热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断

以微硅片传感器件为对象,研究汽车进气的热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断原理及其实现方法.该方法根据内燃机中的热量传递和空气质量流量测量的基本原理,设计了基于自诊断的热膜式空气质量流量微型传感器,该传感器由基于Heraeus微硅片的加热传感单元与温度传感单元、信号处理与转换器、加热器、加热控制器和微型计算机组成.针对该传感器结构和空气在传感器中的强制对流方式,从理论与仿真实验两方面.推导出在一定的发动机工况下,加热器的热流量与空气质量流量的关系,获取了加热器表面温度、加热器上流区域的温度和其下流区域的温度随发动机工况变化而改变的关系,并以此来对该微型传感器进行故障的自诊断,理论与仿真实验表明,该方法具有可行和实用的特点.     

微透镜阵列防伪膜制备的新方法

基于微透镜阵列的防伪膜技术便于观察和易于识别的特点,采用高感光度的AZ 1500和较高解像度的AZ MIR-703正性光刻胶以及SU-8负性光刻胶对微透镜阵列防伪膜进行制备,光刻胶热熔法被用来制作微透镜阵列,PDMS被用来制作微透镜阵列的倒模,将SU-8和PDMS倒模配合使用制作最终的微透镜阵列,利用AZ 1500光刻胶制备微缩文字阵列,从而得到具有体视效果的微透镜阵列防伪膜。实验表征和分析表明,这种方法制备的微透镜阵列防伪膜效果明显,均匀性好。该方法与其他方法相比,工艺简单,对材料和设备的要求不高,工艺参数稳定易于控制,是一种微透镜阵列防伪膜制备的简便新方法。     

基于紫外厚胶的微悬臂结构设计与加工

研究了一种以SU-8光刻胶为结构材料的微悬臂结构。通过控制紫外光刻过程中的曝光剂量,仅仅使光刻胶的上部分发生交联,下部分的光照强度不足以发生交联反应,制作了厚度从149μm到345μm不等的微悬臂结构,并通过分析得出了悬臂厚度与曝光剂量的关系式。结果显示,采用该方法所制作的悬臂结构具有质量轻、价格便宜、操作灵活性大等特点,为制作出复杂的三维空间悬臂结构奠定了基础。与传统以硅或金属材料为基础的微悬臂相比,能够更好地适应目前微型传感器的发展趋势,具有非常广阔的发展空间。     

双锥流量传感器的数值模拟与优化设计

以数值仿真和实验两方面研究了一种新型的双锥流量传感器,考察了该传感器的关键几何参数即前锥角、后锥角、等效直径比及槽道长度对流出系数、线性度及相对压力损失等性能指标的影响,并预测得到了1个最优模型进行实流实验标定.采用正交实验法进行CFD数值模拟.分析结果表明:前锥角对双锥流量传感器相对压力损失、流出系数及流出系数线性度有重要的影响;后锥角则对相对压力损失有重要影响.最终实流实验验证结果与仿真计算结果具有良好的吻合度.     

多核并行计算下的流量传感器流场模拟研究

多核并行小型集群系统给流量传感器流场模拟应用提供了方便可行的条件,文章将通过建立一个多核并行小型集群仿真系统为例来讨论多核并行计算对流量传感器流场模拟的支持,对其进行了测试,并实现了管道流量传感器流场的CFD模拟,取得较好结果。通过测试表明,我们的多核并行集群可扩展性能好,具有较高的并行计算性能,能满足一般并行计算的需要。     

涡轮流量传感器内部流场数值模拟中湍流模型比较

为了能够采用非实流标定方法来准确预测涡轮流量传感器的仪表系数以及获得传感器内部流场流动情况,分别应用S-A、标准k-ε、RNGk-ε、Realizablek-ε以及标准k-ω5种湍流模型,对涡轮流量传感器内部流场进行三维数值模拟,并将应用各湍流模型得到的仿真仪表系数与实流标定值进行对比和分析.对比结果表明,相比其他4种模型,标准k-ω模型可以更准确地预测涡轮流量传感器的仪表系数,其平均仪表系数与实流标定的仪表系数的相对误差为2.023%.因此,标准k-ω模型更适合应用于涡轮流量传感器内部流场的仿真与仪表系数的预测.     

