内外环电容传感器灵敏度仿真

为设计应用于两相流相关流速测量的电容传感器,得到传感器的几何参数对其灵敏度特性的影响,利用数值方法对内外环电容传感器的灵敏度特性进行分析．利用有限元分析软件建立传感器电场的仿真模型并进行了基本仿真,采用正交实验设计方法安排仿真实验．分析结果表明,屏蔽罩长度和内管壁厚度是影响传感器相对灵敏度的主要因素,而屏蔽罩与外极板间距对检测场均匀性误差影响比较大．优选出一组传感器的结构参数,内管壁厚度3mm,外管壁厚度2mm,屏蔽罩与外极板间距3mm,对管壁相对介电常数的要求则是越接近于1越好．利用优选的结构参数进行仿真,可以得到比较好的传感器灵敏度特性,为内外环电容传感器的设计提供了理论依据．     

基于均匀设计和最小二乘支持向量机的电容层析成像传感器优化设计

提出一种采用均匀设计与最小二乘支持向量机相结合的电容层析成像传感器结构参数优化方法．该方法以敏感场均匀度为设计目标，采用均匀设计安排试验，试验因素包括ECT传感器的4个重要参数即：极板张角，绝缘管道材料相对介电常数，管道壁厚，以及屏蔽罩与电容极板间的间距．运用最小二乘支持向量机对试验结果进行回归分析，并用因素轮换法进行寻优计算，从而得出优化的传感器结构参数．结果表明：经过优化的电容成像系统具有较好的成像效果．该方法试验次数少，具有较强的实用性．     

无线无源LC谐振式位移传感技术研究

对无线无源LC谐振式位移传感技术进行了研究,运动的介质进入电容极板使电容量发生改变,进而使LC谐振频率发生改变,通过谐振频率值来推测介质进入电容极板的位移,通过制作PCB位移传感模型并对该模型进行天线无源扫频信号测试,测试结果表明LC谐振频率随着介质位移的增加而单调减小,而且在介质10 mm的位移量内,传感器谐振频率发生了17.5 MHz的变化。实验中由于电容边缘效应和电感寄生电容的影响,测试值与理论推导值有一定的偏差。     

激光切割过程中位置检测系统抗干扰研究

针对激光切割过程中位置检测系统的电容传感器检测信号易受切割熔渣影响的问题,提出了一种通过有限元法计算熔渣溅射对电容传感器影响的方法。首先,通过COMSOL软件对传感器建模,并采用有限元法对电容传感器的电容变化及熔渣飞溅过程中各因素改变对电容的影响进行仿真计算;然后,采用金属球模拟熔渣,对仿真结果进行实验验证;最后,通过插补法处理仿真计算结果及实测电容,绘制电容的等值线图并得到熔渣溅射过程中电容的变化规律:在熔渣飞向切割头的过程中,电容变化存在逐渐增大并两次突变的特征,变化大小与熔渣体积呈正比关系,与极板间距呈反比关系,且熔渣处于平面影响区及其下方区域时对传感器影响更大。实测值与仿真结果误差在0.001pF以内,因此仿真结果可准确地反映熔渣溅射对电容传感器的干扰情况,为干扰滤除及切割头设计提供理论依据。     

十字型微谐振梁多场耦合振动及信号分析

微机电系统（MEMS）又称微系统或微电子机械系统，是在微电子技术基础上发展起来的一种高科技微型器件或系统。MEMS集光刻、腐蚀、LIGA、硅和非硅表面微加工、精密机械加工等技术于一体，其尺寸在微米量级。利用微加工技术生产的微传感器以结构简单、灵敏度高和工作稳定等特点而广泛应用于工程实际中。微传感器通常采用静电激励与电容检测方法检测信号，即利用谐振梁振动时的位移变化导致电极之间的距离变化，从而使电极之间的电容值产生变化，检测到的电容变化频率即为谐振梁振动的频率。为解决微传感器电容检测信号微弱、检测精度较低的问题，提出了一种十字型微谐振梁。为研究微谐振梁的多场耦合效应，在考虑范德华力、电场力的情况下建立了谐振子的多场耦合非线性动力学方程。采用林滋泰德-庞加莱法求解获得其非线性振动的动态位移，分析了多物理场参数对于谐振子振动位移平均值以及电容变化量的影响规律。运用微纳加工手段制作出十字型微谐振梁，采用静电激励-电容检测方法进行了谐振频率和振动位移导致的电容变化量测试。结果表明：十字型谐振梁增大了极板面积，电容变化量增加，其信号强度更强。当面积增大75%时，电容变化量为原来的4.2倍，信号强度...     

