平板式压电六维力传感器静态性能研究

针对弹性体式六维力传感器存在的瓶颈矛盾,提出一种非弹性体式平板式压电六维力传感器。目前研究这类六维力传感器的静态性能主要是试验标定法和数字仿真法,这两种方法无法找到传感器结构参数与传感器性能之间的数学关系,也就无法全面实现基于静态特性的结构参数设计。从研究这类传感器的灵敏度特性出发,分析传感器的测量原理,推导传感器的等效结构模型;提出基于灵敏度特性的静态数学解析模型,建立这类传感器的数值模型;结合传感器的数学解析模型和数值模型研制传感器试验原型并开展静态标定试验,测试灵敏度、各向同性度、维间耦合、线性度、重复性等静态特性参数。试验结果证明:平板式压电六维力传感器工作原理正确,解析数学模型和数字模型有效,研究结论为全面设计和研究这类多维力传感器的静态特性奠定了基础。     

反射式光纤位移传感器的实验与研究

为了解决在检测工件表面时,某些工件不宜接触测量的问题,设计了一种基于光纤位移传感器的非接触测量装置。该装置根据光纤反射调制原理,采用精密微调平台作为位移调整工具,利用电子电路和软件对传感器的输出信号进行二次处理,经计算后得出输出量与位移量的关系,从而实现零件表面位移量的非接触测量。实验表明:该光纤位移传感器性能稳定、测量精度高、线性度良好,在1 mm范围内其输出基本与位移成线性关系,线性度可达±3.06%,迟滞可达±1.15%,适于非接触的各种位移量的测量。     

一种■型张力传感器结构设计

翼伞伞绳牵引力测量对传感器外形有着特殊的要求,为此提出了一种■型张力传感器。它不但外形紧凑光滑,且受力结构弹性体可将绳索的张力转换成线性变化的应变,也不会破坏伞绳的结构,传感器安装和拆卸方便。通过对该结构弹性体的有限元分析,验证了这种结构的合理性。并对受力结构进一步分析,得到了绳索张力与考察应力线之间的一元线性回归方程,及弹性体的线性度指标。分析结果表明,所提出的弹性体结构的体积小、线性度好,灵敏度合理,可封装在光滑的外壳内用于翼伞伞绳等比较苛刻条件下的张力测量。     

一种新型三维力/力矩传感器的研制

研制了一种新型的三维力/力矩传感器,运用正交试验法优化了传感器弹性体的结构尺寸,根据优化后的结构确定传感器的尺寸。在有限元分析软件ANSYS下,分析弹性体在各作用力下的应力和变形,确定应变片粘贴位置。最后阐述了传感器的测量原理及静态线性标定的测试,证明了传感器在实际应用中的有效性和可靠性。     

fabry—Perot干涉腔型光纤压力传感器

一、引言随着现代工业与科学技术的发展,对压力的测量提出了越来越高的要求。现已制成了各种类型的压力传感器。而具有不怕电磁干扰,可用于易爆场合等一系列优点的光纤压力传感器,则受到了人们的日益重视。压力传感器一般多为令待测压力作用在能发生弹性形变的弹性体上,由测定弹性体的形变来确定压力。这种形变一般表现为微位移。显然,测量微位移的有效方法是应用光学干扰仪。我们在参考Elric W.Saaski 等人工作的基础上,根据现有条件研究了透射式Fabry-Perot 干涉腔型的光纤压力传感器。     

一种光纤光栅非接触机械振动传感器的研究

基于光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating,FBG)传感技术,提出了一种基于永磁结构的FBG非接触机械振动位移测量方法,设计了永磁作用下FBG振动传感器的结构,采用ANSYS有限元软件进行了理论分析和数值仿真,制造了FBG传感器实验装置,进行了静态位移标定和动态测试实验,确定了传感器的线性区间。研究结果表明:该测量方法能满足相关振动检测要求,传感器线性区间内灵敏度为1.14μm, 线性度可达0.996,完全可应用于机械系统结构损伤和运行状态分布式动态监测。     

分体式激光扩束系统平行度测量装置的设计

为精确测量强激光发射系统中高功率激光经分体式扩束系统后光束的传输方向,设计了一种新型分体式扩束系统输出光平行度测量装置.根据高功率激光分体式扩束系统及红外激光的特点,该装置采用高分辨率红外CCD作为监测成像设备.采用轻质高刚度的优质铝合金对装置的机械结构进行了设计,切换部件搭载在高精度线性位移平台上.基于高分辨率CCD和精密线性位移平台,该装置可较好地完成动态和静态测量.测试结果表明,该平行度测量装置工作稳定、可靠,测量精度优于2.0″;装置设计合理,实用,可为扩束系统的装调及应用提供可靠依据.     

