面向航空发动机的高精高频动应变测量系统

高速高精动应变监测技术是实现航空发动机旋转部件故障早期诊断目标的关键技术。提出了一种基于相位解调技术的光纤法布里-珀罗(Fabry-Pérot, F-P)动应变测量系统,实现了在高频率条件下的高精度动应变测量。实验结果表明：系统中F-P传感器对应变的灵敏度可以达到100.955 pm/με,约为一般光纤FBG应变传感器(应变约1 pm/με)的100倍;测量频率可以达到10 kHz;在对多种不同标准激振频率进行测量时,误差不超过1.1%;另外测量系统探头能耐受1 200℃的高温,因而在未来航空发动机旋转部件故障监测、性能测试方面都具有较好的应用前景。     

基于三角滤波器的光纤光栅交叉敏感技术研究

光纤光栅传感器对温度、应变都具有敏感性。在作为应变传感器使用时,为了保证测量精度,利用FFP(fiber Fabry-Pérot)干涉仪反射谱的上升沿和下降沿设计了三角陷波器,实现了光纤光栅应变的单参数测量,有效地消除了温度的交叉敏感影响。该方法具有原理简单、易于实现等优点,在-20~70℃温度变化范围内,应变误差为±4×10-6,能够满足桥梁测量中对该参数的要求。     

MEMS无线数显角度测量仪设计

针对双轴或单轴高精度角度测量的工况需要,采用8位单片机为主控芯片,高精度数字MEMS为传感器芯片设计了一种体积小、功耗低的无线数显角度测量仪.远端上位机通过ZigBee无线模块对测量仪进行操作和三维显示,同时集成OLED屏可就地显示测量数据.具有双轴±90°倾角测量和单轴绝对式0°~360°转角测量功能.测试结果表明:该测量仪测量精度为0.1°,具有较高的推广应用价值.     

基于磁角度传感器云台控制系统的设计与研制

新型集成磁角度传感器具有360°全量程测量和优异的综合使用性能,将该角度传感器引入云台平面转动、俯仰角的测量与反馈控制,实现对云台转角分辨力0.022°、线性度0.3%的高精度测量。结合微型计算机可以给出模拟量与数字量的多种输出形式,同时,结合控制电路可以实现定点跟踪与闭环控制,实现了对传统云台结构的重大改进。     

基于单片机的电容式角位移测量系统

介绍一种电容式角位移测量系统,它以电容传感器作为敏感元件,以89C51单片微机为控制核心。详细分析了电容式角位移传感器的结构、特点及工作原理,叙述了该系统的硬件框图及软件流程图,实验结果表明:在0°~90°测量范围内,系统的测量精度可以达到±0.05°。     

测量轧制力的光纤传感系统的研制

研制了一种用于轧制力测量的光纤传感器,其传感头采用法布里-珀罗腔的结构。分析了该传感器的原理,导出了法布里 珀罗干涉腔反射光强与轧制力的关系表达式。实验结果表明,该方案测量准确度为0.18%,线应变灵敏度为1.2×104V,分辨力达到2.5×10-8。用该传感器测量轧制力是正确、可行的。     

光纤法-布应变传感器在桥梁状态监测中的应用

光纤法-布(F-P)应变传感器具有稳定性好、精度高、抗电磁干扰能力强等特点,在桥梁结构状态监测中得到日益广泛的应用.介绍了F-P应变传感器的基本原理、结构及系统,并将该系统实际应用于大桥结构状态监测中.测量结果表明:光纤F-P应变传感器的测量数据能够有效地反映桥梁结构混凝土内部受温度影响的应变变化,测量系统运行正常有效.     

