最大程度的提高传感器热稳定性和电感灵敏度,减小温度引起的误差。     

基于卡尔曼滤波的四轴飞行器成像、惯性和高度组合导航

为了提高四轴飞行器在非结构化、室内和GPS失效环境下的导航精度,本文提出一种用于四轴飞行器的成像、惯性和高度组合导航。首先对四轴飞行器搭载的摄像机进行了标定,获取了摄像机的内外参数。其次设计了着陆标志为标准参照物,以及着陆标志识别方案。再利用卡尔曼滤波器融合视觉、惯性测量系统和超声波测距仪的数据,通过相似三角形定理估计飞行器的相对高度,利用视觉测程法估计飞行器位置和位移速度。最后验证组合导航的有效性,用成像、惯性与高度组合导航实验平台依次进行了相对高度估计实验、平移速度和相对位置估计实验,实验测试表明:在高度估计实验中,组合导航能够很好的描述四轴飞行器的飞行高度估计;在平移速度估计实验中,卡尔曼滤波器估计的速度估计值很平滑;相对位置估计实验中,四轴飞行器的x方向位置保持在原点附近,y方向位置保持在-1.0 m附近,高度位置的最大误差在0.3 m之内。     

基于响应面法和遗传算法的多自由度微陀螺性能优化

为了兼顾微陀螺的灵敏度和带宽,实现其性能优化,将特征提取、响应面法与遗传算法相结合,提出了一种基于灵敏度和带宽最优化的优化设计方法。该方法基于特征提取确定设计变量及约束条件。通过BBD(Box-Behnken Design)方法采样,结合最小二乘法构建微陀螺灵敏度和带宽的响应面近似模型,运用多目标遗传算法对响应面模型进行优化。通过计算Pareto前沿最优解获得一系列优化方案,可同时将灵敏度和带宽分别提升19%和12%,也可在灵敏度不变的前提将带宽拓展78%,可根据实际需要选择不同的优化方案。对原设计和优化方案进行仿真对比,验证了优化设计结果的正确性。采用该方法对多自由度微陀螺的性能进行分析和优化,能在大大提高优化效率的同时有效提高灵敏度与带宽,为微陀螺的优化设计提供一种新思路。     

压电陶瓷驱动器迟滞建模方法研究

压电陶瓷驱动器是原子力显微镜(AFM)的关键组件。AFM在生物、材料及半导体等领域应用广泛,而利用AFM获得高精确的测试结果依然面临诸多挑战。其中,压电陶瓷驱动器具有迟滞、非线性等特点,在大范围高频工作状态下,对定位精度的影响更显著,这严重限制了AFM的进一步应用。本文围绕大范围压电陶瓷驱动器的迟滞性展开研究,设计一种基于改进型多项式拟合算法的迟滞建模方法,使得拟合模型可随输入信号频率的变化而变化,充分提高压电陶瓷迟滞模型的准确性。实验表明,该方法可为压电陶瓷驱动器建立准确的迟滞模型,建模过程简单,通过设计基于该迟滞逆模型的前馈控制算法,可使驱动范围在100μm的压电陶瓷驱动器的线性度提高至1.5%。     

血液静电泵的碟型阀门设计

以碟型阀门为对象,利用阀门流量与碟阀开角的相对指数关系,基于流体力学关于流量与压力差、阀门管道面积、流量系数间的关系,在压力差、阀门管道面积不变的条件下,建立了流量系数与开角的指数关系。从而得到阀门实际流量与碟阀开角、压力差、阀门管道面积的具体数值关系,以设计岀碟型阀套的合适的最小半径。将血液静电泵的设计原则应用于碟型阀门设计,选用不同的流量系数计算并绘制出不同阀门半径、碟阀开角与压力差的关系图。如何选择合理的阀门半径是本文研究目的所在,以保证阀门打开时,血流畅通无阻。再由碟阀半径、开角、流速,计算了雷诺系数并核对了所选流量系数;还研究了因阀门的快启导致血流施加于碟阀上的冲击力,进行了碟阀及其把柄的强度核验。     

基于MEMS传感器的道面坡度提取方法

道面坡度测量对于精细化导航系统及场面运行模拟系统的开发具有重要的意义。采用微机械电子系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)传感器进行加速度估计的方法提取道面坡度通常需要增加额外的传感器,同时还会受到累积误差的困扰。仅利用智能手机的传感器,通过零加速状态检测的方法对旋转四元数进行重置,实现了累积误差的修正,并提出了一种新的坡度提取方法,在不需要额外传感器提供辅助参数的情况下,利用重力加速度方向不变性,通过载体坐标系中的重力加速度矢量方向的变化间接地实现了道面坡度信息提取。实验结果表明,本文算法可以准确地提取道面坡度信息并实现对道面坡度信息的定位。     

基于平行四边形柔性铰链的新型微量液体粘度测量方法

在分析化学、生物工程、流量计量等领域,微量液体的粘度对工程分析和计算具有重要意义,微量液体粘度测量的方法也在逐渐发展完善。查阅资料发现,目前微量液体测量装置可用于测量粘度值低于150 m Pa·s的微量液体。为了解决微量液体测量装置的粘度测量范围较小的问题,提出一种基于平行四边形柔性铰链的剪切运动的新型粘度测量方法,待测微量液体样本的体积仅为15μL。该方法使用固定在平行四边形柔性铰链上的刚性杆,将刚性杆的探针部分插入液体,在瞬态力的作用下,平行四边形柔性铰链做一维的阻尼振动,带动探针在液体中做剪切运动,由于液体粘滞力,系统的阻尼因数发生变化,液体粘度越大,阻尼因数越大。可以通过标定实验建立二者的关系,实现微量液体的粘度测量。结果表明,此微量液体粘度测量装置的测量范围扩大到了10 m Pa·s～750 m Pa·s,并且相对误差平均为5.8%。证明了该测量装置满足设计的需求,并且能够有效测量微量液体粘度。     

粒子群优化算法专利技术浅析

粒子群优化算法又称微粒群算法,是-种智能优化算法,主要用于优化函数、训练神经网络,以及其他进化算法的应用领域。本文简介了粒子群优化算法的发展历史及现状、主要分类,并以国内外专利申请数据为分析样本,从专利逐年变化的申请量和申请人分布等角度进行了分析和研究。     

天津市非物质文化遗产传统美术项目产业化发展策略

文章以天津市非物质文化遗产中的传统美术为切入点,通过对天津市传统美术项目的发展现状及产业化现状进行分析来寻找适合天津非物质文化遗产项目产业化发展的开发策略。     

时序InSAR技术地表沉降监测结果可靠性及沉降梯度分析

为系统评价时序InSAR技术监测结果的精度和可靠性,进一步挖掘监测结果中隐藏的空间地理信息,利用两种时序InSAR技术对天津市及周边区域地表沉降情况进行监测,并基于水准数据测量结果、不同时序InSAR技术监测结果以及夜间灯光数据二次分析结果,研究了系统评价监测结果可靠性的方法,对监测结果进行了精度和可靠性的评价。在此基础上,基于ArcGIS空间插值与梯度分析方法,对研究区两个重点沉降区域进行了沉降梯度分析。研究结果表明:1研究区时序InSAR技术监测结果精度较高、可靠性较好;2重点沉降区域分布于天津市市区周边辖区,而市区相对比较稳定;3沉降梯度较大区域多分布于"沉降漏斗"的边缘,沉降梯度大小与沉降速率之间没有直接联系。