基于双光纤光栅的流速传感器设计

针对智慧海洋领域对海洋流速监测的要求,基于双光纤光栅能消除温度对流速的交叉灵敏度特性及悬臂梁的杠杆放大结构,设计了一种用于测量流体流速的双光纤光栅流速传感器。该传感器主要由外壳、光纤光栅测试组件及固定件组成,采用无胶化密封封装,进行了灵敏度及动态范围的测试,此外还分析了不同温度和压力对传感器性能的影响。通过高精度解调仪解调,设计的光纤流速传感器的灵敏度为76 mm/s,流速测量范围为0 ~ 1.2 m/s,且该流速传感器对温度和外界压力都不敏感,能够实现对流速单一参量的监测,可以满足油气田开采、油气输送管道、海洋河流等环境下流体测试的需求。     

聚酰亚胺/聚乙烯醇湿敏材料性能对比分析

湿度是仓储、民爆等领域一个重要的环境参量,湿敏材料感湿特性直接决定了传感器本身的性能优劣。选择光纤湿度传感器最常用的两种湿敏材料聚酰亚胺和聚乙烯醇作为研究对象,通过在光纤布拉格光栅表面涂覆两种不同的湿敏材料,分别对传感器的灵敏度、响应时间、长期稳定性进行测试。实验结果显示:涂覆聚酰亚胺的湿度传感器线性度可达99.98%,灵敏度为5.4 pm/%,响应时间为9.7 min,最大波长偏移量为5.6 pm;涂覆聚乙烯醇的湿度传感器在相对湿度60%~90%的高湿范围内具有更高的灵敏度,因此更适于高湿环境下的湿度测量。     

微管道内剪应力传感器的研制与优化

基于微机电系统(MEMS)微加工工艺,开发了一种能够测量微管道内壁面剪应力的热式传感器,以多晶硅为热敏元件,在低阻硅衬底上形成多孔硅膜隔离硅衬底损耗. 利用水浴加热方法测量得到电阻温度系数为0.21%/℃. 采用数值模拟的方法对剪应力传感器进行了热分析,探讨了提高剪应力传感器灵敏度和线性度的方法,为优化其设计和使用提供了理论基础. 数值模拟结果表明:随着微管道深度的增加,传感器灵敏度提高,但线性度下降.     

TDLAS湿度传感器与维萨拉湿度传感器性能对比研究

水汽含量对于诸如文物保护、气象、工业生产等领域都有明确标准并需要严格控制,因此能够精确和快速的实现环境湿度监测已成为一大研究热点.现在常用的湿度传感器为芬兰VAISALA生产的湿度传感器系列,但是其测湿部分采用聚合物高分子薄膜电容传感器,存在响应时间长,褪湿慢等缺点,已经不能满足用户需求.基于TDLAS技术的湿度传感器使用半导体激光器作为光源,参考气室提供光谱调节反馈,构成了一种高精度水汽含量检测系统,响应速度快,灵敏度高,可以克服传统湿度传感器的不足.该文以米歇尔露点仪为标准,对比测试了TDLAS湿度传感器与传统的VAISALA电容传感器响应时间、测量精度等性能.证明了TDLAS湿度传感器具有更好的测量准确度与灵敏度.     

基于薄膜传感器和单片机的多点智能温度采集系统

本文介绍了一种新型的温度测量系统,以MSC1210单片机为核心器件,通过对多个传感器的测量信号进行采集和处理来实现多点智能温度采集系统。传感器采用利用先进的薄膜技术制备的薄膜温度传感器,具有体积小、热响应时间短、精度高、便于集成等特点,MSC1210单片机可实现多通道、高精度、快速温度采集等功能。     

压电式压力传感器热冲击效应的试验研究

论述了瞬变温度对压电式压力传感器具有热冲击作用,并能改变传感器的预紧力、自振频率及灵敏度,形成瞬变温度误差。传感器的特殊膜片结构可以大大减小瞬变温度误差。通过对某2种压电式传感器的模拟热冲击效应的试验研究,阐述了热冲击对传感器的实际影响,并给出了测量数据及分析结果。     

倾角传感器的特性分析与测试

基于霍尔效应设计了一种倾角传感器,对其动态特性进行了分析,并进行了测试.结果表明,这种传感器线性度好,灵敏度高,测量范围大,能够满足大角度测量.     

基于 SVR的传感器静态误差修正

为了提高传感器的稳定性和目标参量的测量精度,本文提出了一种基于支持向量机回归估计（SVR）的传感器静态误差修正方法。仿真实验结果表明,该方法能有效降低压力传感器的灵敏度温度系数,提高压力的测量精度。其相对温度变化的稳定性明显优于传统的传感器静态误差修正方法。     

新型机器人六维力传感器的测量电路

针对机器人腕部及手指所受空间六维力／力矩的测量，介绍了一种新型基于Stewart并联结构的六维力传感器，主要研究该传感器的测量电路，并对电桥电压灵敏度及温度补偿方法作了详细研究。     