一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法

针对目前常规弹药弹体研究领域角位移参数大动态和高精度的测量需求,提出了一种基于电磁感应原理的角位移参数测量方法,并设计了相应的角位移传感器.采用感应线圈获取弹体大转速动态范围内切割地磁场的信息,通过边沿检测和脉冲计数相结合的自适应闭环频率跟踪测量算法测量弹体旋转过程中的实时角位移参数信息,并采用周期清零的方式,消除累积误差.半实物和实物仿真试验结果表明:该角位移传感器不仅能够测量大动态范围内的角位移,拓宽测量范围从600°/s~36000°/s,而且完全消除了测量过程中的累积误差.测量误差小于0.220%,累加误差最大只有0.2°/s,实现了对弹药弹体角位移参数的实时、高精度测量,在姿态测量和地磁导航等应用领域具有一定的工程应用价值.     

全SiC结构高温压力传感器制备及测试

面向极端条件下原位压力测量技术的需求,设计了一种光纤法珀式碳化硅（SiC）高温压力传感器。采用全SiC真空法珀（F-P）腔结构,以最大限度发挥SiC材料优异的耐高温特性。通过用反应离子刻蚀和高温高压键合技术成功制备了全SiC式高温压力传感器,实现高温环境下的原位压力测量。实验结果表明,该传感器能够实现650℃高温环境下6 MPa的压力测量。650℃下传感器的光谱压力灵敏度达到4.05 nm/MPa,温度压力交叉灵敏度为1.09×10^-3MPa/℃。研究成果为面向高温环境下压力原位测量的传感器开发提供了思路。     

基于蚀刻工艺的光纤曲率传感器的研究

针对薄结构应变测量中因应变幅值小,需有极高灵敏度的检测元件,而采用一种具有蚀刻结构的曲率传感器用于薄结构的应变测量。通过理论研究以及相应的实验证明:该传感器用于薄结构的应变测量是可行的,并具有独特的优势。     

高温应变测试方法与测试系统开发

高温应变的测试往往是工程上的一个难点,高温会对传感器、测试仪器以及测试数据带来诸多的影响,需要采取有针对性的措施来保证测试方案的可行性和测试数据的准确性。通过实验分析高温对应变测试过程产生的各种影响,就高温应变计的选型和参数修正、高温条件下的温度补偿,以及测试数据的处理进行了详细的分析讨论。并针对这一过程开发了配套测试系统,通过实测某高温退火炉炉壁工作过程的应变情况,得到了准确的温度-应变曲线和炉壁的应力分布情况,在高炉的分析检测中取得了较好的效果,对一般的高温应变电测也具有很好的适用性。     

基于光纤光栅的应变和温度同时测量传感技术的研究进展

从理论上分析了引起光纤光栅交叉敏感问题的物理机制、基于双波长矩阵法和双参量矩阵法的各种应变和温度同时测量方案;对各种方案进行了详细的分类,介绍其工作原理并分析了各自的优缺点;最后提出了新型光纤光栅(FBG)与非本征法珀干涉仪(EFPI)复合传感器,其中FBG对应变敏感,EFPI只受温度影响.     

应变和温度同时测量光纤光栅传感器的研究

光纤光栅的出现给一直停滞不前的光纤传感领域带来了新的生机 ,但解决应变、温度的交叉敏感问题 ,实现应变、温度的同时测量一直是光纤光栅传感器的关键问题。从其产生机理出发 ,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展 ,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器系统     

光纤光栅用于应变/温度传感初探

本文介绍了光纤光栅应变和温度传感的原理，完成了光纤光栅用于应变和温度传感器的初步实验。分析表明波长为８２７ｎｍ的光纤光栅应变灵敏度为０．６５ｐｍ／ｕε，温度灵敏度为５．２ｐｍ／Ｃ。     

单个光纤布喇格光栅实现应变温度同时测量的研究

实现单个光纤布喇格光栅同时测量应变和温度的实验系统.在该系统中,温度变化使光栅的布喇格波长位移,应变使反射谱分裂成双峰.结果表明,根据光栅的初始布喇格波长和两个分裂的布喇格波长可以同时确定应变和温度的变化.应变和温度灵敏度的实验结果分别为1.172 pm/με和10.78 pm/℃.该系统在结构健康监测、智能材料和结构等领域有应用前景.     

