SOI高温压力传感器研究进展及应用

常规扩散硅压阻式压力传感器依靠PN结实现敏感电阻间的电学隔离,基于单晶硅良好的弹性形变性能和显著的压阻效应进行压力测试,以其特有的体积小、灵敏度高、工艺成熟等优点,成为应用最广泛的压力传感器。不过,当工作温度超过125℃时,电阻与衬底间的PN结漏电加剧,使传感器特性严重恶化以至失效,不能准确测量压力。因此,把能在高于125℃条件下工作的硅压阻式压力传感器,称为扩散硅高温压力传感器。     

基于电声脉冲法的空间电荷直接测量仪的研制

研制了基于电声脉冲法(PEA)直接测量聚合物中空间电荷分布的测试装置.首先分析了普通电声脉冲法测量空间电荷的原理和测试系统传递函数,得到了一种基于测试系统传递函数倒数的陡脉冲输入波形,以消除由系统硬件带宽限制而引起的过冲;根据一种线脉冲发生器原理研制的脉冲发生器能产生脉宽8 ns的陡脉冲.通过对压电传感器引出线的特殊设计,减少了因接触气隙而导致的声脉冲色散.最后通过对测试系统的实验和标定,表明该装置能有效去除过冲,并得到样本巾的实际电荷密度值,并以此装置实测了聚酰正胺膜巾空间电荷的分布.     

加强绝缘材料空间电荷测试方法国际标准化程度 推动我国电工行业自主创新

随着我国高压直流输电技术的自主创新和新型纳米绝缘材料研究的发展,无论是直流输电设备的绝缘系统还是新型纳米绝缘材料,空间电荷成了影响设备绝缘等级和材料绝缘特性的因素之一,而统一的空间电荷测量方法是研究空间电荷特性急需解决的实际问题。国内外学者对空间电荷测量技术进行了多年研究,但尚无统一的测量方法。本文概述了空间电荷测量技术和标准化现状,指出了空间电荷测量方法国际标准化与自主技术创新的关系,概述了以我国为主提出制定"空间电荷测量方法"国际标准的情况。     

三维纳米定位微动平台的设计与分析

进行了一个用于微细电火花加工的三维精密运动平台设计.对平台的传动方式、布局结构、通信模块等关键环节进行了详细分析,并进行了平台搭建工作,在此基础上测试了平台的性能.试验结果表明,该机构的动态性能和稳态性能良好,实现的双向步进运动可以达到纳米至微米量级的定位精度.     

皮米量级微位移信号处理分辨力的光纤布拉格光栅探针系统

为了实现超高分辨力的微位移测量,建立了基于光纤布拉格光栅传感的高灵敏度探针系统,研究了静态锁相放大技术,用于检测小于纳米量级的微位移信号.根据光纤布拉格光栅传感原理,设计了高灵敏度的双光栅自补偿解调系统结构.基于信号特征研究了静态锁相放大技术,用于实时检测处理微弱测量信号.最后,通过探针系统的性能测试实验可获得灵敏度和...     

基于SMA驱动的弹翼展开机构设计

基于形状记忆合金的驱动特性,设计了一种具有适时展开功能的弹翼展开机构。为了缩小导弹的横向尺寸,设计了一种新型基于形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)驱动的弹翼展开机构方案。简述弹翼的展开原理和设计特征参数,建立三维模型,并以展开性能为设计目标进行地面展开实验。结果表明,该机构方案设计合理可靠,可以实现适时展开弹翼的性能要求。     

基于新型动光弹试验装置关键设备抗冲击性能的研究

本文改进了传统动光弹试验装置,引入高速摄影系统和数字光弹图像处理系统,组成了一种新型动光弹试验系统。该新型系统应用到某关键设备的抗冲击强度研究中,得到了关键设备在不同冲击栽荷作用下的内部应力分布规律、应力集中等动态测试结果,验证了该新型系统的可靠性。     

四光幕精度靶中的信号处理电路

结合四光幕精度靶测量弹丸着靶坐标的工程实现,设计了相应的信号处理电路.分析了四光幕精度靶测试系统的组成,并给出测量公式.设计了长线驱动电路和模拟信号隔离触发电路,确保模拟弹形信号经过远距离传输无畸变,同时保证多路信号传输延时一致性.针对试验现场安装调试的方便,设计了对正指示电路.设计的信号处理电路进行实弹射击,测试的结...     

