负温下炭黑/硅橡胶导电复合薄膜力敏特性研究

对炭黑/硅橡胶导电复合薄膜试样进行了负温条件下的力敏特性试验研究。测试结果表明,薄膜试样在负温下(最低温度达到-35℃)仍具有优良的拉伸敏感特性。试样电阻随拉伸变形的增大而增大,电阻与应变(最大应变达到20%)之间具有良好的线性关系。不同负温条件,复合薄膜试样表现出基本一致的力敏特性。炭黑含量越大,试样导电稳定性越好,但灵敏度相应有所降低。研究结果表明,薄膜元件可满足较低负温、较大应变下的拉伸变形测试,且线性度、稳定性都较好。     

炭黑/硅橡胶导电复合材料力敏元件温度响应试验研究

利用炭黑/硅橡胶导电复合材料制作了大变形力敏传感元件,对其温度荷载下的电阻响应进行了试验研究,并根据其导电机理对温敏特性进行了深入分析.试验发现制作的大变形力敏传感元件具有正温度系数特性,电阻随温度的升高而增大;温度稳定时,具有电阻弛豫现象.硅橡胶基体随温度变化体积发生变化是造成复合材料温度敏感性的主要原因;同时,温度变化也会影响电子跃迁能力,进而影响到复合材料温度响应.橡胶基体的粘弹性以及试样具有一定厚度的尺寸效应是导致其温度响应滞后性的主要原因.     

大变形力敏传感元件温度响应试验研究

利用炭黑/硅橡胶导电复合材料制作了大变形力敏传感元件,对其温度荷载下的电阻响应进行了试验研究,并根据其导电机理对温敏特性进行了深入分析。试验发现制作的大变形力敏传感元件具有正温度系数特性,电阻随温度的升高而增大;温度稳定时,具有电阻弛豫现象。硅橡胶基体随温度变化体积发生变化是造成复合材料温度敏感性的主要原因;同时,温度变化也会影响电子跃迁能力,进而影响到复合材料温度响应。橡胶基体的粘弹性以及试样具有一定厚度的尺寸效应是导致其温度响应滞后性的主要原因。     

新型力敏导电复合材料的电阻温度特性研究

通过讨论基于柔性触觉传感器设计要求的力敏复合导电硅橡胶的导电机理,研究了力敏复合导电硅橡胶的电阻温度特性。并在实验的基础上对改善力敏导电胶的温度稳定性的方法进行分析,结果表明:在满足触觉传感器设计要求的力敏导电胶炭黑含量范围内,提高胶体复合材料的炭黑含量和在力敏导电胶中掺入纳米材料都能有效地改善力敏导电胶的电阻温度特性。     

基于Z-力敏元件的测力研究

Z-力敏元件是一种新型的半导体器件,输出为与压力应变有一定对应关系的频率量,该器件具有分散性、非线性、温度特性、零点漂移等特性,须通过硬件或补偿软件才能实际应用。本文对Z-力敏元件的特性进行了研究,通过三次样条插值方法实现力敏元件的线性化,通过二次插值方法实现温度补偿,通过加载时重量突变编程锁定的方法解决零点漂移。实验表明,通过数字化补偿后Z-力敏元件可输出与被测压力应变成正比的线性输出,该研究为Z-力敏元件的实际应用奠定了基础。     

固态传感器及其应用 第二讲 力敏传感器及其应用(上)

<正> 一、概述力敏传感器是对力形态信息敏感的传感器。最早出现力敏元件之一是金属电阻应变片。由于应变灵敏系数小,存在蠕度滞后,而且要粘贴在试件上等问题,它的应用受到了一定限制。自从1954年发现半导体压     

新型硅基MOS力敏传感器的设计与制作

随着汽车、航天、生物等领域对力敏传感器的越来越巨大的市场需求,力敏传感器再次成为研究的热点.压阻式力敏传感器由于其性能稳定、制作工艺简单、稳定性好且价格低成为商家的首选.研究表明,在应力作用下,MC6晶体管的源漏电流的大小会随着沟道区所受应力大小而变化,具有类似压敏电阻的力敏效应.基于MC6晶体管的这种力敏效应,采用晶体管和电阻构成压敏电桥,提出了一种新型的硅基MOS力敏传感器.该器件在与传统的压阻式力敏传感器相比,一方面继承了其制作工艺简单、稳定性和线性度好等优点,另一方面大幅提高了传感器灵敏度并降低了功耗,使得器件性能得到整体提高.     

六维控制器力敏元件研究

本文介绍了六维控制器的设计思想,对六维控制器中Stewart并联结构力敏元件进行了受力分析,并在此基础上进行了力敏元件结构设计,同时阐述了力敏元件微型化方面所采取的措施.     

炭黑/硅橡胶导电复合薄膜传感特性研究

利用溶剂法工艺成功制作了炭黑/硅橡胶导电复合薄膜(厚度约0.1mm),对其进行了拉伸、压缩及温度敏感性试验。测试结果表明,试样具有优良的拉-敏传感特性,随着拉伸变形的增大(应变达到25%)试样电阻不断增大,且电阻-应变之间具有较好的线性关系。压缩过程中,随着压力的增大(压力达到30MPa)试样电阻增大,两者同样具有较好的线性关系。温敏试验表明,试样电阻随温度的下降而降低,且趋势相似。研究结果表明,薄膜结构的炭黑/硅橡胶导电复合材料具有优良的传感特性。     

