谈谈断路器机械特性测试用的位移传感器

断路器在研制阶段的型式试验、制造过程中的出厂试验、现场运行阶段的年度检修试验均有严格的要求,并逐步制定、完善了相关的断路器试验规程的要求,如《DL/T596-1996》,其中断路器的机械特性试验如时间、位移、速度均为必测项目。生产厂家和用户须根据试验规程的要求,按照断路器的技术要求,测试相关数据,以便发现及时异常,避免不必要的事故发生。其中机械特性测试用的位移传感器的选择和安装方式随断路器类型、型号的不同而有很大差异,这也是现场电气试验的难点!本文着重介绍作为机械特性测试核心部件的位移传感器的相关问题,阐述并比较了它们的工作原理、应用场合和优缺点,可以为从事高压断路器领域工作的技术人员提供参考,以便更好地利用和发展这些技术。     

悬臂梁结构对应变式位移传感器特性的影响

柔性悬臂梁是高精度、高分辨率应变式位移传感器的关键部件,它的材料、结构形状和加工精度等因素直接关系到传感器的性能,特别是影响传感器的灵敏度。为了能深入了解悬臂梁结构尺寸对应变式位移传感器的影响,从而实现传感器结构的优化设计,进行了理论分析和实验性研究,并给出了研究结果。     

降低扭臂结构微机械光开关驱动电压的新方法

利用机械和电学特性，推导出悬梁的位移与外加电压之间的关系，指出外加电压与扭臂厚度的3次方成正比，随上下电极之间距离的减小而降低。提出了一种具有倾斜下电极的驱动结构，该结构可以通过具有倾斜一定角度的(111)硅片的各向异性腐蚀得到。理论分析表明，倾斜下电极结构可以使阈值电压从60V降低到32V。     

微机械陀螺仪的性能分析

研究了微机械振动轮式陀螺仪的工作原理和实现方法,提出了保证测量精度,提高动态测量带宽的闭环控制系统。从动力学模型出发,推导此类陀螺的检测输入角速度灵敏度,开环、闭环传递函数,交流反馈控制提取同相分量和抑制正交分量的原理,以及闭环控制改善动态测量频带的方法。分析指出,对于中等精度的微机械陀螺,采用静电力再平衡回路控制是必要且可行的。     

新型微位移电容式传感器的研制

介绍一种新型微位移电容式传感器的工作原理，探讨了一些参数对传感器的影响，并给出了实验分析的结果。     

微机械单晶硅陀螺仪谐振器结构参数设计

微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数设计对陀螺仪的机械性能影响很大，它决定了陀螺仪的水平和垂直方向的固有振荡频率，并影响微机械单晶硅陀螺仪谐振器的振荡幅度，因而，也直接影响微机械单晶硅陀螺仪的灵敏度。研究了微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数设计与其机械性能的关系，探讨了微机械单晶硅陀螺仪谐振器结构设计的一般原则，微机械单晶硅陀螺仪谐振器的结构参数对其动态性能有显著的影响，文中对此进行了仿真研究。     

梯度功能压电陶瓷执行器的制备及其微位移特性

研究了ｘＰｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－（１－ｘ）Ｐｂ（ＺｒδＴｉ１－δ）Ｏ３三元系固溶体的介电和压电性能。采用粉末冶金法制备了Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＺｒＯ３－ＰｂＴｉＯ３（ＰＮＮ－ＰＺ－ＰＩ）系梯度压电功能材料（ＦＧＭ），研制了一种新型的ＦＧＭ高陶瓷执行器，它有三层材料构成；压电陶瓷层，中间夹层（组分梯度变化）和高介电层，其弯曲位移特性的研究结果表明在工艺电压为１００Ｖ时，室温     

光纤传感器位移特性的研究与应用

从理论和实验的角度出发,分析了光纤传感器的位移特性,阐述了一种利用光纤传感器位移特性检测工件磨损度的方法;对传感器位移特性实验原理、实测数据、理论分析进行了研究,实现了工业生产中对易磨损工件磨损度检测的目的;证明了方案的可行性。     

基于微悬壁梁结构及抗体-微磁球技术的生化免疫传感器的设计与优化

针对能从大量待检测的生物分子群中,高分辨性及量化检测出某种特异性生物分子的新型免疫传感器的研制,采用有限元分析方法及完整的理论数学模型,设计仿真出这种基于悬壁梁结构及抗体微磁球技术的新型生化免疫传感器,同时实现传感器的可复用性.特别是,此种免疫传感器很容易通过微细加工技术进行批量生产.执行控制电路、读出电路及传感器利用CMOS技术集成在同一芯片上,实现片上集成微系统.针对U型悬壁梁的结构进行了优化设计,结合经典力学的悬壁梁静态应力分布及考虑1/f噪声、白噪声,推导出了U型悬壁梁结构所需的传感器灵敏度、最小感应力,建立了仿真数学模型.应用ANSYS、matlab、femlab等有限元分析软件,设计仿真出悬臂梁表面的微电磁场分布规律.从而得到实现抗体-微磁球技术所需的微电感线圈结构.     

