膜片式微型F-P腔光纤压力传感器

为满足工业和生物医学领域对微型化传感器的需求,实验研究了基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪原理的膜片式微型光纤压力传感器的制作工艺.在单模光纤端面上直接熔接外径约175 μm的毛细石英管,在石英管的另一端制作敏感膜片,从而使光纤端面与膜片内表面之间形成F-P干涉腔.采用电弧熔接、切割、腐蚀膜片等方法制作了石英膜片式压力传感器,该传感器在0～3.1 MPa内F-P腔的腔长变化灵敏度为41.09 nm/MPa,压强测量分辨率为681 Pa,并具有很小的温度敏感系数.在30～140 ℃,温度交差敏感＜1.07 kPa/℃.为了克服石英膜片减薄困难的缺点,选用聚合物材料(PSQ)作为压力敏感膜片制作了F-P传感器.室温下在0.1～2.1 MPa,PSQ膜片的F-P腔长变化灵敏度达到1 886.85 nm/MPa,压强测量分辨率达到53 Pa,十分接近人类或其他动物的体内压强测量水平.     

提高膜片成形精度的工艺方案

1问题的提出膜片是工业自动化仪表传感器部件中的核心零件,我厂生产的电气转换器中的梅花膜片结构尺寸如图1。仪表工作时膜片受到现场压力的作用产生局部变形,通过将变形量转换成电信号输出并反馈,以测量、控制现场压力的变化。为保证仪表的测量精度,要求膜片具有高的弹性模量和疲劳强度。该膜片的材料采用QBe2。高弹性材料成形的难点就是材料成形后回弹量大,难以保证零件的尺寸精度。传统的解决方法是根据设计手册中提供的经验数据在成形时预先给出回弹量来补偿。我厂该膜片的成形用如图2所示结构的胎具在油压机上来完成。并根据回弹量来…     

差动光纤Bragg光栅压力传感器的研究

由周边固支的圆形平膜片作为传感器的弹性元件,膜片两侧的压力差使膜片产生挠度.两个相同特性的光纤Bragg光栅分别粘贴在平膜片的径向和切向上,构成差动压力传感器,解决了光纤Bragg光栅的温度应变交叉敏感问题.如果气压过大,膜片产生大挠度现象时,必须考虑平膜片的中面的拉伸,测量系统可以自动修正平膜片的挠度方程.实验结果表明,系统压力测量线性度为0.2(%F·S),重复性为0.1(%F·S),分辨率为5×10-4MPa.     

一种硅微压阻式压力传感器的研究

研究了一种量程为20kPa的压阻式微压力传感器,同时采用ANSYS仿真得出影响传感器性能的一些规律。应用小挠度理论设计计算了压阻式硅传感器方形弹性膜片结构,并对圆形膜片与方形膜片进行了比较,同时设计了硅芯片以及压敏电阻的尺寸和阻值。通过模型分析和对方型硅膜片的模拟计算,确定了压敏电阻最佳放置位置,来提高灵敏度;并在各个不同的压力下仿真出应力分布图、得出输入—输出关系图及应力峰值。研究为压阻式微压力传感器的结构以及优化、稳健设计提供了一定参考。     

光强调制型光纤压力测试仪的研制

利用所研制的光纤测微仪与膜片压力传感器组成光强调制型光纤压力测试仪，实现对压力的测量。得到了压力传感器中压力与波纹膜片所产生的位移成线性关系的实验曲线，利用压力测试台对所研制的光纤压力测试仪进行了标定，并对所组成的光纤压力测试仪的测试结果进行了比较，得到了在0-3MPa的测量范围内测量测试系统的引用误差为0．7％的结论。     

负压泵工作状况下泵膜片力学性能研究

泵工作时电机高速运动带动偏芯轴回转运动,进而改变与连杆固定的泵膜片和底板之间的空腔大小.空腔内压强的变化使得阀膜片产生变形,从而控制流体从一端进入另一端流出,实质起到单向控制润的作用.由于回转速度高,泵膜片需要反复的工作将一定容积的流体转移到另外的容积.因此,泵膜片的力学性能决定了泵体的使用寿命.文中主要围绕泵膜片的受力和变形研究泵的使用性能.     

膜片式气体泵输出特性研究

膜片式气体泵是由橡胶泵膜片与泵腔组成的气体抽吸机构,因其结构简单、寿命长,广泛应用于空间站、载人飞船等人造环控系统。介绍了膜片泵的结构组成和工作原理,为了提高膜片泵的输出负载特性,分别对泵膜片和阀膜片进行了参数化设计,并采用物理方式对研制的膜片泵样机进行了性能测试。结果表明,膜片泵的流量和压力在测试范围内呈线性关系,其输出功率取决于偏心轴的偏心量。     

膜片式水下力传感器力学特性与设计原则分析

以水下机器人所用多轴力传感器的压力平衡结构为研究对象,基于液体的可压缩性,提出了膜片式压力平衡传感器内外压力差的迭代算法,推导出了膜片式压力平衡法的内外压力差、额外轴向力及相关公式。分析了压力差在传感器上产生的额外轴向力及影响额外轴向力的相关因素,结果表明,膜片式压力平衡法难以胜任大压力平衡。总结了膜片式水下力传感器结构设计原则：基于膜片式压力平衡的水下力传感器结构应紧凑,其长径比、壁厚应尽可能小;压力平衡膜片面积应尽量大,而内部存油液应尽量少。     

用于压力传感器的石英谐振膜片

叙述了用于压力传感器的石英谐振膜片的原理。介绍了石英谐振膜片的设计和工艺。对这种新型压力敏感元件的性能及有关问题作了讨论。     

集成型压力传感器

日立制作所研制出一种小型、高精度的集成(IC)型压力传感器。该传感器利用硅的压阻效应原理,并以独特的温度补偿方式改进了输出随温度而变化的不足。该传感器约3毫米见方。在一块厚2毫米的硅基座上,用溅射的硼硅酸玻璃膜,将厚度为250微米的硅片焊牢,并在此硅片中央的膜片上,作四个检测压力的电阻。其最大