同面散射场电容传感器的电极结构与敏感特性

同面散射场式电容传感器极板所产生的电场呈散射状,传统的电磁场理论很难得到精确的解析解,给传感器的设计及性能优化带来很大困难。该文在电磁场分析的基础上,采用有限元分析的方法研究了传感器电极结构与敏感特性之间的关系,并通过实验对分析结果进行了验证。结果表明:在用于金属目标的非接触位移测量时,传感器两电极极板间的距离存在最优值;叉指结构传感器量程和灵敏度均优于普通结构传感器。     

电容式气-固两相流相浓度传感器的优化设计

气固两相流相浓度是工业亟需的一个难以准确测量的重要参数。该文从工业应用角度出发 ,设计了一种带有对称边保护极板的螺旋形状表面板电容式相浓度传感器。采用三维有限元方法和正交试验设计方法相结合对传感器结构进行了优化设计。经实验验证 ,其检测场均匀性误差低于5 % ,显著地改善了电容传感器的“软场效应”,有效地减小了相分布及流型变化对测量结果的影响 ;与电容式速度传感器等组合成一体化装置 ,可用于在线测量气送粉体的瞬时流量。已在现场应用 ,运行效果良好     

电容层析成象系统敏感场的仿真

过程层析成象是一项新的两相流检测技术。针对十电极电容层析成象系统,介绍了电容层析成象的基本原理、电容传感器的结构以及数学模型,用有限元分析方法对传感器敏感场及不同流型对应的电容值进行了仿真计算。给出了十电极电容传感器不同极板组合之间的敏感场分布,为相关的图象重建算法提供了理论依据。最后根据敏感场仿真结果对图象重建过程中的图象失真和电容传感器的“软场”特性作了相关分析。     

考虑交互作用的ECT传感器的分析和优化

在仿真研究的基础上对ECT传感器的 4个重要参数即极板张角θ ,绝缘管道材料的相对介电常数εpw,绝缘管道壁厚度R2 -R1,以及屏蔽罩与电容极板间的间距R3 -R2 ,进行了具有交互作用的正交试验 ,用方差分析法得出了这 4个参数及它们的交互作用在迭代和多元线性回归两种成像算法下对成像质量的影响 ,最后给出了试验得到的传感器结构的优化参数·实验表明在此传感器优化方法的基础上得到的重建图像质量有明显的提高·     

装配工况下PEMFC不同双极板截面接触行为研究

为进一步探究双极板几何形状对层间接触行为的影响，以金属双极板为对象，搭建了双极板压缩试验台，同时建立了双极板压缩试验有限元模型，根据压敏纸采集到的试验结果验证了模型的有效性.然后，分别搭建了梯形、矩形和波浪形三种常见截面形状的双极板有限元模型，并搭建了相应的双极板压缩试验有限元模型.通过仿真分析研究在不同装配载荷作用下双极板截面形状对层间接触行为的影响.结果表明：装配载荷大小和双极板截面形状对双极板与气体扩散层（Gas Diffusion Layer， GDL）之间的接触行为有显著影响；在不同装配载荷作用下，三种双极板肋下的GDL表面接触应力幅值均在0.5~2 MPa之间，均符合装配要求；在同等条件下，双极板肋宽度是决定双极板与GDL之间整体平均接触应力幅值和GDL平均侵入面积的主要因素；在三种双极板中，矩形双极板下的接触行为对装配载荷的变化更为敏感，并且矩形双极板下平均接触应力分布均匀性最差.     

脑电采集用电极制造技术研究进展

脑电图作为录制脑部神经生理反应产生的电化学活动的有效成像手段,诞生于20世纪20年代。脑电采集用电极作为一种能够有效地将脑部电化学活动产生的离子电位转换成测量系统电子电位的传感器,被广泛应用于临床检测、诊断和康复等研究领域。近年来,由于脑电采集用电极在脑电图采集领域的迫切应用需求,各种脑电采集用电极结构及制造方法不断涌现。通过对现有的脑电采集用电极进行分类(包括传统银/氯化银电极、微针电极、半干电极、电容/非接触电极、杂类电极),对其制造工艺、结构和使用方法进行了全面的综述;最后分析了脑电采集用电极在使用中存在的问题并对应用前景进行了展望。     

