基于氧化铝陶瓷的无线无源高温压力传感器的设计与制备

设计并制备了一种基于氧化铝陶瓷的无线无源高温压力传感器。首先在常温、压力测试范围为0~0.4 MPa的设计条件下,利用ANSYS仿真软件对所设计的结构进行了力学模型的分析,得出方形氧化铝陶瓷的最大等效应力小于最大许用应力;之后从切片与冲孔、叠片与热压、高温烧结、丝网印刷与后烧等主要工艺步骤介绍了基于氧化铝陶瓷压力传感器的制备方法;最后对其进行了导通性测试。所制备的压力传感器可用于常温下的压力检测和高温下的性能研究。     

厚膜压力传感器的研究

用厚膜工艺制造压力传感器．研究了厚膜电阻浆料的电阻率与压阻系数的关系．承压基片选用ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３３ｍｏｌ％增韧Ａｌ２Ｏ３陶瓷，大大地提高了压力传感器的性能．对承压片的应力分布进行了分析，介绍了压力传感器的结构设计方法     

鞋垫式足底压力测量系统中压电式力传感器的设计

介绍了鞋垫式足底压力分布测量系统中压电陶瓷力传感器的设计过程.根据系统的需要进行传感器的类型的选择与传感器在系统中的分布,并建立了传感器的力学模型来说明传感器的工作原理,对传感器的量程、线性特性、灵敏度等特性进行了详细的分析.通过实验验证了传感器的合理性及正确性.     

基于TestPoint的足底压力测量系统

为精确测量人体足底压力,以虚拟仪器软件TestPoint为开发平台,设计了足底压力测量系统.该系统以嵌入式计算机和压电陶瓷传感器为主要部件,由各传感器进行足底x,y,z三维力的测量,经信号调理通过串口与嵌入式计算机通信,再通过虚拟仪器软件对其进行分析处理后显示测得数据.研究结果为足底压力测量提供参考.     

厚膜压力传感器的研究

用厚膜工艺制造压力传感器。研究了厚膜是民阻浆料的是电阻率与压阻系数的关系，承压基片选用ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３３ｍｏｌ％增韬Ａｌ２Ｏ３陶瓷，大大地提高了压力感器的性能，对承压片的应力分布进行了分析，介绍了压力传感器的结构设计方法。     

纳米炭黑/硅橡胶柔性压力传感器的交流特性

在印有叉指电极的陶瓷衬底上,制作纳米炭黑/硅橡胶复合导电材料的压力传感器,并研究该传感器在交流驱动下的压敏特性.结果表明:在1kHz测试条件下,该传感器呈正压阻效应;随着测试频率的增加,纳米炭黑/硅橡胶界面处的空间电荷极化强度减小,器件的正压阻效应减弱;当器件负载/卸载时,传感器的响应和恢复时间均小于3s;当连续加载压力时,传感器可分辨的压力为0.5N.     

学术动态

高精高稳高温压力传感器研制项目通过陕西省科技厅鉴定我校物理学系万云副教授主持的陕西省科技研究发展(攻关)计划(2001K06-G18)资助项目——高精高稳高温压力传感器研制项目,于2005年5月13日顺利通过陕西省科学技术鉴定。鉴定委员会的7位专家认真听取了该项目的工作报告和技术报告,审查了产品测试报告等相关技术资料,一致认为该成果利用高稳定、耐高温、耐腐蚀氧化铝精细陶瓷等做弹性元件,采用薄膜技术、集成电路平面光刻工艺及超声压技术,来制作薄膜电阻应变式压力传感器,共开发5种不同规格的耐高温压力传感器,应用前景广泛,并建议与企…     

铋层状与铌酸锂复合压电陶瓷传感器的温度特性

铋层状结构铁电体具有良好的机械性能和较高的居里温度Tc,因而被广泛用作高温传感器的敏感器件.高温压电传感器在核能、燃气轮机、航空、舰船发动机以及需要测量高温振动和压力的场合有着极大需求,但目前国内外用于这些领域的基于铋层状压电传感器在高温时的灵敏度与常温时比较,漂移率达到10%~20%,无法满足满温度范围内(-50~450℃)传感器的灵敏度温漂的要求(≤±5%).因此,本文研究了一种铋层状与铌酸锂复合的压电陶瓷传感器,进行了传感器温度特性理论分析,建立了相应数学模型,并进行实验验证.测试结果表明,这种新型复合式压电陶瓷传感器满温度量程灵敏度漂移小于±3%,具有优异的温度特性,无需采用软件修正测量偏差,能满足美国航空无线电技术委员会(RTCA)制定的DO160要求,可直接用于高温环境的温度精密测量.     

陶瓷过滤器脉冲反吹过程中流动参数的测量与分析

在由三根陶瓷滤管组成的过滤器实验装置上，采用压电式压力传感器和热线风速仪分别测定了脉冲反吹过程中滤管内、外动态压力和滤管外瞬态流场。实验结果表明，在脉冲反吹即将终止而过滤过程尚未开始的过渡过程中，滤管内存在严重的低压区，滤管外存在较大的回流区，此时部分原已离开滤管壁的粉尘重新沉降在滤管壁上甚至穿嵌于滤管壁内，严重妨碍了刚性陶瓷过滤器的长周期稳定运行     

基于轴承座结构的轧制力补偿与修正装置研究

针对轧钢机轧制压力测试的准确性要求,提出了一种用于补偿轧制压力测试的传感器结构。该新型结构传感器有利于提高一般轧制压力测试传感器测试值的正确性,并进行适当的补偿与修正,避免因由轴承座与机架之间的摩擦力对传感器获取值的影响,改善了传感器的工作性能。建立补偿与修正轧钢机轧制压力测试装置的力学模型,并对该装置在工作时的测试特性进行了受力分析。在研究补偿与修正装置设计的基础上,开展装置的结构设计、理论分析和有限元验证。研究了常规轧制压力测试因忽视轴承座与机架之间的摩擦力对传感器获取值引起误差的因素,并提出了由附加拉杆传感器对传统轧制压力传感器测试值进行补偿与修正加以解决的办法。     

高压油路压力波形的检测

有别于常规式串接测压法,管壁测压法是一种新颖实用的压力测量方法,能在设备不解体情况下从高压油管外壁在线检测管内的压力波形.由此针对柴油机燃油系统压力波形的检测论述了基于该方法夹持式压力传感器的研制.实验结果表明该传感器可用于柴油机燃油系统不解体在线工况监测.     

