基于多孔PDMS薄膜介电层的柔性压力传感器

提出一种基于多孔弹性体薄膜介电层的电容式压力传感器。该多孔弹性体薄膜是由液体相位分离原理制作而成。首先将去离子水与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以一定比例均匀混合,随后将溶剂蒸发后形成多孔复合弹性薄膜。以ITO为电极材料,PET为柔性基底,多孔弹性体薄膜为介电层,将两电极面对面层压封装,得到电容式柔性压力传感器。由于均匀孔结构的存在,薄膜介电层在压力作用下能发生较大形变。研究结果表明,基于多孔薄膜介电层的压力传感器的灵度为0.58 kPa~(-1),具有良好的稳定性和重复性;传感器阵列能够准确地检测表面压力分布。制作的柔性压力传感器具有高灵敏度、低成本的特点,可用于人机交互界面、电子皮肤传感和细微压力变化监控等方面。     

基于SHAKF滤波器的MEMS陀螺随机误差建模补偿

MEMS陀螺随机漂移误差是制约惯性导航精度的关键因素。本文针对标准kalman滤波器陀螺漂移处理方法中,随机动态系统的结构参数和噪声统计特性参数不准确的问题,采用自适应SHAKF(Sage-Husa Adaptive Kalman Filter)滤波器进行参数实时估计,提高陀螺漂移精度。基于此思想,建立了ARMA随机误差模型,搭建了MEMS陀螺组件实验系统,通过高精度三轴转台静态测试采集陀螺数据。Aallan方差分析表明,零偏不稳定性经线性KF滤波后提升17.4%,经自适应SHAKF滤波后提升26.2%。     

基于Gsolver的双层纳米光栅位移检测装置设计与衍射特性研究

针对现有光栅位移传感器分辨率和精度难以提高的难题,该文设计了双层纳米光栅位移检测装置。该文首先用严格耦合波理论分析了纳米光栅的衍射效率与结构参数的关系公式,然后通过Gsolver软件仿真得到双层纳米光栅的位移量与光强衍射效率的关系曲线。从关系曲线中发现:双层纳米光栅结构的0级透射光和反射光的衍射效率随可动纳米光栅结构的位移移动量周期性变化,衍射效率变化率为0.175%/nm。该文设计的双层纳米光栅位移检测装置的分辨率为800 nm,为高精度高分辨率的位移传感器提供了可行途径。     

一种基于锥形石英毛细管的光纤法珀应变传感器

利用一种新型光纤法布里-珀罗干涉仪,制作出一种光纤应变传感器。通过将一段石英毛细管与单模光纤熔接在一起,并将石英毛细管熔接部位熔为锥形制作而成。理论分析了传感器的工作原理与灵敏度,搭建了传感器应变测试系统。实验表明：在常温（20°C）下,采用波峰（谷）追踪法解调,传感器对应变有良好的线性响应,且灵敏度为1.34 pm/με,最小应变分辨率为3.73με,传感器的温度敏感系数约为5.66 pm/°C。因此,该传感器在应变测试中存在一定的潜在应用价值。     

基于Pt1000的矿井制冷降温系统设计

深部矿井开采过程中热害频发,为了保障作业安全、改善作业环境和提高作业效率,提出了一种基于Pt1000的矿井制冷降温系统设计。实验结果表明,外界环境温度从20℃到60℃升温阶段中,系统节点在受控测试模式下执行局部制冷动作后极限低温可达-38℃,温控精度为±0.1℃,能对-2 500 m深度内的矿井高温数据进行包络,为极深矿井热害治理树立了新标杆。     

基于一种新型电解质的超级电容器研究

概述了一种新型凝胶电解质的制备及其在超级电容器中的应用。以聚乙烯醇(PVA)和氢氧化钾(KOH)为基液,添加纳米二氧化钛-纳米二氧化硅(TiO_2/SiO_2)复合材料,对仅含聚乙烯醇(PVA)和KOH的凝胶电解质进行改性研究。运用电化学工作站中的循环伏安曲线测试(CV),测定了电解质的电化学稳定性,改进后电化学稳定窗口达到了3 V;运用交流阻抗测试(EIS),测得电导率为9.3×10-3 S/cm。将制备的凝胶电解质与活性炭电极以三明治结构组装成超级电容器,测得基于新型电解质的CV曲线区域明显增大;在2 A/g电流密度下,对其进行恒流充放电测试(GCD),并计算得到改进后的比电容为410 F/g;对其进行自放电测试,发现其电压保持能力达到了70%。