应变式传感器温补测试记录系统的设计与实现

为了解决应变式传感器温度补偿的生产需求,设计了一种应变式传感器温补测试记录方案。方案包括温补测试记录上位机软件、温补控制器和高精度万用表,每个温补控制器可以测量50路应变式传感器,传感器被放置于恒温箱中。上位机软件通过RS485控制多台温补控制器,实现自动切换传感器和测量恒温箱内部温度,再通过串口从高精度万用表读取传感器的数据,最后自动计算时漂差值、温漂差值和补偿电阻丝长度,并导出报表。经测试,该系统运行稳定可靠,已在生产中推广应用。     

对温度不敏感的光纤光栅压力传感器

分析了光纤Bragg光栅传感器的温度、应变交叉敏感机制,提出了一种新颖的方法,并进行了相应设计：将两根不同波长的光栅粘贴在传感器同一轮辐的正反面上,两个峰有不同的应变响应和温度响应,通过测量两个峰的漂移,就可以解矩阵方程实现压力和温度的同时测量,有效消除了交叉敏感对轮辐式光纤光栅压力传感器的测量精度的影响。改进封装工艺,可以使该方法更简便。     

中国微米纳米-PdCr薄膜电阻应变计研制及其高温应变敏感性能研究

在航空航天以及核电领域中,准确测量高温部件的应变、疲劳等结构参数十分重要,对满足高温应用环境的高温应变计需求非常迫切.在镍基合金基底上研制了PdCr薄膜电阻应变计,依次在基片上沉积NiCrAlY作为过渡层来增强附着性,沉积YSZ/Al2O3作为复合绝缘层满足绝缘性需求,溅射PdCr合金作为应变敏感层,并采用金属掩模对PdCr敏感层进行图形化,最后沉积Al2O3薄膜层作为高温保护层,并对PdCr薄膜应变计的应变敏感系数(GF)以及高温环境下的表观应变、漂移应变等性能进行了表征.结果表明,不同温度下PdCr薄膜应变计的电阻值随应变呈良好的线性关系;在常温下,其应变敏感系数为1.40;在800 ℃时,应变计的表观应变系数127 με/℃.应变计的电阻值随时间线性减小,导致的漂移应变约为1 800 με/hr,应变敏感系数为1.41.同时,对制备的PdCr薄膜应变计进行了可靠性评估和寿命评估.结果表明,其重复性测量误差约为5.71%,工作寿命超过10 h.     

Thermal response to firefighting activities in residential structure fires: impact of job assignment and suppression tactic

Firefighters’ thermal burden is generally attributed to high heat loads from the fire and metabolic heat generation, which may vary between job assignments and suppression tactic employed. Utilising a full-sized residential structure, firefighters were deployed in six job assignments utilising two attack tactics (1. Water applied from the interior, or 2. Exterior water application before transitioning to the interior). Environmental temperatures decreased after water application, but more rapidly with transitional attack. Local ambient temperatures for inside operation firefighters were higher than other positions (average ~10–30 °C). Rapid elevations in skin temperature were found for all job assignments other than outside command. Neck skin temperatures for inside attack firefighters were ~0.5 °C lower when the transitional tactic was employed. Significantly higher core temperatures were measured for the outside ventilation and overhaul positions than the inside positions (~0.6–0.9 °C). Firefighters working at all fireground positions must be monitored and relieved based on intensity and duration.

Practitioner Summary: Testing was done to characterise the thermal burden experienced by firefighters in different job assignments who responded to controlled residential fires (with typical furnishings) using two tactics. Ambient, skin and core temperatures varied based on job assignment and tactic employed, with rapid elevations in core temperature in many roles.     

应变式负荷传感器额定输出温度影响补偿方法

应变式负荷传感器额定输出温度影响是由于弹性模量的温度系数引起的。对于一定的弹性体材料来说，它的弹性模量的温度系数基本上是一个常数，因此可以找到最佳的补偿方法，减少甚至基本消除这种误差。大量的试验证明，用试验计算补偿法补偿的传感器，其额定输出温度影响，可以达到0.01%FS/10K。