压电陶瓷位置对换能器耦合振动特性的影响

基于表观弹性理论,给出了压电陶瓷晶堆处于不同位置时耦合振动换能器的设计方法.在理论推导的基础上,借助有限元软件Ansys,研究了晶片位置对换能器耦合振动特性的影响.结果表明,随着陶瓷晶堆远离换能器位移节面,有效机电耦合系数和动态电容逐渐减小,静态电容、动态电阻和动态电感增大.同时,加工了相应尺寸的换能器,对其性能参数进行了测试,理论计算和实验测量结果符合较好.     

冲击加载对爆电换能器电输出特性的影响

为阐明自供能装置中以压电陶瓷为核心装置的动态响应特征,通过模拟自供能技术中爆电换能器冲击压电陶瓷的真实工况,揭示了冲击应力对压电陶瓷电输出特性的影响.利用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)作为冲击装置,通过改变子弹的冲击速度进行冲击PZT-5压电陶瓷实验.同时利用有限元分析软件进行冲击压电陶瓷的有限元分析,将实验结果与仿真结果进行对比.结果表明:实验结果与仿真结果基本吻合,冲击速度在7～31.3 m/s时,通过改变爆电换能器的冲击速度可以改变爆电换能器的输出电压峰值,并且爆电换能器中的压电陶瓷受到的冲击应力峰值与压电陶瓷产生的电压峰值呈正相关.     

检测高压油路压力的夹持式传感器

本文报道一种检测柴油机高压油路压力的夹持式压力传感装置,阐述了其主要参数选择的理论依据,并给出了实测油压波形.图1是夹持式压力传感器的结构简图.其工作原理是:当油管通入高压油时油管产生膨胀变形力,该力通过传力块传递到压电片上,压电片由于正压电效应而产生电荷,该电荷经处理后即可得出表示压力大小的电压信号.     

压电陶瓷换能器在超声波测距仪中的应用

文章介绍了超声波测距的原理,论述了超声波测距仪的主要部件——压电陶瓷换能器的结构设计。证实将振子设计成压电陶瓷和金属片的矩形粘合片的形式,可实现与空气声阻抗良好的匹配。并当谐振频率为36kHz时,弯曲振动模式产生的超声场呈扇形,使所发射的超声波在空气中的传播效率较高,满足了仪器对检测范围、精度和灵敏度的要求。     

陶瓷型芯在航空发动机叶片生产中的应用与发展

使用陶瓷型芯是形成航空发动机叶片复杂内腔的唯一手段,结合航空发动机高效气冷叶片叶片的发展,介绍了目前叶片生产中使用的石英玻璃基、氧化铝基、氧化镁基及纳米复合陶瓷4种陶瓷型芯材料制备工艺与性能特点, 并对陶瓷型芯技术发展的主要问题进行了讨论.     

多频扭转夹心式换能器研究

研究了一种可以工作在多个频率段的扭转夹心式换能器．该换能器由前后金属盖板、两组周向极化压电晶堆及电负载组成．分析了接电负载压电圆管的扭转振动特性，推出了其机电等效电路和共振频率方程．利用等效电路方法，给出了换能器的共振频率方程，并得到了换能器的共振频率与负载阻抗曲线，为此类换能器的设计提供了理论依据．该换能器可望应用于超声焊接、超声加工及超声马达等领域．     

硅-兰宝石集成压力传感器原理及制作工艺

硅-兰宝石集成压力传感器是一种无隔离结的固态压阻式传感器,它具有耐高温,耐腐蚀,抗辐射等许多硅集成压力传感器所无法比拟的优点。本论文在简要分析了硅-兰宝石压力传感器原理的基础上,就宝石杯的加工,P型硅膜的外延,及敏感桥路制作的重要关键工艺进行了较详尽的探讨、分析,并分别给出了相应的解决方法。此外,还就传感器的结构设计进行了扼要的探讨,并予以解决。本论文为硅-兰宝石压力传感器的研制、开发、应用提供较全面的基础。     

发动机废气抽尘新方案的研究

重型车辆发动机旋风筒式空气滤的新型抽尘方案,是利用扩压原理以排除储尘箱中积累的尘土,与原有引射抽尘比较,具有明显的优点,不仅抽尘特性有较大提高,而且改善了发动机及涡轮增压器的工作条件。 文章叙述了扩压抽尘原理、计算方法及试验结果。     

夹心式纵-弯复合振动模式超声换能器的研制

研究了一种新型的夹心式纵－弯复合振动模式压电超声换能器．这种换能器用两套压电陶瓷片分别产生纵振动和弯曲振动．利用波动方程的通解,再加上边界条件,推出了纵振动和弯曲振动的频率方程．由频率方程设计出换能器的尺寸,使两种振动模式工作在同一频率．为验证设计理论,制做了一个频率为１０ｋＨｚ的换能器．实验结果表明,换能器的共振频率与设计值基本吻合．