光纤差压压力计设计

传统的差压压力传感器是以非电量(差压)到电量(电容等)的转换为基础的，因此，在测量的灵敏度、精度、动态范围以及应用的场合方面都受到一定限制．介绍一种非光量转换为光量的新型检测方法．它以弹性膜片作预变换，将差压转换成位移，再通过光纤干涉测量检测相位移，得出差压的大小．在此系统中，采用数字化信息处理技术，改进的计算方法使检测的主要指标得到较大提高，并能应用到对电磁干扰要求较高的场合。     

基于正交试验设计的膜片参数组合优化

针对某型号金属膜片式贮箱,运用有限元分析的手段分析了膜片工作过程中发生的翻转变形及其变形过程中临界载荷的变化。针对结构参数对膜片翻转特性的影响,选取了预弯边半径、膜片厚度和膜片切线角度等3个关键参数,并采用正交试验设计的分析方法对3个关键参数进行了组合优化分析,得出了3个膜片关键参数对膜片翻转的影响程度大小及其最佳参数组合,即预弯边半径预弯边为8. 5 mm,膜片厚度分布为1. 2～1. 6 mm,切线角度为87°。最后根据设计结果加工了膜片,并进行试验验证。由试验膜片的翻转效率和翻转压差的结果可知优化的膜片符合工作要求。     

减振器环形阀片大挠曲变形的高精度解析式

导出减振器环形阀片大挠曲变形的解析式. 针对环形薄板的von Kármán方程,基于钱氏摄动法,导出了减振器环形阀片刚度曲线方程. 建立了高精度的阀片有限元模型并进行数值实验,以求解出刚度曲线方程中的两个待定系数. 采用Lorentzian函数对系数进行非线性最小二乘分段拟合,从而得到环形阀片大挠曲变形的解析式. 经数值计算验证,该解析式具有较高的计算精度.     

具有压电元件圆薄板传感器的非线性弯曲

为解决在作用电压和机械力的耦合载荷作用下具有压电元件圆薄板传感器的非线性弯曲问题,基于VonKarman薄板非线性理论和压电本构方程,导出具有压电元件圆薄板传感器非线性弯曲控制方程.利用修正迭代法得到在机、电载荷共同作用下轴对称圆薄板的载荷、挠度和电压的关系式.通过算例分别讨论机械载荷和作用电压的变化对圆薄板弯曲变形的影响,结果表明:通过改变压电元件作用电压的大小和方向,可以有效地控制圆板的曲变形.该成果对具有压电元件圆薄板传感器弯曲变形控制具有一定的理论指导意义.     

光纤布拉格光栅压力传感器的研究

简要介绍了光纤布拉格光栅的传感原理,理论分析了弹性元件平膜片的受压变形规则,并将光纤布拉格光栅粘贴在自行设计的不锈钢平膜片上,构成了基于膜片的光纤布拉格光栅压力传感器,给出了光纤布拉格光栅的布拉格波长偏移量与压力的关系表达式。实验结果表明,光纤布拉格光栅压力灵敏度系数达到2.9pm/kPa,与理论分析值基本相符.另外,传感器在所测压力范围内呈现出很好的线性特性、重复性,适合于易燃易爆场合的压力测量。     

温度对压力传感器输出的影响与补偿

论述了温度对压力传感器输出灵敏度和线性度的影响, 在273K至398K的温度范围内对传感器进行试验,结果表明随着温度的升高压力传感器的线性度和灵敏度降低.这一影响可以通过双压阻式电桥加以补偿.     

硅压力传感器基座受力变形时的输出性能

为分析硅压力传感器基座受力变形对传感器输出性能的影响,首先利用弹性力学理论和板壳理论分析推导了压力传感器方形膜片应力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;再利用ANSYS进行分析模拟,探究了传感器基座结构变形对应变膜应力差的影响;然后针对减小基座受力变形对芯片受力的影响,对基座结构进行适当优化,并对比仿真分析的结果;最后通过实验测得优化前后的传感器输出数据.结果表明,传感器基座结构优化后,传感器硅芯片中心最大变形量从2.172μm降低到1.819μm,输出误差从0.95%下降到0.60%.     