导电橡胶力敏传感器研究进展

介绍了导电橡胶力敏传感器的应用前景,分析了导电橡胶传感器的基本特性。通过对该传感器敏感单元制备过程的研究,指出了影响复合材料导电性能的主要因素包括填料类型、填充量、基体材料性能以及制备工艺等。通过对导电橡胶传感器压阻特性的研究,阐述了导电橡胶复合材料的导电机理。描述了该传感器的结构设计从检测简单的单向压力到检测三维力的发展过程。表述了制约导电橡胶力敏传感器的发展中的主要因素,并对未来研究方向提出了展望。     

CFRM应变传感系统稳定性研究

本文利用碳纤维导电水泥基复合材料(CFRM)的压敏特性制成应变传感器,并研究了CFRM应变传感器在养护期间和养护完成后的电阻稳定性。试验结果表明,CFRM应变传感器的电阻在养护初期增长迅速,然后逐渐变慢,养护结束后很长一段时间内持续呈线性增长;此外,CFRM的电阻对温度很敏感,在降温0.105℃/h的过程中,电阻的变化率为2.027Ω/h;在100 h左右时间里,两个应变传感器的电阻差基本稳定在750Ω左右,拟合电阻变化率约为单个应变传感器电阻变化率的1/60,从而证明带补偿的CFRM应变传感系统可以补偿掉龄期和温度对CFRM应变传感器的影响,测量结果具有较好的稳定性。     

低温冻结石门揭煤煤体温度及力学性能变化规律研究

为研究低温冻结石门揭煤煤体温度及力学性能变化规律,制作煤样时将U形铜管预埋在内并进行注液氮冻结,通过温度测量、红外热成像、单轴压缩等试验分析了不同冻结时间下煤样内部及表面温度和应力-应变变化特征。试验结果表明:随着冻结时间的增加,煤样内部及表面温度呈下降趋势;煤样表面最低温度位于U形铜管附近,煤样表面最高温度位于煤样边界;在压密阶段,随着冻结时间的增加,煤样应变逐渐减小,压密阶段缩短;在弹性变形阶段和屈服阶段,随着冻结时间的增加,煤样最大应力和弹性模量均呈增大趋势。     

MEMS传感器敏感单元RTD的力敏特性优化

首先通过减小垒前阱的厚度消除了负阻区的"台阶区",提高负阻区的阻值为-7.916Ω,并通过加压测试RTD(共振隧穿二极管)的力电耦合灵敏度,使其灵敏度由原来的5.5 mA/g增大到7 mA/g,优化了RTD作为MEMS传感器敏感单元的灵敏度,同时也通过增大RTD结构的台面积大小,有效的消除了负阻区的"台阶区",并使其负阻区的阻值增大为-0.06Ω,提高了MEMS传感器敏感单元RTD结构的灵敏度。     

高温压力传感器的力敏电阻条的制备

本文探讨了一种金属薄膜高温压力传感器的力敏电阻条的制作方法,采用氮化铝作铜村底和金属力敏电阻条之间的电绝缘层,利用铜金属在高温条件下也能够表现出压阻特性,制作力敏电阻条。通过直流磁控溅射制作力敏电阻条,并引线,封装,进行测试,最后反应出随压力的变化电阻的变化关系。     

电热循环次数对光纤传感器封装材料的耐久性试验研究

针对电热循环次数对光纤耐久性的影响,选取英国进口光纤,采用循环通电加热光纤金属铠的室内试验,获得了不同电热循环次数下光纤的拉力-位移曲线,得到不同电热循环次数下光纤金属铠最大抗拉力;分析了光纤极限抗拉力-加热循环次数关系,得到光纤金属铠耐久性推算公式.研究结果表明:随着电热循环次数的增加,光纤金属铠最大抗拉力不断减少且减少的速度越来越快.研究结果对相应工程合理选择与之耐久性相适应的传感光纤有重要的指导意义.     

耐高压FBG压力传感器实验研究

为了提高光纤Bragg光栅（FBG）的压力灵敏度以实现油气井下高压传感的测量要求,设计了一种以薄壁筒为衬底外加保护套的耐高压FBG传感器。将FBG沿着弹性筒的轴向用高温胶固化在筒的内部。由于外界油压将引起弹性筒轴向压缩并传递到FBG上引起FBG波长的变化,测量FBG波长的变化即可得到外界压力的变化。理论得到传感器的压力响应灵敏度为-0．035nm／MPa;0-40MPa压力范围内压力实验测得传感器压力响应灵敏度为-0．0339nm／MPa,线性拟合度为0．9997,理论和实验符合得很好。结果表明：该传感器性能稳定,线性度和重复性好,可以用于油气井下高压的实时测量。     

Interpreting temperature-strain data from mesoscale clathrate experiments

Gas hydrates may play an important role in global climate change, carbon sequestration, energy production and seafloor stability. However, formation and dissociation pathways in geologically complex systems are poorly defined. We present a new approach to processing large amounts of data from a LUNA distributed sensing system (DSS) in the seafloor process simulator (SPS) at Oak Ridge National Laboratory to monitor and visualize gas hydrate formation and dissociation in heterogeneous sediments. The DSS measures relative temperature/strain change with a high spatial resolution allowing the heat of reaction during gas hydrate formation/dissociation to be used to locate clathrate processes in space and time within the vessel. Optical fibers are placed in the sediment following an Archimedean spiral design and the position of each sensor is determined iteratively over the arc length using Newton's method. The DSS data are then gridded with a natural neighbor interpolation algorithm to allow contouring. The locations of sensors on the fiber were verified with hot and cold stimuli in known locations. Software was developed to produce temperature/strain linear and polar plots, which aid in locating significant hydrate formation/dissociation events. Results from an experiment using a vertically split column of sand and silt clearly showed initial hydrate formation in the sand, followed by slow encroachment into the silt. Similar systems and data processing techniques could be used for monitoring of hydrates in natural environments or in any situation where a hybrid temperature/strain index is useful.