三分量应变传感器弹性体结构设计

介绍的三分量力传感器是盒式装配式六分量天平的核心部件,该传感器弹性体采用串并联联合结构的型式,实现力的彻底分解与测量。本文分别运用传统的材料力学计算和有限元分析方法,对弹性体进行设计计算。将所得结果与传感器实测结果相比较,展现出较好的一致性。实验验证相关结论,表明设计取得良好的效果。     

一种散射式浊度传感器设计

参考浊度测量相关标准,结合常规中低浊度场合测量特点,设计了一种90°散射原理的在线式浊度传感器,并介绍了传感器的测量原理、光路设计、结构设计和测控电路设计。参照相关标准对传感器性能进行了实验验证,其测量重复性为0.25%,量程漂移为1.2%,线性误差为1.2%。实验结果表明：传感器测量重复性好,测量精度高,可较好地适用于水环境监测和水质污染控制等场合的浑浊度监测。     

新型环形同点单铁芯双分量磁通门传感器

双分量磁通门传感器在金属磁记忆检测中得到广泛使用,且使用的双分量磁通门传感器为双铁芯式跑道型设计的磁通门传感器。由于传感器中的双铁芯磁参数不一致、铁芯不闭合的原因,产生变压器效应,形成了测量噪声。双分量磁通门通常由两个磁通门传感器平行放置而成。因此,由于传感器铁芯参数,线圈参数不可能完全一致所造成的传感器之间的一致性差,而且双分量或多分量磁通门传感器存在着几何中心不重合的问题。本文研究设计了新型双分量磁通门传感器,采用环形铁芯设计,直接应用单铁芯调理双方向的磁通门信号,改善了双分量传感器的一致性差、几何中心不同点的问题,有效的抑制了变压器噪声,提高了磁通门传感器的测量中的测量准确度,减少了测量误差。     

立体角度测量系统的实现方法

利用高精度圆光栅角度传感器和石英烧性加速度传感器，分别测量物体自转立体角度的水平分量和垂直分量。采用脉冲信号细分电路，经过电压－频率变换，高精度复点运算，抑制脉冲干扰的数字滤波过程，进一步提高系统的测量精确度及抗干扰性能；对加速度传感器的静态预校准，消除温度，湿度等环境因素对系统稳定性的影响，对测量结果进行数据拟合，均衡传感器输出特性的离散性。单片机数据处理系统对被测数据实现自动，快速的采集，传输     

新型扁锥腔红外CO2气体传感器系统研究

为提高红外CO2气体传感器测量精度,本文利用非分光红外探测技术设计了以白炽灯红外光源、双通道热电堆红外探测器和扁锥腔体为主要元件构成的新型红外CO2气体传感器。采用Zemax光路仿真分析,研究了新型扁锥腔CO2气体传感器探测面光强分布,并结合ANSYS FLUENT软件对扁锥型气室进行结构优化。以STM32单片机为核心,实现了光源电调制,采用ICL7650放大处理探测器的电信号,再由STM32控制ADC进行信号采集,提高了测量系统的抗干扰能力。在此基础上开展了标定和测试实验,结果表明：在25℃环境中,传感器能够准确检测出0-2000 ppm量程范围内的CO2气体浓度,具有较好的重复性和长期稳定性。三组实验平均相对误差最大为5.2%,重复性误差最大为5.5%,稳定度为2.3%。该研究对红外CO2气体传感器结构优化和测量精度的提高具有参考意义。     

混凝土构件平面多向应变测量传感器的设计

建筑结构中的许多部位都处于平面应力状态,研究人员经常需要测量这些部位的实际受力状态,传统的方法是采用应变花。依据双悬臂结构的优良工作特性,设计出了可装配式混凝土构件平面多向应变测量传感器,给出了混凝土试件的对比试验结果。试验结果表明:传感器测量数据线性关系好,最大非线性误差为1.57%;三次测量数据重复性好,最大重复性误差为2.1%。     

电容式称重传感器

介绍了电容式称重传感器的结构 ,具体分析了其测量电路 ,提供了相应的实验数据。实验数据表明该电容式传感器具有很好的稳定性、重复性和无滞后性。具有一定的实用价值。     

超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪

针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪.软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上,实现了风速、风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准.通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试,结果表明:平均测试误差仅为2.47%,测风效果与稳定性明显高于传统机械风表.     

基于TensorFlow架构的Adam BPNN在红外甲烷传感器系统误差修正的应用

针对本实验室设计的红外甲烷传感器,在实验过程中易受到传感器内部干扰信号影响的问题,使得传感器产生较大的测量误差,为此提出了一种基于TensorFlow架构的Adam-BPNN进行传感器系统误差修正的方法,实验与数据处理结果表明:通过该算法的误差修正,能有效地减小传感器内部干扰信号对测量结果的影响,相对误差减小到0.0226%,提高了红外甲烷传感器的稳定性与精度,且重复性好。     

基于双悬臂梁结构的应变测量传感器研究

在研究各种工程结构实际受力状态时,必须测量构件上关键部位的应变值,常用的方法是采用应变片,但其测量值受环境温度和湿度影响较大.本文分析了双悬臂梁结构的工作特性,从理论上证明了这种结构用于制作应变测量传感器的可行性与优点,研制出了基于双悬臂梁结构的应变测量传感器,给出了标定试验和混凝土棱柱体试件对比试验结果.实测数据表明,该应变传感器输出数据线性关系好,最大线性误差0.25%;测量数据重复性好,最大误差0.28%.该传感器可广泛应用于各种建筑物构件的应变测量,也可用于大型金属构件的应变测量.     