基于微机电系统的水下灵巧手触觉力测量传感器

为了实现深水环境下水下灵巧手抓取目标的定位及触觉力感知,设计了阵列式触觉力测量传感器.以硅杯作为力敏感核心,利用胶囊式差压状结构实现了水的静态压力矢量叠加下的触觉力测量,并消除了水的静态压力对触觉力测量的影响.利用弹性力学与板壳理论分析了方形硅杯底部变形与应力的解析解,并与有限元法的分析结果加以对比.结果表明,所设计的灵巧手触觉力测量传感器具有样本抓取的触觉感知及位置感知,其胶囊式差压状结构使得触觉力测量传感器能够消除水的静态压力的影响,硅杯式测量结构具有灵敏度高、误差小、输出应力大的特点.     

关于放入式电容测压器电容值的研究与分析

电容式测压器电容值受多种因素的影响。本设计为放入式电容测压器,壳体作为传感器敏感面,与内筒共同组成电容的两极。本文从测压器壳体的同轴性,温度效应,边缘效应,寄生电容等各种因素着手分析,同时因各种因素对电容量产生的不利影响加以弥补和改善以降低电容值变化对传感器产生的误差。     

一种可用于雨量测量的压力传感器

设计了一种可用于测雨压的压力传感器,给出了传感器结构及其微加工流程.传感器由3×3的压敏电容阵列组成,压敏电容将压力信号转换成电容信号,通过检测雨水冲击作用间接测量雨量的大小.基于弹性力学理论建立了传感器的力学模型,并与ANSYS有限元分析软件进行比较,结果表明理论模型具有较好的精度.介绍了传感器制作的微加工工艺流程并采用硅橡胶对传感器进行防水密封封装,并给出了制作完成后传感器的测试结果,从测试结果可以看出该雨量传感器的灵敏度可以达到2.255 7 fF/Pa.     

石英谐振力传感器加载机构理论及实验

对石英谐振式力传感器加载机构进行了理论分析,给出了以柔性铰链为基础的加载机构的数学模型,理论分析及实验结果表明;机构产生盘差的主要原因是铰链处于微小的拉压变形,在机构中和传感器接触的横梁上存在一个不受偏载影响的点,通过改变传感器在机构中的位置到达该点,可以消限盘差。     

用电容式传感器测液压管道压力的探讨

本文从液压力大小与钢管外径变形量成正比的概念出发，提出了采用变间距式电容传感器测量液压力。不需开测压孔，并对该测压仪的机械部分进行了设计计算，对误差进行了分析，说明该测压仪适合于工程机械和矿山机械液压系统的故障诊断测试。图３，表２，参３。     

不同孔隙度中心受压圆形薄板试样渗透特性试验研究

通过控制砂粒粗细的方法自制不同孔隙度的圆形薄板试样,利用RSM-SY7基桩多跨孔超声波自动循测仪测量其孔隙度值并进行标记。利用自主研发的渗透试验装置,在DDL600电子万能试验机上进行中心受压圆形薄板试样弯曲变形过程中的渗透特性试验;研究孔隙度对圆形薄板试样轴向抗压强度、初始渗透率的影响及其对圆形薄板试样弯曲变形过程中轴向载荷与渗流量出现峰值时间差的影响,并研究圆形薄板试样弯曲变形过程中渗透率的变化规律。研究结果表明:不同孔隙度中心受压圆形薄板试样弯曲变形过程中,其渗透率均在整体上呈现先增大后减小的趋势;试样的孔隙度越大,其轴向载荷峰值Fmax、初始渗透率整体越趋于减小;当试样孔隙度较大时,其弯曲变形过程中轴向载荷F峰值先于流量Q峰值出现,反之,其流量Q峰值先于轴向载荷F峰值出现。     