DMD并行光刻制作微透镜阵列提高有机发光二极管的耦合效率

分析了半球形微透镜阵列提高有机发光二极管耦合效率的特性,利用光线追迹法对其进行了模拟仿真.利用DMD并行光刻和热熔法结合制作了不同口径的球冠状微透镜阵列模板,通过电铸和UV压印制作了微透镜阵列薄膜.并将其附在有机发光二极管玻璃基底表面,测量其光亮度.实验结果表明,在垂直基底方向上,微透镜阵列薄膜可将光亮度提高42%.     

柔性微热剪切应力传感器阵列 

设计了一种基于微机电系统的、制备在柔性聚酰亚胺衬底上的双热线结构微型热剪切应力传感器阵列,可用于复杂形状物体表面所受剪切应力的矢量化测量.基于传感器的原理,用Comsol软件对传感器进行了温度场和流场的仿真,说明了传感器制作工艺流程,用硅橡胶与聚酰亚胺在酒精中浸泡后易于剥离的特点实现柔性传感器脱膜.对传感器实物进行了温度电阻系数和响应频率的测试.实验结果表明,设计的工艺路线简单,结构参数合理,可以实现所需柔性传感器阵列.
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涡轮流量传感器测量气液两相流的数值仿真与实验验证

以Fluent软件为工具,采用双流体模型,对涡轮流量传感器测量体积含气率低于10％的气液两相泡状流进行了数值仿真．提出了以仪表系数迁移量为评价涡轮流量传感器测量气液两相流性能的方法．通过对传感器内部流场的分析可知：随着入口体积含气率的增加,叶片吸力面侧、叶片尾缘附近的气相体积分数明显增加,导致传感器仪表系数迁移量明显增大．以现有传感器与改进传感器的仪表系数迁移量仿真值的对比为判定依据,对现有传感器进行了改进设计．在天津大学自动化学院气液两相流装置上进行了实验,验证了该改进设计的有效性.     

热消散式流量传感器的建模仿真与研究

根据能量守恒定律和流量测量原理,使用流体计算软件建立了热消散式流量传感器的数学模型并进行了数值分析.模拟了管内传感器与流体的湍流换热过程,计算出在不同流速下的传感器探头温度分布情况,分析了流体温度、传感器封装材料、加热功率以及安装方式对传感器测量精度和适用量程的影响.计算结果对热式流量传感器的设计和优化提供了重要的参考...     

基于比例换向阀的智能流量控制方法

由于带有内置式压力和温度传感器的智能化比例换向阀具有较复杂的阀口形状和流道，对阀口流量系数存在较大影响，传统对阀口流量系数通常套用经验公式方法难以直接应用，因此本文采用压力传感器和阀芯位移传感器，通过流量与位移、压差三维数据表查找插值计算获得阀口流量，进行流量反馈控制.该方法可以实现采用比例换向阀的流量动态控制功能，从而提高比例换向阀的通用性.      

模拟孔喉构型变径通道中微气泡流动特性研究

为了了解微泡沫驱中微气泡在多孔介质中的渗流特性,设计制作了一种集成T型通道和变径通道的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统观察了液相分别为去离子水和0.02%吐温20水溶液时,微气泡在变径通道内的流动特性,并采用CFD方法分析了微气泡融合、变形过程中速度和压力变化情况。研究结果表明,以去离子水为液相时,随着气体压力和液相流速的变化,微气泡在流经变径通道时出现融合和不融合两种行为;以0.02%吐温20水溶液为液相时,微气泡在流经变径通道时会依次通过;微气泡在“喉—孔”处融合时,表面张力促使微气泡变形导致周围流体速度波动较大,形成“涡流”;融合后的气泡再次进入“喉道”时,“孔道”内压力增大。本研究有助于进一步认识微泡沫驱的渗流特性及驱油机理。     

微型流量传感器呼吸监测及信号处理系统

用一种深掺杂硅材料制成的微型流量传感器来测量呼吸气流的流量 ,并用信号处理电路对微型流量传感器的输出进行鉴别 ,就可以监视呼吸系统状态的微小变化 .传感器偏置电压的变化对系统的稳定性有重要的影响 .通常 ,温度和环境的变化会使某些被认为是常量的参量发生意外的变化 .信号处理系统部分论述了使用自动补偿系统来消除上述变化的影响 ,并给出了实用电子设备中 ,消除各种干扰因素的一些方法 .     