均匀传输线理论在物位传感器中的应用

从均匀传输线理论出发，推导出电容式物位传感器挂料层的电阻与传感探极和挂料层以绝缘层为介质所形成的电容的容抗在数值上相等，由此得出通过测量传感电极的复数阻抗来消除挂料误差对测量的影响。理论与实验证明，该方法在测量具有粘附性的导电物料时对克服挂料引起的误差有很大的实用性。     

类超电容活性炭的电容去离子除盐性能

采用类超电容活性炭作为电极材料,通过涂层的方法制备了活性炭电极,并构造了简易的电容去离子(CDI)反应装置.通过BET和DFT法测定了电极材料的比表面积、孔容及孔径分布,分析了电极的SEM图像.测定不同电压下溶液电导率、出水pH值,研究了电极的吸、脱附性能及电极反应情况.结果表明类超电容活性炭具有发达的微孔和一定数量中孔;电压范围在08~18V时,随着电压的升高,吸附脱盐效率也升高,并且30min内离子可完全脱附,电极再生性较好.吸附时不同电极电压下溶液pH值的升高或降低,表明阴阳两极不同的电化学氧化还原反应.     

钛宝石激光端面泵浦钕掺杂钒酸钇薄片激光器

报道了采用σ偏振钛宝石激光端面泵浦ａ切割掺钕钒酸钇薄片激光器中的偏振热透镜补偿特性研究，在常温下获得２ｍＷ低阈值、大于５０％的高光－光转换效率的连续基横模运转，在８８０ｍＷ注入泵浦功率下，输出４４０ｍＷ的ＴＥＭ００模激光．同时，研究了随着泵浦功率的增加，激光的纵模演化特性．结果表明，以σ偏振泵浦时，π偏振的１．０６４μｍ激光功率相对波动度小于１％．     

超级电池负极材料的电化学行为

利用循环伏安、阴极极化等测试手段研究超级电池负极中活性炭(AC)电极在铅酸电池测试环境中的电化学行为,比较AC电极与Pb电极在相同电位区间下的极化特性,考察-0.9～-0.4 V(vs.SCE)电位范围内AC及Pb并联电极的电化学特性,并对循环后并联电极中的AC电极进行电子能谱(EDX)分析。研究结果表明:活性炭在-0.9～-0.4 V电位范围内表现出双电层电容特性;在10 mV/s扫描速度下析氢电流随着硫酸浓度的增大而增大,比容量在硫酸浓度为3 mol/L时最大;在浓度为5 mol/L的硫酸中,活性炭的比容量随着扫描速度的增大而减小;在相同电位下,AC电极的析氢较Pb电极的析氢严重;AC与Pb的并联电极既表现出Pb电极的法拉第电池特性,又表现出AC电极的双电层电容与析氢特性。     

平面型无参比电极二氧化硫传感器

制备了一种新型无参比电极由ＮＡＳＩＣＯＮ和ＹＳＺ两种固体电解质及Ｎａ２ＳＯ４辅助电极构成的二氧化硫传感器。实验结果表明,该传感器对二氧化硫产生Ｎｅｒｎｓｔ响应。由于这种传感器采用了平面结构,对比电极和工作电极处于同样气氛中,消除了氧的影响和密封问题,同时有利于传感器的微型化和多元复合。     

内外环电容传感器空间灵敏度特性

为了设计应用于两相流相关流速测量的电容传感器,研制了一种新型的内外环电容传感器,利用有限元仿真的方法对内外环电容传感器的轴向灵敏度、空间滤波特性以及时间频率响应3个空间灵敏度特性指标做了定量分析．结果显示,内外环电容传感器的轴向灵敏度曲线近似于高斯分布,而电极宽度的变化会引起轴向灵敏度峰值的改变,当电极宽度为20mm时,轴向灵敏度峰值最大;内外环电容传感器相当于一个低通滤波器,电极宽度增加,空间频带变窄,同时时间频带也变窄．     

电容平面图在交流阻抗数据处理中的应用

用复数电容的概念推导了电化学体系中理想极化电极,电化学极化电极及兼有电化学极化和浓 极化电极的复数电容表达式,根据表达式分析了上述体系的电容平面图,利用ＣＰＰ可以方便地监测体系的电容值,用电子元件或实际电极构成了上述体系的等效电路,测定了交流阻抗谱,得到了ＣＰＰ与理论推导一致。