用于HVDC电缆主绝缘料选型的空间电荷检测系统

为进一步研究我国高压直流(HVDC)电缆主绝缘料选型,研制了一种新型电缆主绝缘空间电荷测量系统。分析了电声脉冲法测量电缆主绝缘压片试样的原理,优化了测量系统的电极构型;通过对PVDF压电传感器压紧方式的特殊设计,减小了因压紧不良而导致的声信号匹配不佳对测试系统精度的影响;设计了匹配测试系统的高频滤波小信号放大电路,提高系统抗扰性;运用交联聚乙烯压片测量得到系统输出参考信号并对测量系统进行标定。在常温下测量了不同厚度的交联聚乙烯与低密度聚乙烯电缆料压片试样分别在低电场和强电场中空间电荷的分布特性,得到试样中的空间电荷分布密度。实验表明,该装置能应用于HVDC电缆料的选型,研究结论可以为我国高压直流电缆的自主研发提供参考。     

一种新型的磁敏传感器

利用铁基纳米微晶材料的磁敏特性和LC反馈式振荡器的特性,设计制作了一种新型的磁敏传感器,并对其性能进行了测试,实验结果表明,该传感器具有良好的性能,可用作弱磁场探测、磁敏开关等.     

显微视觉控制的微型机电转子引线自动化焊接

构建由三自由度纳米平台和显微视觉系统组成的微操作系统,利用纳米平台的特征在视觉空间的运动误差对视觉空间和纳米平台进行局部标定,在此基础上构造优化方程,对视觉空间和图像空间进行全局标定。利用标定的转换矩阵替换卡尔曼滤波器方程中的系数矩阵,用修改后的卡尔曼滤波器控制特征运动,以提高系统的定位精度。利用高压气流定位引线,解决了引线因柔性而定位困难的问题。实验结果表明,系统全局标定后,利用基于位置的视觉控制方法控制特征运动,其定位精度可达27μm,利用卡尔曼滤波器控制特征运动,精度可达5.4μm。气流定位方法可以将引线定位在电阻焊的电极下方。     

一种改进的高精度POS时间同步方法

结合现有时间同步方法及高精度POS的应用需求,提出了一种以GPS接收机输出的1PPS秒脉冲为基准,采用数字参数反馈方式,对惯性测量单元的数据采集脉冲周期进行实时修正的高精度POS时间同步方法,并给出了一种简易的POS时间同步精度测试方法.然后结合光纤陀螺POS实际系统进行了时间同步精度测试和对比实验.结果表明,所提出的时间同步方法能够克服时钟漂移并修正时间信号传输延迟,在保证工作可靠性的同时实现了在融合点上数据的高精度同步.     

电动汽车锂离子电池能量管理系统研究

为了给电动汽车提供良好的动力来源并保证安全可靠,根据万向纯电动汽车所用的锂离子动力电池的特性,提出了电池能量管理系统的总体设计方案.根据电池组使用要求,对管理系统进行了上位机与监控模块的硬件、软件设计;针对电池均衡的需要,提出了充电均衡控制策略;对电池配组进行了介绍,并提出了一种在工程上可行的电池配组方案.经实际调试和使用,该管理系统在纯电动汽车锂离子动力电池能量管理方面取得了良好效果.     

液晶相控阵指向矢分布求解及其光束偏转

为了分析液晶相控阵空间光调制特性与驱动电压之间的关系,根据液晶连续体弹性形变理论,提出一种基于非线性最小二乘差分迭代求解液晶指向矢空间分布的方法。该方法利用液晶材料的电光特性,以阈值电压时的液晶指向矢分布作为初始值,通过非线性最小二乘法推导在驱动电场的作用下液晶指向矢的空间分布情况,以及稳定状态时液晶相位延迟与驱动电压之间的相位调制特性曲线。最终通过实验完成了理论验证,控制液晶相控阵的驱动电压,实现对远场光束指向的偏转控制。利用驱动电压直接求解电位移矢量,为后续指向矢与电位移耦合迭代提供初始值,不仅减少了计算量,而且更加符合液晶分子在实际电场作用下的运动过程,减少了模型误差。结果表明:在系统的终止误差为1.0×10-8时,不同电压下的迭代时间均值为0.33s;在驱动电压为5V的情况下,该算法与差分迭代相比,液晶分子倾斜角的角度误差精度提高了0.09rad。     