新型并联式六维力传感器及静态性能分析

针对传统并联式六维力传感在分支布局和测量性能上的不足,提出一种分支水平和竖直布置的新型并联式六维力传感器,并对六维力传感器静态性能进行研究。首先介绍了新型并联式六维力传感器的结构特点和测量原理,建立了该传感器的数学模型,基于螺旋理论推导出传感器所施加外力与测量分支轴向力之间的映射关系。推导出六维力传感器线性度和重复性指标,用于评价六维力传感器的静态性能。最后利用传感器样机实验数据验证了所推导性能指标的可能性和有效性。     

适用于无轴承薄片电机的低成本霍尔近距离位移传感器

基于无轴承薄片电机的需要而开发和研究了两种低成本霍尔位移传感器,介绍了基本的工作原理,对模型进行了理论分析,设计了匹配电路与霍尔元件相结合,并在动态和静态下进行了实验.实验结果表明该位移传感器有较高的测量精度,与理论分析比较吻合.应用结果表明该位移传感器性能优良,能够满足无轴承薄片电机的要求.     

线结构光传感器的静态性能测试研究

针对线结构光传感器各项静态性能参数对其测量精度影响的问题,设计了一套线结构光传感器静态性能测试方案。在高精度移动平台上使用二级量块、纳米定位台和激光干涉仪,对传感器的重要静态性能参数,如稳定性、重复性和线性度进行了分析,量化了各项静态性能参数对传感器测量精度的影响;以二级量块的工作面作为传感器测试试验的测量表面,结合高精度移动平台实现了传感器全测量区域的测试;使用激光干涉仪对移动平台的定位误差进行了补偿,提高了测量结果的可信度。研究结果表明:传感器需1 h的时间进行稳定来保证测量精度,其测量区域的中部重复性最佳,该区域重复性均值为0.418μm;传感器线性度对其测量精度影响最大,由传感器非线性引起的误差最大为11.2μm。     

An ultra-high pressure sensor based on SOI piezoresistive material

This paper describes an ultra-high pressure sensor which is in urgent need and widely used in defense industry and petroleum industry. It is designed on the combination of micro Silicon on Insulator (SOI) solid piezoresistive chip based on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) technique and cylindrical elastic body that could successfully convert dynamic ultra-high pressure measurement in explosion to strain measurement. Performances of the sensor including size, sensitivity, and linearity are investigated with experiment data. It’s proved that the dynamic ultra-high sensor in the range of 2GPa in this paper is successful in pressure measurement in explosion. The research of ultra-high pressure sensor in this paper could not only provide a reference for the improvement of explosive property, but also lay a foundation for research of pressure sensor in the range of 10GPa of the next step.     

基于铁基纳米晶合金薄带的压磁式压力传感器的研究

对一种利用Fe基纳米晶软磁合金薄带作为敏感材料的新型压磁式压力传感器进行了可行性研究。介绍了该传感器的结构、工作原理、输出特性以及主要参数的选择。然后通过试验,分析了传感器的静态特性以及温度变化对输出的影响。试验结果表明,该传感器的最大线性误差为2.22%(满量程),最大不重复误差为0.97%(满量程),未经放大的最大灵敏度为0.2073μV/Pa,零点每摄氏度温漂小于1.22%(满量程)。该传感器具有结构简单、工作可靠、成本低廉,以及测压范围宽等优点。     

