真空热试验通用软件平台工作模式与关键技术

针对由压力腔外界干扰、工作电压不稳定和压力检测误差等因素导致的零点漂移问题,基于自调谐整流和谐振自调技术研究了一种多压力传感器零点漂移消除算法;首先根据多压力传感器的外界干扰向量、内置电阻和非线性系数特性建立了三维分析空间,据此研究造成系统工作电压变化的外界干扰因素于是设计了自调谐整流电路,然后分析了保障多压力传感器处于谐振状态的必要条件,设计了谐振自调电路和功率放大器,最后提出了将自调谐整流和谐振自调相结合的零点漂移消除算法;验证实验从检测精度、抗外界干扰和系统稳定性等方面,证明了所提方案与紧凑型多压力传感器和电容式多压力传感器相比的优越性。     

反射强度调制式光纤声音传感器优化设计与研究

反射强度调制式光纤声音传感器具有结构简单、灵敏度高、抗电磁场和射频干扰等优点。对反射式光纤声音传感器膜片的振动特性进行了理论推导和有限元分析,得出振动膜片几何参数和振动特性之间的关系及其膜片的设计方法。设计了结构简单的传感器探头,并以1310 nm波长的激光器为光源研制了光纤声音传感器。对所研制的光纤声音传感器进行了实验研究,实验测得传感器的频响为350 Hz~7.5 kHz;灵敏度为416.7mV/Pa。     

基于MEMS工艺的声表面波化学毒剂传感器

阐述了声表面波(SAW)传感器的结构与工作原理;介绍了采用MEMS技术加工传感器芯片和敏感膜固定化的关键工艺;给出并分析了传感器的主要特性。试验和测试结果表明:传感器具有灵敏度高、响应速度快、抗汽油干扰等特点。     

一种基于改进Kalman滤波的多传感器室内定位方案

利用手机内置加速度传感器、陀螺仪等多传感器融合进行行人航位推算实现室内定位,具有成本低、灵敏度高、定位方法简便等优点,但在人员非步态扰动及传感器自身测量误差产生漂移情况下,传感器信号采集的波动干扰大,导致室内定位精度较低。针对此问题,提出一种改进的Kalman滤波。以均值滤波对采样信号做一次处理,降低波动明显的采样数据干扰和系统响应时间,再将处理后的采样数据作为一次测量值利用Kalman滤波进行递归运算,提高了系统定位精度。实验结果表明,该算法较传统Kalman滤波在2 m内的定位精度提高了57.3百分点,其1 m内定位精度也能达到68.2%,同时运行稳定性也有所增强。     

时滞纳米运动系统的多速率采样预测自抗扰控制

电容型纳米位置传感器在纳米伺服系统中得到了越来越多的应用.这类超高精度模拟传感器用于反馈信号时因较长的模数转换时间将带来明显的测量时滞.而这类数字纳米伺服系统也因硬件使其采样频率在处理高频干扰时受到带宽限制.本文针对测量时滞和高频干扰的挑战,提出一种带采样预测功能的多速率自抗扰控制器设计方法.首先建立了电容式位移传感器的纳米运动平台带有时滞的动力学模型.其次,基于该模型设计多率采样预测线性扩张状态观测器和多率反馈控制器.通过设计预测型观测器,适当选取观测器增益,消除时滞对状态观测的影响.另外,将输出预估器加入预测扩张状态观测器中重构采样点间系统输出值,从而在时滞系统中更好地估计和消除高频干扰,并给出了系统的稳定性分析.最后通过压电驱动纳米运动平台的实时控制实验验证本文提出控制器的有效性.     

原电池型高分子电解质三电极氢传感器的研究

本文以高分子固体电解质为基础制备了三电极原电池型氢气传感器,详细考察了溅射镀膜法、化学镀膜法、铂黑模压法等不同的催化电极的制备方法,及相应传感器的性能.溅射法制备的铂催化电极活性最高,性能稳定,灵敏度达到模压法制备的铂黑电极传感器的16倍,传感器在0～104 ppm范围内输出电流与氢气浓度呈线性关系,灵敏度达到4 μA/100 ppm.化学镀膜法制备的铂电极性能不稳定.     