基于旁路结构的磁弹效应索力传感器研究

针对磁弹效应索力传感器工程应用安装与维护技术难题,提出了一种旁路结构的磁弹性索力传感器。应用磁路定律和等效磁路法,对套筒式结构传感器进行磁路系统分析;基于等效磁路原理,设计旁路式结构索力传感器,给出器件结构参数尺寸;搭建相应的传感器试验检测系统,在WDW-300拉伸试验机上对两种传感器进行磁电复合材料诱导电压与拉力比较试验。对旁路结构索力传感器进行抗温性试验研究。结果表明,旁路结构索力传感器检测精度高,重复误差0.02%~0.5%,传感器性能稳定性和温度适应性好,适合于大跨度桥梁结构健康检测的工程应用。     

双层预紧式6维力传感器预紧力对精度影响分析

针对传统Stewart结构6维力传感器性能的不足,设计并研制了一种双层预紧式6维力传感器,并进行了精度分析与实验研究.首先,介绍了该6维力传感器的结构特点,基于螺旋理论建立了其数学模型以及预紧力的数学描述形式.为了提高传感器的测量精度,在分析预紧支路结构的基础上,通过增大预紧力来降低由于预紧支路结构变形产生的误差.其次,对不同预紧力下预紧支路的结构变形进行了有限元仿真.最后研制并开发了6维力传感器样机和标定系统,进行了不同预紧力情况下的标定实验.通过增大预紧力,传感器的最大Ⅰ类误差和Ⅱ类误差分别由满量程的2.73%、2.43%降低到0.41%、0.64%.实验结果表明,增大预紧力有效地降低了预紧支路变形带来的测量误差,提高了传感器的测量精度,从而验证了理论分析与仿真的正确性.     

羽流力/力矩测量系统在线标定研究

基于压电效应开发的用于发动机羽流力/力矩测量系统,对其进行在线标定是需点解决的技术难题之一.针对立式结构的羽流力/力矩测量系统,选择液压力源配合标准力传感器的加载方式,设计了具备远程操作、在线标定、实时校准功能的标定平台.分析了六维力标定的加载方法以及加载力与传感器受力之间的关系,建立了六维力加载力学模型.对测试系统进行静态标定试验,得到了压电式六维力传感器各分量的线性拟合直线方程.试验表明:该六维力标定系统稳定、可靠,具有精度高、操作简便、对环境影响小等优点.     

用力传感器测量固液体的热膨胀系数

根据硅压阻式力传感器的工作原理,用传感器测量固液体热膨胀的微小长度变化量,进而测出了固液体的热膨胀系数,实验结果与公认值相比小于2%。这种方法实现了微小长度变化量的非电量电测,使实验操作简便,改进了传统的实验测量方法,拓展了传感器在普通物理实验中的应用。     

电阻应变式力传感器低频冲击频率测量电路设计

针对采用压电式力传感器、冲击力传感器测量冲击频率存在成本高、安装不便等问题,设计了一种电阻应变式力传感器低频冲击频率测量电路。该电路根据电阻应变式力传感器的工作原理,首先采用放大电路将传感器输出信号放大,然后运用电压比较电路产生方波信号,最后采用单稳态触发电路对方波信号整形,从而得到标准的方波信号。实际应用表明,该电路工作稳定,测量精度较高。     

一种结构解耦的新型应变式三维力传感器研究

维间耦合一直是制约多维力传感器精度提高的重要因素,结构解耦也一直是多维力传感器追求的目标。提出了一种新型三维力传感器,可用于Fx、Fz、My3个维度广义力的测量,其敏感原理是结构解耦的,因此可具有更高的精度。介绍了这种新型三维力传感器的结构并分析其敏感原理。采用有限单元法对应变式三维力传感器进行结构静力仿真,利用ANSYS后处理器提供的路径映射技术,精确地获得了应变片的贴片区域。仿真结果表明,该新型传感器与目前的应变式多维力传感器相比,维间耦合误差有明显改善,维间干扰由传统结构的3.56%降低至0.40%。     

新型机器人手指六维力传感器系统设计

针对六维力传感器刚度低、尺寸大等问题,设计了一种可应用于机器人手指的、新型Stewart并联结构的六维力传感器。对该六维力传感器的结构、测量电路等进行了设计,并对传感器标定数据进行了分析,结果表明该传感器系统设计理论正确,且具有一定应用价值。     

飞行试验脚蹬力测试系统在线校准技术研究

飞行试验中脚蹬力测试系统的校准,常规采用将测试系统拆卸后进行校准的方式,易造成传感器损坏,且所经环节多工作效率低。本文对脚蹬力传感器测力原理及供电电压对传感器输出的影响进行研究,提出一种新的脚蹬力测试系统在线校准方法以解决上述问题。并对该方法进行验证,对多架试验机共6组脚蹬力测试系统分别采用传统方法及新方法进行校准,结果表明两种校准方法下的校准曲线基本一致,最大偏差不超过总测量范围的0.15%,满足飞行试验机载测试精度的需求。最终表明该校准方法准确可靠,可应用于机载脚蹬力测试系统校准。     

一种二维力/扭矩传感器的设计

针对用于测试旋转型行波超声电机工作状态下定子、转子摩擦力/力矩的特殊要求,并利用有限元法对传感器进行了结构优化,设计了组合式二维传感器,该传感器的一维测量法向正压力;另一维测量扭矩。法向力的量程为0~200N,准确度为0.09%;扭矩的量程为0~2N.m,准确度为0.41%。满足了试验要求。     

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。