一种基于强度补偿的自由式光纤束差压传感器

对一种基于强度补偿的自由式光纤束差压传感器进行设计与研究。传感器探头部分采用同结构、双探头的设计,传感器探头采用机械式封装;对传感器的光纤部分进行了强度补偿设计与分析,并利用调制函数M,理论分析了补偿后的输出值R;在对两传感探头施加相等的压力p=20kPa情况下,改变光源的输出功率,测出光电探测器的输出电压值,并在两探头存在不同的压差Δp时,测出其输出值R。实验结果表明：通过强度补偿后,输出值R≈1,同时在不同的压差作用下,输出值R与压差Δp在一段区域内有较好的线性关系。研究结果表明：传感器的强度补偿效果明显,可实现压力差值的检测。     

一种活塞式光纤流体差压传感器数学模型与实验分析

对一种活塞式光纤流体差压传感器进行了数学建模与实验分析。首先,基于强度调制原理,提出了一种新型双活塞光纤差压传感器结构,阐述了其工作原理;再建立了该传感器的强度调制模型,并在理论模型的基础上,对传感器进行了仿真研究,得出了传感器在不同结构参数r、NA、d_0、L、A_1、k取值下的Δp-H曲线;最后,应用自制实验平台进行了气体压差检测实验,分析了传感器的检测性能。实验结果表明:传感器的输出值与压力差Δp之间存在较好的线性度与灵敏度,不同结构参数取值会对传感器的线性度与灵敏度产生不同的影响。在检测气体压差时,传感器输出电压随着压差的增大而增加,且具有近似线性关系。研究表明,传感器理论模型与实验结果趋势相同,传感器能够满足流体压差的检测。     

一种对称式光纤束差压传感器结构及性能

对一种对称式光纤束差压传感器的结构及性能进行了研究。提出了一种两相同结构检测探头与桥式光路组成的对称式光纤束差压传感器,传感器探头采用机械式封装;对传感器进行理论研究,建立了强度调制数学模型,并对其进行仿真计算与分析;最后试制出实验样机,进行实验研究,实验结果表明：探头与膜片在不同设计尺寸下,传感器具有不同的量程、输出灵敏度、检测分辨率、线性度与重复性精度。研究结果表明,光纤束差压传感器具有较好的检测性能,能满足不同检测场合的需要。     

动量式光纤气体流速传感器的设计与建模

文中对一种动量式光纤气体流速传感器进行了设计与建模。首先,提出了一种基于动量原理的流速传感器探头结构,阐述了传感器的工作原理,设计了传感器的检测系统;然后,依据流体动力学原理与光纤强度调制原理建立了传感器的传感模型H;再在理论研究的基础上,进行了仿真实验与结果分析,得出了检测腔结构参数有效截面积S、弹簧刚度k1、光纤束与反光片初始距离d0取不同值时的vb-H曲线,得出了不同喷嘴射流流速时传感器的输出信号Vb-H曲线,实验结果表明:传感器的灵敏度随着活塞的有效截面积S的增大而增大,随着弹簧刚度与初始距离的增大而减小,随着vs的取值增加,在检测相同范围流速时,其灵敏度会降低。通过比值计算,传感器的输出值得到了有效的放大。研究表明,本文设计的动量式流速传感器能实现流体流速的检测,且具有较好的灵敏度。     

一种双活塞光纤流体差压传感器及其强度补偿性能

本文对一种双活塞光纤流体差压传感器系统及其强度补偿性能进行了研究,首先提出了一种双活塞式的光纤差压传感器探头,基于该探头结构,设计了该光纤差压传感器的检测系统,并对传感器的强度补偿原理进行了分析.最后,对传感器进行了强度补偿实验,得到了不同光源功率时未进行强度补偿的输出电压及强度补偿后传感器的输出值,结果表明:当光源功率发生变化时,光电探测器的输出电压会随之发生较大的变化,最大输出值比最小输出值增大67％左右.经过强度补偿后,传感器左右两检测腔的输出值在检测压力不变的情况下维持在一个定值,不会因为光源功率的波动而发生变化.研究表明,传感器具有较好的强度补偿效果,能够满足检测要求.     

一种基于结构优化的光纤束压力传感器

对基于结构优化的光纤束压力传感器进行了设计与研究。首先对传感器系统进行了设计;再应用几何光学与优化理论对传感器光纤束结构、传感器探头结构进行优化,对传感器探头采用机械封装;并在优化研究的基础上,对传感器进行仿真试验,分析强度调制函数曲线;最后对传感器施加0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 k Pa的外界压力进行检测试验,得出传感器参考光纤与接收光纤输出电压信号变化趋势。试验结果表明:传感器的检测值与仿真值相符,线性度约为3.56%,灵敏度约为0.011/0.1k Pa。研究表明,通过结构优化的光纤束压力传感器具有较好的灵敏度与线性度。     