Advanced flow measurement and active flow control of aircraft with MEMS

Advanced flow measurement and active flow control need the development of new type devices and systems.Micro-electro-mechanical systems(MEMS) technologies become the important and feasible approach for micro transducers fabrication.This paper introduces research works of MEMS/NEMS Lab in flow measurement sensors and active flow control actuators.Micro sensors include the flexible thermal sensor array,capacitive shear stress sensor and high sensitivity pressure sensor.Micro actuators are the balloon actuator and synthetic jet actuator respectively.Through wind tunnel test,these micro transducers achieve the goals of shear stress and pressure distribution measurement,boundary layer separation control,lift enhancement,etc.And unmanned aerial vehicle(UAV) flight test verifies the ability of maneuver control of micro actuator.In the future work,micro sensor and actuator can be combined into a closed-loop control system to construct aerodynamic smart skin system for aircraft.     

Some effects of interface on fluid flow and heat transfer on micro- and nanoscale

The interfacial effects on flow and heat transfer on micro/nano scale are discussed in this paper. Different from bulk cases where interfaces can be simply treated as a boundary, the interfacial effects are not limited to the interface on a microscale but could extend into a significant, even the whole domain of the flow and heat transfer field when the characteristic size of the domain is close to the mean free path （MFP） of the carriers inside an object. Most of microscale thermal phenomena result from interfacial interactions. Any changes in the interactions between the object and boundary particles, such as the force between fluid and solid wall particles, microstructure of interfaces, could affect thermal properties, flow and heat transfer characteristics and hence change thermal conductivity, velocity and temperature profiles, friction coefficient and thermal radiative properties, etc. The properties of nanostructure or flow and heat transfer features of fluid in micro/nanostructures not only depend on themselves, but also on the interaction with the interface because the interface impact can go deep inside the flow. The same fluid, same channel geometry but different wall materials could have different flow and heat transport characteristics on microscale.     

倾斜旋转紫外曝光在微针制备上的应用

采用倾斜旋转光刻的方法开展圆锥形异平面微针制备技术研究.通过改进实验室现有设备,以SU8光刻胶结构为模具,通过聚合物材料间的图形转移制备了PDMS异平面圆锥形实心微针的倾角为67°、高度为353μm的微针阵列.该方法具有低成本多材料适用的制备优势.     

流道截面形状对微流体流动性能的影响

微尺度条件下流体的流动特性是微纳零件制造与微机械装置控制系统设计中需考虑的重要因素.采用基于Navier-stokes运动方程开发的Moldflow MPI软件,以PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）材料为对象,研究圆形、半圆形、梯形、矩形和正三角形5种微流道截面形状对非等温非牛顿流体流动性能的影响.研究结果表明：微流体在截面形态不同,长度均为50 mm微流道中的流动长度与流道截面的比表面积（截面周长与截面面积的比值）呈反比关系,比表面积越小,流动长度越大;当微流道的比表面积较小时,熔体温度与注射压力对流动长度的影响较大;当比表面积较大时,熔体温度与注射压力对流动长度的影响较小,且不论比表面积如何变化,注射压力对流动长度的影响比熔体温度对流动长度的影响显著.     

基于Agent的抽油机井故障诊断智能分析系统的研究

对Agent技术在抽油机井故障诊断智能分析中的应用进行了研究,采用先进的单片机技术、传感器技术,设计并制作了智能诊断仪器,较好地解决了抽油机故障诊断等问题,并给出了硬件设计和软件设计的思想。     

基于Agent的抽油机井故障诊断智能分析系统研究

对Agent技术在抽油机智能故障诊断中的应用进行了研究，采用先进的单片机技术、传感器技术，设计并制作了智能诊断仪器，较好地解决了抽油机故障诊断等问题，并给出了硬件设计和软件设计的思想。     

集成灶液化石油气微量泄漏扩散规律

为了探究由集成灶内部微量泄漏导致的液化石油气(liquefied petroleum gas,LPG)积聚及燃爆风险,应用计算流体力学软件FLUENT,对集成灶LPG微量泄漏扩散过程进行数值模拟。根据LPG的爆炸极限确定LPG泄漏后集成灶内部的危险区域,模拟结果表明:集成灶内部的LPG浓度分布具有不均匀性;泄漏速率越快,最终危险区域占比越高;上层流场增加通风口将显著改善集成灶内部LPG积聚情况。模拟实验得到了集成灶内部LPG微量泄漏扩散规律,并分析了泄漏积聚的改善措施,为预防集成灶燃爆事故发生和结构的设计改进提供了参考依据。