压阻传感器灵敏度湿漂的补偿（I）

分析压阻传感器灵敏度温漂特性。根据灵敏度与温度成指数或近似线性有关系，设计两种实用实用温度补偿电源，实现对灵敏度温漂的补偿。     

用于油井温度剖面快速测量的高精度光纤光栅温度传感器设计

为实现对油井温度剖面的高精度快速测量，设计了一种游走式高精度光纤光栅温度传感器，采用超细不锈钢管进行耐压封装，进行了温度响应速度的理论仿真，并分析了井下高压对测量精度的影响。对直径1.2 mm的传感器采用商用高精度解调仪进行解调后进行了测试。结果表明，设计的光纤光栅温度传感器的分辨率为0.01 ℃，测温线性范围到达175 ℃，响应速度小于108 ms，耐压可达100 MPa，能够满足油井温度剖面快速测量的需要。     

基于MS5540C的无人机高度传感器设计

飞行高度是无人机飞行控制中重要的控制参数.针对传统高度测量系统的缺陷,设计并实现了具有温度补偿功能的高度传感器.该高度传感器具有体积小、质量轻、数据稳定、响应速度快等优点,特别适合微小型无人机的使用.经过某小型无人机飞行试验,该传感器完全可以达到精确测量飞行高度的要求.     

高精度数字压力计的研制

扩散硅压力传感器具有体积小、灵敏度高、响应速度快等优点，但存在温度漂移和非线性问题，这是研制高精度数字压力计必须解决的技术难点．本文分析并建立了对其实现综合补偿的方程式，利用单片微机软件实现综合补偿方程，较好地解决了压力传感器的非线性、温度补偿和零点修正．研制出的数字压力计精度达０．０５级．     

变压器绕组光纤光栅温度传感器的优化设计

基于光纤光栅原理,研制了直接测量变压器绕组内部温度的光纤传感器,对传感器的封装工艺、材料进行了优化设计,解决了热力场和应力影响问题。经过温度标定实验,对光纤温度传感器进行了温度校准。现场实验表明,光纤温度传感器与电子传感器的测量温度能够保持较好的一致性和重复性,测量灵敏度小于0.1℃,测量精度可达到±0.5℃,满足变压器绕组内部温度的实时在线检测要求。     

航空发动机测温系统动态特性改善方法研究

温度是航空发动机运行过程中一个重要的状态参数,需准确、快速地测量。但当前航空发动机温度测量存在较大的滞后问题,致使执行机构动作不及时,导致故障的发生。为解决温度测量中的滞后问题,在分析了温度传感器数学模型的基础上,设计了合适的传感器校正方案;并进行了温度传感器校正系统的仿真。仿真计算结果表明,所采用的校正方案可明显改善温度测量系统的动态响应特性,准确、快速地跟踪被测温度。所提出的温度传感器校正算法具有适应性良好、抗干扰能力强等突出优点,为解决航空发动机温度测量问题提供重要参考。     

新型自温补FBG锚杆测力计研制优化及应用

 针对现有锚杆端部载荷监测仪器无法满足岩土工程长期监测及数据远距离传输的现状,基于光纤光栅轴向应变特性,提出一种结构简单、自带温补并适用于工程测量的新型FBG 锚杆测力计.通过SolidWorks 2012 有限元仿真软件,分析锚杆测力计在外界压力下的轴向应变分布,进一步优化设计传感器内部结构,提高传感器的应变传递系数.理论计算得该锚杆测力计压力敏感光栅中心波长的变化量Δλ_B与外界压力F 之间的对应关系为Δλ_B=9.4735·F.性能实验数据表明该传感器线性度大于0.99,压力测量分辨率为0.093 kN,压力敏感系数K 为10.7 pm/kN.将该FBG 锚杆测力计应用于某煤矿巷道,现场测试数据证实该传感器可以实时的监测围岩压力变化,满足井下复杂测量坏境的需求,实用性较强.     

光纤布拉格光栅渗压传感器设计

为实现对尾矿库的安全渗压实时监测,设计了一种波纹膜片结构封装的光纤布拉格光栅渗压传感器,通过材料及温度光栅双温度补偿,剔除了环境温度的影响。实测结果表明,该光纤光栅传感器量程为0~20 k Pa,压力灵敏度为27.8 pm/k Pa,线性拟合度达到0.999 99,适用于液位小范围变化的高精度检测。在尾矿库浸润线检测中的应用表明,传感器精度高,重复性好。     

H2S电化学气体传感器的敏感特性评价

利用六西格玛(six sigma)统计工具对电化学硫化氢(H₂S)气体传感器的气体敏感特性进行了研究, 并运用Minitab 软件对测试数据进行了系统分析. 结果显示, 所测电化学气体传感器对H₂S气体响应良好, 灵敏度平均值为0.82 μA/10⁻⁶H₂S. 在H₂S 传感器的量程范围(0∽100×10⁻⁶)内, 传感器的响应输出值与H₂S 气体体积分数呈现良好的线性关系, 相关指数R_Sq=99.9%; 传感器对气体的响应速度较快, 响应时间T₉₀ < 20 s. 同时讨论了温度变化对H₂S 传感器灵敏度和响应输出值的影响.     

声表面波温度传感器研究

论述声表面波温度传感器的结构、原理及设计中的主要问题,研制了一种声表面波温度传感器,测试并分析了它的温度频率特性。