双圈同轴光纤束传感器三维空间输出特性研究

针对航空发动机的实际故障特点,首先,分析了对航空发动机涡轮叶片三维叶尖间隙、包括叶尖表面径向间隙、轴向与周向倾角三维参数的变化信息进行光纤传感检测的需求;然后,针对拟采用的光纤传感器形式——双圈同轴光纤束传感器在反射面相对传感器端面存在径向间隙、空间倾角的情况下建立了三维空间输出调制函数模型,设计了接收光纤虚像端面与入射光斑的交叠面积补偿算法以及接收光纤虚像端面的平均光强修正算法;其次,对建立的传感器输出特性数学模型在反射面平行、仅存在轴向倾角、轴向周向均存在倾角这3种情况下分别进行了仿真计算,并与相同探头参数下的实验结果进行了对比分析;最后,对不同光纤传感器参数下的输出特性进行了仿真。结果表明,新建立的双圈同轴光纤束传感器三维空间输出特性数学模型不仅从理论角度还原出了传感器在反射面三维空间参数变化下的输出特性,还能指导不同三维空间位移测量应用下的光纤传感探头设计工作。     

基于光纤传感的内螺纹参数非接触测量

针对传统内螺纹参数接触测量方法的不足,提出采用光纤位移传感的方法实现内螺纹参数的非接触测量。介绍了反射式强度调制型光纤位移传感器的工作原理,讨论了基于光纤传感的内螺纹参数非接触测量方法的检测原理;对光纤传感探头的设计进行了理论分析,并通过实验验证了光纤探头采用双层接收光纤结构的合理性。     

采用流场分析提高涡轮流量传感器性能的研究

以10 mm口径液体涡轮流量传感器为研究对象,经过对传感器内部流场进行分析,提出通过减小靠近叶片顶端的叶片受力面积,提高传感器测量性能的方法。从对特性曲线的分析出发,结合传感器数学模型,提出了一种利用不同流量点的仪表系数平方差Δ(K~2)评价传感器性能的方法。在此基础上,结合CFD仿真和传感器样机实验测试,研究了不同叶轮叶片形状参数对传感器性能的影响。实验结果表明:改变叶轮叶片形状能有效提高传感器的测量性能,切角参数为0.25时,传感器性能最优;此方法同样适用于其他口径涡轮流量传感器结构的优化。     

叶片式液压减振器流场特性仿真研究

叶片式液压减振器内部流场特性对减振器的阻尼工作性能优劣至关重要。根据叶片式液压减振器结构特性及工作原理,建立叶片式液压减振器无缝隙流场仿真模型与有缝隙流场仿真模型,并考虑减振器的粘温特性,确定减振器的流场特性,为准确研究减振器阻尼特性奠定基础。模拟得到了叶片式液压减振器模型在不同速度激励、油液温度下,相邻高、低压腔内压差大小及变化规律。结果表明,缝隙与油液温度对流场特性的影响非常明显,在进行叶片式液压减振器内部流场特性分析时,需要重点考虑,才能更为准确地把握叶片式液压减振器内部的流场特性与工作性能。该研究的研究方法可以推广到其他类型液压减振器的内部流场研究中。     

压差效应对焊接密封型称重传感器输出稳定性的影响

本文主要讨论了温度变化引起的压差效应对焊接密封型称重传感器零点输出和稳定性的影响。通过设计的对比实验,验证了焊接密封型称重传感器的零点输出会受到传感器内外压差变化的影响。这些影响包括传感器零点输出误差的变化以及传感器需要更长的零点输出稳定时间。同时,理论分析表明本文实验中采用的密封型传感器的内外压差每增加1k Pa,传感器输出变化大约0.014%FS。本文的研究结果对今后提高焊接密封型称重传感器的精度和稳定性具有一定的参考价值。     

压阻式微加速度计动态特性与阻尼的关系研究

采用微机械加工工艺制作的压阻式微加速度计在测试过程中经常出现动态特性欠佳甚至于结构损坏的现象，在压阻式微加速度计中，合理设计阻尼参数有助于改善传感器的动态特性。将压阻式微加速度计简化为二阶模型，定性分析了系统动态特性与阻尼之间的关系，研究了压阻式微加速度计结构中阻尼的设计和控制方法，仿真、比较了带不同阻尼参数传感器系统的动态特性，并通过实验验证了仿真分析的正确性。     

垫圈式压电六维力传感器静态灵敏度解析

为实现基于垫圈式压电六维力传感器灵敏度指标的多结构参数设计与优选,必须开展传感器的静态灵敏度解析数学模型研究。首先,分析了传感器的结构特点和工作原理,根据载荷在传感器内部的传递路径推导其静态灵敏度解析数学模型;然后,使用解析数学模型和基于ANSYS软件的数值模型对9组不同结构参数模型分别进行了解析计算和数值模拟,在运用统计学理论对两种方法得到的结论进行分析的基础上,验证了解析数学模型的有效性;最后,引入正交试验,结合解析数学模型研究了多个结构参数对传感器灵敏度的影响规律,优选了传感器结构参数并研制了实验样机,完成了静态灵敏度标定实验。研究结果表明:垫圈式压电六维力传感器的解析数学模型与数值模型之间的综合相关系数为0.988;实验原型相对于解析数学模型和数值模型的平均载荷传递系数分别为0.73和0.75;解析数学模型、数值模型和实验原型的综合各向同性度分别为0.71,0.71和0.67,3种模型对传感器的灵敏度研究结论一致。以解析数学模型为基础的正交试验可实现对该类传感器的多参数主动设计和优选。     