一种自组装型SnO_2纳米线氢传感器

为了能够对低体积分数的氢气进行灵敏探测,提高氢气生产、使用、运输、存储的安全性,通过热蒸发SnO2和活性炭的混合粉末的自组装方式直接在Cr-Au梳状交叉电极上制备了一层SnO2纳米线气敏层,构成了SnO2纳米线气体传感器。经测试,发现此传感器对于体积分数范围为10×10-6~500×10-6的氢气具有良好的探测灵敏度。     

正交十角环式切削力传感器设计与仿真分析

为了解决传统八角环式切削力传感器灵敏度较差,无法应用于精加工中更高精度的切削力测量这一问题,设计了一 种新型的正交十角环式切削力传感器。运用理论计算、有限元仿真方法分析总结了正交十角环表面应力分布规律,据此确定了应变片的封装位置,设计了能单独测量且抗交叉干扰的测量电路,并以主切削力测量电路为例进行了误差分析。结果表明:新型的正交十角环式切削力传感器在保持良好动态性能的基础上,主切削力、进给力的测量灵敏度较正交八角环式传感器提高了30%,吃刀抗力的测量灵敏度提高了8.3%。     

电化学CO2气体传感器的制备及评价

采用空心氧化铝陶瓷管作为衬底,制备了以NASICON材料为固体电解质,Li2CO3-BaCO3二元碳酸共晶混合物为辅助电极的固体电解质的管式CO2传感器,对传感器电极材料进行分析表征并对传感器性能进行了测试。结果表明元件均对CO2气体具有良好的线性响应。当工作电压为6V时,加热温度约为550℃左右时,元件表现出很好的灵敏度特性,其灵敏度值能与由能斯特方程得到的理论值较好的符合。     

一种抗干扰开停传感器的研制

针对现有的开停传感器在强电磁场干扰环境中易发生误判断而导致监控不准确的问题,设计了一种应用磁感应原理、抗强干扰的开停传感器,介绍了该传感器的硬件结构及软件设计,重点阐述了该传感器的抗干扰设计原理,即为设备的开和停设置如下条件:开停传感器上电工作后,初始状态为关,当传感器采样值大于开判断线一定次数后,传感器判定为开;当传感器在开的状态下,采样值小于关判断线一定次数后,传感器才判定为关。试验及应用结果表明,该抗干扰设计避免了瞬间强电磁干扰带来的传感器反复开停及误判断问题。     

基于LoRa无线通信的工业机器人远程监控系统设计

目前设计的工业机器人远程监控系统存在抗干扰能力差、功耗过高的问题。基于LoRa无线通信设计了一种新的工业机器人远程监控系统,系统硬件主要设计了主控芯片、工业机器人接口、电源电路和位移传感器四部分。主控芯片为SX1265/7/8型号射频芯片,选用STM32F1103C8T6型号MCU主控芯片作为LoRa无线通信的组网处理硬件,根据MCU主控芯片性能建立信号链,采用SPI接口使SX1276无线收发装置和单片机设备的接口关联,利用锂电池作为电源电路,通过AME8800AEETL稳压芯片稳定锂电池电源电压,使用WXY31拉线式位移传感器实现传感。引入LoRa无线通信技术,建立LoRa无线通信信号储存时序,接收采集平台下发监控指令,更新显示屏上的机器人工作状态,实现远程监控软件操作。实验结果表明,设计的基于LoRa无线通信的工业机器人远程监控系统抗干扰能力得到有效加强,功耗明显降低。     

智能甲烷浓度检测仪的设计

设计了一种基于语音单片机SPCE061A和非加热半导体气体传感器的智能甲烷浓度检测仪,详细介绍了该仪器的工作原理、硬件结构和软件设计。该仪器有LCD显示和语音播报两种输出模式,直观实用;还可通过软件修正灵敏度,克服了传统检测仪器存在的气体传感器输出与甲烷浓度难以线性化、灵敏度随时间和电源电压下降而降低的缺点,保证了测量的准确性。     

用于液体粒子计数的PIN光检测传感器的设计

设计了用于液体粒子计数的PIN光检测传感器,介绍了光散射式粒子传感器的工作原理及其光学检测系统构成,并且对其放大电路的原理做了具体的分析。理论和实践证明:这种新型光检测传感器具有信噪比高、体积小、灵敏度高、测量准确,抗干扰能力强、能耗低等特点,可识别的粒径范围为0.1～10μm,尤其适用对液体中微粒光散射信号的有效检出与在线监测。     