电容式传感器的设计方法探讨

研究者从间距变化型电容传感器的工作原理出发,从检测原理、参数分析和主要误差来源等方面对差分式电容传感器系统的设计方案进行了研究。分析结果表明差动式电容传感器的灵敏度比一般电容传感器提高了一倍,同时差动式电容传感器的非线性误差得到了明显的改善。电容传感器的主要误差来源于电路噪声和电容传感器的非线性。     

基于卡尔曼估计融合算法的油水两相流测量

针对采用单一传感器无法对油水两相流流量准确测量的问题,将电导环阵列和内锥式差压2种传感器相结合,采用卡尔曼集中式融合估计方法与并行式融合估计方法分别实现油水总流量的测量.前者是根据局部各个传感器的测量值来重构全局的油水两相流总流量,后者是根据局部各个传感器测量值的估计值来重构全局的油水两相流总流量.实验测试结果表明,这2种方法均可以实现油水总流量的较准确测量,且并行式融合结果优于集中式融合结果.     

金属膜片联轴器圆环式膜片的应力分析

用ANSYS有限元程序对金属膜片联轴器中圆环式膜片进行了应力分析,给出了膜片中存在的4种应力的计算结果,并分析比较了4种应力对膜片疲劳寿命的影响.其结果对膜片疲劳寿命的计算提供了参考.     

温度补偿集成压力传感器设计分析

现在生产中较为广泛使用的硅杯式压力传感器的管芯是如图1所示的桥式电路,四个电阻由平面工艺扩散而成。硅弹性膜片受压变形,电阻阻值发生变化,若电阻设计时有R_1=R_2=R_3=R_4=R,每个电阻的增量为△R,则当恒压源E供电时,电压输出为:     

格构式钢骨-钢管混凝土构件轴压性能试验研究

以是否配置纵向加劲肋和格构式钢骨为主要变化参数,对4组共8个不同内部构造形式的钢管混凝土试件进行了轴心受压试验,对比分析了格构式钢骨-钢管混凝土构件和普通钢管混凝土构件的轴压性能.结果 表明:与普通钢管混凝土试件相比,内配纵向加劲肋试件的极限承载力提高了4.65％,内配格构式钢骨试件的极限承载力提高了10.53％,同时配置纵向加劲肋和格构式钢骨试件的极限承载力提高了21.12％.各组轴压试件的破坏形态基本一致,以整体失稳变形为主,伴随外钢管不同程度的鼓曲变形.格构式钢骨和内填混凝土在构件中形成小的"核心柱","核心柱"可延缓或抑制核心混凝土的裂缝发展,明显提高构件的承载能力和延性.利用有限元软件ABAQUS对格构式钢骨-钢管混凝土构件进行了轴心受压全过程数值模拟分析,明确了各部件的应力发展过程.提出了格构式钢骨-钢管混凝土构件的轴压承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好且总体偏于安全.     

环状平膜片挠曲变形数学模型及其试验验证

为描述环状平膜片挠度与载荷的关系,在经典弹性薄板理论、卡尔曼大挠度理论和薄膜理论下为环状平膜片分别建立了3种挠度-载荷数学模型.与试验结果比较表明,小挠度下,薄膜理论曲线与试验结果相差很大,经典理论和大挠度理论曲线与试验结果符合较好,说明膜片主要靠剪切内力平衡外载,剪切效应不能忽略;大挠度下,大挠度理论曲线最接近试验结果,最大误差为17.94%,经修正后结果令人满意,说明此时剪应力变化较小,膜片主要靠张力平衡外载.     

激振力作用下周边夹紧圆板过屈曲构形附近的非线性振动

基于von Kármán薄板非线性理论,分析讨论了面内径向周期变化载荷作用下,周边可移夹紧圆板在过屈曲构形附近的轴对称非线性振动,利用Ritz kantorovich平均方法将von Kármán板方程组简化为非线性常微分方程组,并通过打靶法数值求解,利用数值结果考察了过屈曲构形、不同的激振力、激振频率以及自振振幅对振动响应的影响.