火箭发动机推力矢量测量平台的原理与结构

介绍了一种新型压电式火箭发动机推力矢量测试方法,该测试系统的测力平台由4个3维压电石英力传感器构成,利用每个传感器获得的3个分力信号,将其带入推力矢量反求公式,即可获得各推力矢量偏心参数.通过空间加载试验可知,该压电推力矢量测量系统的推力测量误差不大于0.3%,同时能准确测量出偏移量δ和偏斜角α等参数.理论分析和空间加载试验结果均表明,该推力矢量测量平台结构合理,方法可行.     

基于有限元分析的推力矢量测试平台研究

重点介绍了一种压电石英式推力矢量测试平台。用有限元分析工具对测力平台模型进行静力学分析,并对测力平台的关键尺寸进行结构参数优化设计,以达到减少非线性和横向干扰的目的。实验结果表明:该测力平台具有良好的静态性能指标,灵敏度、线性度都达到了设计要求,直接输出的相间干扰在2%以内,可以满足推力矢量测量的需要。     

死亡相关蛋白5研究进展

介绍了一种新型压电式火箭发动机推力矢量测试方法,该测试系统的测力平台由4个3维压电石英力传感器构成,利用每个传感器获得的3个分力信号,将其带入推力矢量反求公式,即可获得各推力矢量偏心参数.通过空间加载试验可知,该压电推力矢量测量系统的推力测量误差不大于0.3%,同时能准确测量出偏移量δ和偏斜角α等参数.理论分析和空间加载试验结果均表明,该推力矢量测量平台结构合理,方法可行.     

多次压电效应对压电力传感器静态特性的影响

采用两片由压电系数d11转换的xy切型压电石英晶片构成单元晶组,研究了多次压电效应对压电传感器的影响,通过与传感器并联电容的方法使其不发生多次压电效应,得出了多次压电效应对传感器静态灵敏度的影响,实验结果表明,在0.1μF的并联电容下,传感器的灵敏度从4.00 pC/N增大到4.07 pC/N,提高了1.75%,进一步分析表明,传感器灵敏度发生变化的实质是多次压电效应影响了压电系数,同时探讨了灵敏度提高后多次压电效应对弹性系数以及传感器刚度和固有频率的影响.多次压电效应的研究为压电类传感器性能的提高提供了一种新方法.     

PVDF压电传感器在实验模态分析中的应用

提出通过聚偏氟乙烯(PVDF)压电传感器替代加速度计对振动结构进行实验模态分析。在固支梁表面分别布置矩形PVDF压电传感器和加速度计,测量外界激励与振动结构响应之间的频率响应函数,通过模态软件对数据进行分析,得到模态参数并将结果进行对比。实验结果表明,利用PVDF压电传感器对振动结构进行实验模态分析效果良好,且具有附加质量小,频响宽,操作简便等特点,与加速度计相比,具有明显的优越性。     

压电传感器的毫牛级摩擦力测量

风洞实验中飞行器表面的摩擦力不足空气压力的0.1%,对于小面域、小量程的表面摩擦力测量,存在准确性与力天平可靠性相悖的矛盾。因此,基于杠杆原理及石英的压电效应,该文设计了一种对毫牛级表面摩擦力放大测量的二维力压电传感器,并通过静态标定实验和动态脉冲激励实验分别评价其测试性能。实验表明,该传感器量程可低至50 mN,非线性误差和重复性误差均小于1%,固有频率为2 428 Hz,满足风洞试验中表面摩擦力的测量需求。     

压电免疫传感器的研制

介绍了压电免疫传感器的压电质量传感原理、免疫反应及压电免疫传感过程。设计了压电液相谐振电路。测定了压电石英晶体的品质参数。实验结果表明，与现有检测方法相比，压电免疫传感器具有快速、准确、所需样品少、操作简单等特点。     

基于Ansys的0-3型压电振子的有限元分析

0-3型压电复合材料以其柔软性,易加工成型和制备工艺简单等优点,具有广泛的应用前景.该文利用0-3型压电复合材料作为压电悬臂梁压电振子的压电体,利用Ansys软件对振子做有限元分析,包括静态和模态分析,得出压电振子各参数对其发电能力及谐振频率的影响:振子发电能力与外力及振子的长度成正比,与振子宽度成反比,存在最佳长度比和厚度比;振子的固有频率与长度及质量块的质量成反比,宽度对固有频率的影响较小.这些数据为压电悬臂梁的结构参数提供设计依据.     

基于压电振子的振动能量捕获行为研究

压电振子是实现振动能量捕获的重要基础,它的结构参数对其发电量和固有频率产生直接影响,需要进行优化设计.该文针对悬臂梁压电振子结构,采用ANSYS有限元建模方法,进行了静力学及模态仿真分析.研究了压电振子的各参数和质量块对其发电量、固有频率的影响规律,设计并搭建了实验台进行实验研究.实验结果验证了仿真分析的正确性,为压电振子的优化设计提供了依据.     