公共配电能源监测与优化控制系统的研制

依托微电子技术、无线通信技术、现代制造技术的迅速发展,研制了一套公共配电能源监测与优化控制系统。通过对地级(市区)和县级供电公司所属的公用配电网进行电能监测和有功平衡、无功补偿、配变电压调节等优化控制,达到降损节能,改善供配电电能质量,从而实现公用配电管理自动化。系统具有成本低廉,安装方便,配置灵活,可靠性高,易于维护等特点,值得普遍推广。     

气室结构触觉传感器的研究

为了解决机械手触觉传感问题,介绍了一种气室结构触觉传感器及信号处理系统,并分析了传感器的结构及敏感原理和相应的信号处理方法。传感系统采用金属弹性元件为敏感器件,传感区域充满气体,当有物体触及时,弹性片将产生变形,变形信号通过光导纤维传输至信号处理器,CCD光电转换器将光信号转换为电信号。处理系统分析判断触及物体的大小、位置。阐述了传感系统所具有的体积小、触点多、灵敏度高等优点,并提出了应用设计方案。对于机械手触觉传感领域的研究具有一定的参考价值。     

悬臂梁压电弯曲效应研究与验证

采用各向异性弹性理论和电磁理论计算压电石英悬臂梁的弯曲应力和弯曲束缚电荷密度,并利用有限元方法模拟出极化电场分布。理论分析表明,采用分割电极法在压电梁表面合理布置检测电极可测量弯曲效应。对该悬臂梁压电弯曲效应进行了实验验证,实验结果表明电极检测的电荷量与外力成线性关系,理论分析与实验结果基本一致。悬臂梁压电弯曲效应研究将为新型压电谐振器或执行器的开发奠定理论和实验基础。     

IBooster总成工作性能检测系统设计

设计了一套基于CAN通信的IBooster总成工作性能检测系统。基于伺服电缸设计了加载系统,实现电缸加载速度与位移的精确调控;基于研华数据采集卡和CAN通讯卡设计了数据采集系统,实现对传感器与IBooster总成的数据采集与监测;工控机完成IBooster总成工作性能特性曲线绘制及测试结果获取;采用真空注油、泵循环注油和正压注油等多重注油方式,保证测试系统内部空气充分排出,提高测试结果的准确性。多次试验表明,该系统能够准确检测IBooster总成的工作性能,满足生产厂家的使用需求。     

Research and development of the asymmetric grayscale roll-to-plate processing technology

This study aims to propose a novel roll-to-plate (R2P, was proposed a roller press mechanism that flat-type flexible mold soft cylindrical stamps is used to provide the imprinting force onto a rigid surface) technology with a flexible micro/nanoscale structures and takes it as the microstructure for producing an innovative continuous asymmetric grayscale microstructures (linear gradient microstructure arrays replication). This study first calculated and simulated the mechanical effect that affects the microstructures geometrical shape and R2P after the asymmetric grayscale inclined R2P. At the same time, this study developed and set up an innovative asymmetric grayscale (R2P) imprinting system with the micro/nanoscale structure component. During the development process, the existing gas-assisted light-curing technology was adopted, and the mold core of the flexible micro/nanoscale structures with gas pressurization. By integrating UV curing technology, this study adopted the continuous grayscale inclination method to create the R2P microstructure on the flexible model of the polymer, in order to obtain a continuous and large-area asymmetric grayscale microstructure. The test results suggested that the microstructure layer had thick mold, the elastic modulus provided higher and wider pressure distribution to the resist, and the symmetrical force was uniform. Moreover, there was significant grayscale pressure distribution under asymmetric force. Under the condition that the flexible microstructure mold core is too soft, it shows that the opportunity for the slight inclined-rotation effect of the microstructure occurs between the R2P. The proposed technology is expected to optimize the existing backlight module space and improve the light diffusion uniformity. In addition to providing a convenient and fast-forming mechanism, the proposed technology can effectively reduce the thickness of the flexible backlight module and produce a thin flexible display panel.     

小尺寸材料弹性常数超声测量系统的研制及其应用

提出一种小尺寸材料弹性常数测量的新方法——利用线聚焦超声传感器和超声浸水技术同时测定纵波和漏表面波的波速，求得材料的弹性常数。基于PXI-8186嵌入式控制器构建了小尺寸材料弹性常数测控系统，利用LabVIEW软件平台开发了小尺寸材料弹性常数自动测量软件。实验结果表明，该方法可以实现小尺寸材料弹性常数的测量，测量结果具有很好的重复性。