Development of an air servo displacement sensor

This paper introduces a new type of displacement sensor called an “air servo displacement sensor.” The sensor’s piston automatically follows a measured object using a pneumatic servomechanism with a nozzle-flapper that acts as a detecting device. Because the piston is supported by an aerostatic bearing, it experiences almost no friction. An optical linear scale mounted on the piston is used to measure the displacement of the measured object because the gap between the nozzle and the measured object is maintained at a constant level. As a result, this new sensor can successfully perform non-contact displacement measurements over a much longer measuring range, when compared to the traditional air micrometer. The optimal parameters for the sensor structure were obtained using simulations and experiments. Performance accuracy tests with a micrometer showed a repeatability error below ±0.5 μm and a linearity error below ±2 μm, with a measuring range beyond 10 mm. It has been verified that that the sensor exhibits a sufficient level of accuracy for the operational requirements.     

可穿戴式电子织物仿生皮肤设计与应用研究

为满足电子仿生皮肤的穿戴舒适度,提出了一种电容式柔性织物压力传感器,采用丝网印刷工艺,以织物为柔性基体,炭黑填充型复合弹性电介质和有机硅导电银胶制备柔性压敏触觉单元。介绍了压敏单元的结构设计与感知机理,研究了炭黑含量与温度对织物触觉单元性能的影响,改善了该电子织物的输出线性度与重复性,实现了0~700 k Pa量程范围迟滞误差为5.6%,动态响应时间为89 ms,灵敏度为0.025 36%/KPa,同时,引入温度补偿以提升触觉感知准确性。通过将织物压敏单元应用于足底压力信息的时空分布研究和机械手的软抓取实验,其足底压力分布及触觉感知实验结果表明,该电容式柔性织物压力传感器具有良好的工作稳定性与触觉感知功能,为可穿戴式人工皮肤的研究提供了一种设计方案。     

方形固支平膜片弹性特性分析及优化设计

针对方形平膜片在传统设计中存在的计算繁琐、效率低下和精度不高等缺陷,应用大型有限元分析软件ANSYS12.0建立了方形平膜片有限元模型,研究了主要结构参数和载荷对弹性特性的影响规律.同时通过对方形平膜片的优化设计优化设计参数进行了分析,并利用软件ANSYS12.0的优化设计模块对方形平膜片的主要参数进行了优化设计,分析...     

An ultra-high pressure sensor with cylinder structure

Based on strain-resistance effect, an ultra-high pressure sensor has been developed with the range of 0–500 MPa. It is mainly composed of the elastic element and sensitive element. This sensor’s range is determined by the elastic element’s structure and material. In order to endure the ultra-high pressure, the elastic element’s material is selected as spring steel, and its structures are analyzed and simulated. After that, the metal strain gauge as the sensitive element is packaged on the elastic element. Then the sensor is developed after some compensation processes are carried out. In the end, the sensor is calibrated. The results show that the sensor has good performance, such as the accuracy of 0.35%FS, which meets the requirements of aerospace, weapons and other fields.     

光纤光栅压力传感器实验研究

文中提出了一种新颖的光纤布拉格光栅压力传感器,它是利用光纤布拉格光栅(FBG)对应变的传感特性,将光纤布拉格光栅粘贴于C型压力弹簧管上的特定位置,通过光纤布拉格光栅反射波长的变化,来实现对压力的测量。该传感器灵敏度的实验值和理论值分别为0.671nm/MPa和0.791nm/MPa,且具有很好的线性度,迟滞很小,有一定的发展前景。     

超高压充气密封性试验装置的研制与试验

为了给某试验件进行额定压力为120MPa的密封性试验,根据试验件试验工艺规程要求,设计一种超高压充气密封性试验装置,该文主要论述了超高压充气密封试验装置的构造、工作原理及试验方法。这种装置具有体积小、结构紧凑、操作方便、密封性好、工作压力高、安全可靠等特点,经一年多的实际使用效果良好,完全能满足某试验件的试验要求。     

一种高精度激光牙齿松动位移测量仪的研制

首先简要介绍目前测量牙齿松动位移的主要方法,并分析了各自的特点和造成误差的主要原因。着重阐述了采用双激 光位移传感器检测牙齿相对位移装置的检测原理、设计方案以及相关性能指标。采用附带压力传感器的探杆配合操作,可为 有关牙动度的医学研究和临床提供较精确的变力下牙齿松动位移测量数据。