应变片的选择对应变式位移传感器特性的影响

为了能深入了解应变片的种类对应变式位移传感器特性尤其是在重复性、迟滞等静态方面的影响，选取电阻和半导体两种类型的应变片。并以4种不同结构形式的悬臂梁作为转换元件，进行实验研究。数据分析显示：在实验室环境下，选用半导体应变片可有效地减小重复性误差和迟滞误差．如配合一定结构形式的悬臂梁将获得更加理想的结果。     

带电导体所受的静电力

利用导体电荷分布的面模型和体模型,给出计算带电导体所受静电力的一般公式,并举例说明其应用。     

用虚位移法计算静电力公式的讨论

用虚位移法计算静电力可分为两种情况：一种为导体的情况；另一种为为介质的情况.给出了用虚位移法计算静电场中电介质受力与用虚位移法计算静电场中导体受力的关系，从而说明了静电场中电介质受力的本质，阐明了静电场中电介质受力的计算可直接应用静电场中导体受力公式的原因，给出了计算介质受力时可以运用计算导体受力公式的条件，并给出了具体的例子进行说明.使电介质受力的计算变得明白、易懂.     

绘制静电场电力线的计算机方法

用计算机绘制静电场电力线，所编演示程序占用内存少、运算速度快。     

三维微机电系统结构静电性质的计算

介绍对任意厚度极板同样准确并对需要计算的静电性质的任意结构适用的边界元方法解算器,包括那些适于微机电系统的算法.解算器准确度的原因是使用闭形解析表达式的事实,这些表达式在整个物理范畴对计算感应系数是非常有效的.这样,有可能使边界元方法最严格的近似失效,也就是电荷分布在边界单元上的效应可以用定位在单位元的质心的电荷近似.这里,专心于结构的电荷密度和电容,二者对有效的微机电系统的设计都非常重要.     

用静电电荷衰减时间评价材料静电性能存在的问题

材料的静电电荷衰减速度反映了其静电泄漏性能,所以可以用电荷衰减时间来评价材料的防静电性能.但是目前国标、国军标对静电电荷衰减的规定有些地方不明确,本文主要讨论了用电荷衰减时间作为材料静电性能评价参数相关标准存在的一些问题.     

静电能量与静电场能量关系研究

分析了静电能量、静电场能量的来源、分布区域、差别与联系,指出,静电能量是带电体内电荷之间的相互作用能,它是由电荷携带的,定域于电荷存在的空间中。静电场能量是散布在场存在的空间中,是由场携带的。静电能量和静电场能量是相互伴随产生和消失的,这正是静电场能量到底是由场携带的还是由电荷携带的在静电场的情况下无法判断的原因。静电场能量和静电能量在数值上是相等的,这为静电场能量的测量提供了一条有效的途径。建议将静电能量和静电场能量区别开来,这有助于教和学,有助于进一步完善电磁学理论体系。     

静电场携带静电场能量的证明

根据电容器充电过程中能量的转化关系,讨论了静电场能和静电能的概念,证明了静电场能是由场自身携带的,静电能量是由带电体自身携带的。分析了传统电磁学理论中关于自能、互能和静电能、静电场能等概念容易引起混淆的原因,提出舍弃自能、互能的概念,建立静电能、静电场能概念的建议,使得电磁学理论与固体理论相协调。     

静电实验中的绝缘措施

本文对静电演示实验的绝缘问题作了系统的研究，总结了保证实验成功的几条关键性措施．     

电除尘器电极结构与灰堆积特性相关性研究

在自行设计的闭循环试验台上,研究放电电极在不同间距情况下对粉尘收集的影响,讨论电除尘器电极与极板灰堆积特性的相关性。选取循环风量700m3/h、粉尘初始浓度120～200g/m3、46kV工作电压、收集40～50s,极板挂灰量的理论计算厚度为4mm。结果表明,灰形状为长方形,中心部位灰厚度较厚,四周边缘部位灰较薄;灰形状分布与电极结构相对应,芒刺针尖对应部位灰堆积最厚,芒刺中轴线对应部位灰堆积相对较薄;不同电极间距,芒刺对应位置灰的堆积密度相近约0.9g/cm3,只在单电极时堆积密度明显降低不足0.6g/cm3。     

大型电除尘器钢结构宽大梁有限元分析

根据某型号电除尘器钢结构主要部件宽大梁的结构特点，利用大型通用有限元分析软件ANSYS，建立了有限元模型，采用波前法对宽大梁进行了有限元分析，研究了在各种栽荷共同作用下宽大梁结构应力(应变)以及位移(变形)情况。结果表明，分析计算具有较高精度，所建模型和采用的计算方法合理，可进一步用于电除尘器钢结构的优化设计。