双压电膜驱动器的有限元分析与实验研究

双压电膜是由压电材料层、环氧树脂层、金属层组成的复合板，将双压电膜组合在一起构成管内移动微小机器人的驱动器。该文以压电本构方程为基础，建立双压电膜驱动器的机电耦合的有限元模型，采用有限元分析软件对双压电膜驱动器进行静态和模态分析，同时对驱动器静态位移与固有频率进行测试。将有限元分析与实验测试结果进行对比分析，两者的结果一致。     

双光纤-悬臂梁FBG加速度传感器研究

针对现有悬臂梁FBG加速度传感器光纤表面粘贴会造成FBG受力不均匀,并且无法在温度变化和振动等复杂的环境中工作的问题,提出一种双光纤-悬臂梁结构的FBG加速度传感器。理论分析了结构参数对传感器灵敏度和固有频率的影响,并采用ANSYS有限元分析软件进行了静应力和模态仿真分析,最后搭建了测试系统对传感器进行性能测试。结果表明,加速度传感器的固有频率为84.86Hz,在15~60Hz的低频段具有平坦的灵敏度响应,双光纤在增加传感器的灵敏度的同时有效消除了温度变化的影响,加速度灵敏度为156.70pm/g,线性度为99.38%,刚性梁有效增加了结构的稳定性,在工作频段内的横向串扰为-26.97dB。     

Comparison of the dynamic response of radial and tangentialmagnetic flux thrust bearings

Theoretical predictions were made for the dynamic performance of a tangential flux magnetic thrust bearing. A prototype bearing was built with the stators and rotors made from tape wound strip. The performance of this bearing was measured and compared to the theoretical predictions and also to the performance of a radial flux thrust bearing. Tangential flux bearings are intrinsically amenable to construction from tape wound cores. Tape wound cores come in high saturation alloys like supermenduer which can give the bearing a high force to size ratio. The thin tape laminates give the bearing a broad frequency bandwidth. By comparison the paper shows that it is difficult to make a laminated rotor magnetically efficient for radial flux bearings. A test rig is described that was built to measure the performance of the tangential flux bearing. A power amplifier with current feedback provides DC and harmonic currents to the coils. A load cell was built into the test rig to measure the axial thrust, an inductive/Hall sensor was included to measure the coil current, and a Hall probe was used to measure the gap flux     

Task-oriented design method and research on force compliant experiment of six-axis wrist force sensor

This paper analyzes the task-oriented design method of six-axis force sensor and proposes the task model of the sensor. The task mathematical model of the sensor is established based on the idea of task ellipsoid. The models of force ellipsoid and moment ellipsoid are also established. The relational expression between the task model and ellipsoid model of sensor is obtained. Then, a fully pre-stressed dual-layer parallel six-axis wrist force sensor is proposed, whose static mathematical model is also established. The sensor task model for assembly work is proposed and the analytical expression between the sensor structure parameters and task model is deduced. According to the assembly work, the sensor structure is designed specifically, and the specific structure sizes of the sensor are obtained. Then the new sensor prototype manufactured for peg-in-hole assembly is processed. The calibration experiment and peg-in-hole assembly experiment on the prototype are completed and each performance index is well examined by the experiment results. The experiment results also lay the foundation for the practical application of six-axis force sensor.     

一种基于Leap Motion的直观体交互技术

Leap Motion系统可高精度实时检测并跟踪手掌、手指的位置和速度等信息,为大屏幕、远距离体交互提供有效途径。通过观察用户手势远距离操控现实环境中的物体,该文设计易于理解的体交互操作手势;借助对Leap Motion传感器工作区域的远近场划分,建立合理的物理空间和信息空间映射关系;针对利用深度相机的手部姿态解算问题,结合Leap Motion传感器的特点,提出一种结合手掌法向和指尖向量的空间姿态算法;结合大屏幕体交互的任务特点,设计了支持连续数据流的非接触式体交互原型系统;最后通过用户实验对原型系统进行评估。结果表明,和传统的2D体交互比较,该文算法的用户体验和表现更为自然、直观和高效。     

一种新型三维加速度传感器的动态标定研究

传感器的标定包括静态标定和动态标定,传感器的动态标定主要用于确定传感器的动态技术指标,如时间常数,频响特性等。该文建立了新型三维加速度传感器的动态模型,设计了传感器的动态标定实验,通过标定实验得到频响曲线,确定了其应用频率的范围。     

基于对称悬臂梁的小型化低频FBG加速度传感器研究

提出了一种基于对称悬臂梁的小型化低频光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。首先根据传感器结构的力学模型,推导出传感器的灵敏度和固有频率表达式;然后对传感器进行结构参数优化,采用ANSYS Workbench对传感器进行静应力与模态分析;最后根据分析结果制作传感器,并实验研究了传感器的幅频响应、灵敏度特性、横向抗干扰能力和冲击响应。结果表明,该传感器固有频率为72 Hz,灵敏度为681.7 pm/g,抗横向干扰度小于4.9%,且体积仅为6.48 cm^(3),可用于50 Hz以下的低频微弱振动信号的实时监测。     

基于压电式传感器的力矢量测量模型研究

关键器件在受外部冲击或自身调整过程中所受的力矢量关系到控制精度及系统结构设计。力矢量的测量是对力大小、方向和作用点的确定,可根据力的等效原则转化为对所受3个力和3个力矩的测量。根据压电式力传感器的特点,基于静力平衡方程,推导出了3个分力和作用点坐标的求解表达式,确定了合理的传感器数目,建立矢量力求解的数学模型。实验表明,根据该模型研制的压电式力矢量测试系统能实现发动机力矢量测量要求。     

新型磁驱动增大检测电容的高精度MEMS惯性传感器研究

增大传感器振子的质量和静态测试电容可以减小电容式MEMS惯性传感系统的噪声,而深度粒子反应刻蚀工艺由于复杂的工艺原因,当深宽比较大时,不能刻蚀出大质量和大初始电容的传感器.据此,本文研究了一种磁驱动增大检测电容的MEMS惯性传感器,通过电磁驱动器,传感器的静态测试电容可以大幅增加,在梳齿电容上刻蚀阻尼槽后,其机械噪声达到0.61μg每根号赫兹,仿真其共振频率为598Hz,静态位移灵敏度为0.7μm每重力加速度,基于硅 玻璃键合工艺,制作了栅形条电容式惯性传感器,并用电磁驱动的方式测试其品质因子达到715,从而验证了制作工艺的可行性和电磁驱动器改变传感器初始静态测试电容的可行性.