A microcontroller system for measurement of three independent components in impedance sensors using a single square pulse

A novel time domain method and its implementation in a simple smart impedance sensor controlled by an 8-bit microcontroller is presented in the paper. The method is based on stimulation of a voltage divider consisting of a resistor working as a current-to-voltage converter and the impedance sensor by a single square-voltage pulse with a duration time T directly generated by the output of the microcontroller and on sampling the resulting voltage on the sensor at three different selected moments T/8, T/2 and 7T/8 by the internal ADC of the microcontroller. The sensor is modeled by a three-components circuit. The duration time T is determined by the first timer and the ADC is triggered by the second timer of the microcontroller. The measurement procedure takes less than 1 ms and the determination of model component values is based on basic calculus. Thanks to this, smart sensors basing on this solution are energy-saving, they can work on the same batteries by a few years, and low cost on the level tens euros. Hence, they can be used in wireless sensor networks, especially basing on the ZigBee protocol. The results of the simulation investigation and the experimental verification of the method are included in this paper.     

WY-Ⅱ型存贮式电子流量计专用传感器的研制

差动变压器式位移传感器因其具有结构简单、灵敏度高、线性度好和测量范围宽等优点在工业中被广泛应用,但普通的传感器只适用于常温常压。WY—Ⅱ型存贮式电子流量计专用传感器是在传统差动变压器的基础上,重新设计研制的专门为在深油井下工作的新型传感器,具有耐高温高压、低电压、低功耗的特点。试验结果表明该传感器能在深井的复杂环境中稳定工作。     

低功耗常温CO气敏元件

采用超细SnO2粉体为材料基体，MQ-Y1元件生产工艺制成超细CO元件。在考察了工作温度、选择性、灵敏度、稳定性、响应及恢复时间等器件参数后认为，此元件可以在稍高于室温条件（25～30℃）下工作，是一种具有重要开发应用前途的气敏元件。     

一种光纤光栅支承压力传感器的设计及性能测试

针对现有的支承压力监测方法存在的测试精度低、抗干扰性能差、易受水侵蚀影响等问题,以光纤光栅传感原理为基础,设计并实现了一种基于圆柱结构的支承压力传感器。该传感器消除了径向应力的影响,仅感受支承压力的变化;以光为传输介质,不受矿井水和瓦斯的影响。相关的力学标定实验结果表明,该传感器输出与应力具有良好的线性关系,应力灵敏度系数约为20～30pm/N,测试精度较高。相似模拟实验结果表明,受开采影响,工作面前方一点支承压力呈现逐渐增加并最终趋于稳定的变化趋势,与实际变化规律相一致,验证了该传感器用于支承压力监测的可行性。     

水下低功耗变频数据采集系统的设计

介绍了水下爆炸;中击波的概念特征和气泡脉动理论,根据此特征确定了水下冲击波超压测试系统的测试原理、采样参数等。系统将压力传感器、适配电路、A／D转换器、触发控制电路、通讯接口及电池紧凑封装在密闭、防水、坚固的钢壳内,构成一种可相对独立工作的便携式水下冲击波超压测试仪。该系统具有小体积、微功耗、采样频率高等特点,具有抗干扰性强和无需电缆引线的优点,特别适宜于大范围多测点的试验场合。     

光纤束传感器测量轴系扭转振动的研究

介绍了一种运用光纤束传感器结合双条纹编码盘、测量轴系扭振的系统.论述了该测量系统的实现原理、系统构成、采样时间对扭振测量精度的影响,以及系统误差.将该系统在某型号航空设备上进行模拟实验,验证了该测量系统具备高精度、安装方便、抗干扰能力强等优点,对于回转机械的扭振检测和故障诊断具有很好的实用价值.     

差动变压器式位移传感器检测系统研究

介绍了差动变压器位移传感器的结构和原理,分析了零点残余电压产生的原因以及对差动变压器位移传感器灵敏度、线性度、精度的影响,并给出了有效的解决方法。应用LabVIEW对差动变压器副边线圈的差动输出信号进行检相、滤波等处理。结果表明:与其他检测方法相比,该差动变压器位移传感器具有更高的灵敏度和更良好的线性度。