超声电视成像测井仪的磁通门传感器设计

在超声电视成像测井仪器中,磁通门传感器用于确定图像的方位.依据仪器的结构特点,设计了圆环形磁通门传感器探头.依据该仪器的磁定位只需反映地磁强度的周期变化的特殊需求,简化了检测电路,提高了高温环境下的稳定性和可靠性.针对不同线圈参数,给出电路的调试与刻度方法.实验结果表明:该传感器在高温环境下稳定工作,输出信号频率稳定,具有很高的实际应用价值.     

叶片式减振器阻尼特性分析与实验研究

通过对叶片减振器的结构进行分析,建立了叶片减振器的流体力学模型.结合不同温度下叶片减振器的阻尼力实验数据,对减振器流体模型进行了最小二乘拟合,最后通过不同温度下减振器的实验数据和利用拟合参数得到的计算结果相比较,验证了所得参数的准确性,以及该方法的有效性.根据拟合的参数,可以为叶片减振器的结构设计改进以及阻尼特性研究提供依据.     

磁流变液阻尼托辊的设计与优化

针对带式输送机在下运过程中易超速甚至失速的问题,设计了一种与传统无阻尼托辊结构相契合的多级线圈磁流变阻尼托辊,该阻尼托辊将多个线圈并联内置于静止导磁环内,显著增强了磁流变液阻尼间隙内磁场的强度及均匀性.首先,对磁流变阻尼托辊的磁路进行了理论分析,推导了其阻尼力矩模型,其次,研究了励磁线圈个数、输送机带速对输出阻尼力矩的影响,最后利用遗传算法对其进行了优化,确定了其最佳的几何结构参数.研究结果表明:磁流变阻尼托辊最佳的励磁线圈个数为5个,此时其能输出的阻尼力矩值达到最大,而输送机带速对输出阻尼力矩几乎没有影响;优化后,其输出阻尼力矩提升了约21.7％.研究结果可以为带式输送机的制动提供参考.     

新型双腔油气式磁流变减震器阻尼特性分析与仿真

针对双腔油气式减震器无法根据外部环境激励的改变而调节自身阻尼特性变化的问题,基于磁流变原理,设计了一种适用于飞机起落架系统的双腔油气式磁流变减震器。为提升该减震器的减震性能,增加可控阻尼力初始值及其变化范围;在现行双腔油气式减震器的基础上优化了内部结构参数;采用孔缝结合的方式对双腔油气式磁流变减震器阻尼通道进行了重新设计;依据阻尼通道形式完善了磁路设计与优化;利用有限元方法分析了内部磁场特性;并对比分析了不同阻尼通道形式下的最大输出阻尼力与可控阻尼范围。结果表明:优化后的节流通道处磁感应强度分布更为均匀,孔缝结合的阻尼通道形式实现了较大初始阻尼力的输出,增加了可变阻尼力调节范围。     

近期报刊部分文章题录

传感器技术（双月刊）1999年第2期话说21世纪传感器技术的发展张光照等I生物传感器的发展与市场化姚赞等1光纤位移传感器进展及其应用赵勇等4探头参数对变面积电涡流传感器的影响及仿真研究何斌等7压阻式加速度计的阻尼分析陈丽洁等15电荷转移式原油含水率传感器的研究王?..     

基于遗传算法的平板叶片阻尼识别

航空发动机叶片的阻尼预测对叶片裂纹故障诊断、结构动力学分析等有重要的意义。通过平板叶片振动阻尼测量试验,获取不同平板叶片在不同冲量撞击作用下的振动响应信号,采用基于遗传算法的模型参数辨识方法对其响应信号进行辨识以获取其振动参数。分析结果表明,平板叶片的实测振动信号的振幅及衰减时间随撞击物的冲量变化而变化;对于小阻尼叶片,参数辨识法比一般方法计算的阻尼值更准确;同一叶片受不同冲量作用,其阻尼比保持不变;在相同冲量作用下,随着叶片结构尺寸变化,其阻尼比也相应改变。     

静电传感器电极片及屏蔽罩有限元仿真

该文主要研究优化静电传感器的结构,不同的结构参数会影响静电传感器的电场分布,从而影响实验结果。首先利用有限元分析软件ANSOFT建立静电传感器数学模型,通过研究传感器电极片的轴向长度、径向长度、屏蔽罩的厚度和长度对电压输出的影响,得到了不同结构下的灵敏特性。最后,通过重力实验验证了仿真结果的正确性,为优化传感器结构及后续实验提供了理论依据。