整体式三维压电测力平台的研制

重点介绍了整体式三维压电测力平台结构优化设计与性能标定,该测力平台与国内外同类产品相比,最突出的特点是采用了整体式结构;只需２个三维压电石英力传感器;结构具有“推挽”特点,不但提高了灵敏度,而且具有温度自补偿功能,经过特殊的工艺处理,小力值测量的稳定性非常好,该测力平台的技术指标全面达到ＣＩＲＰ－ＳＴＣＣ规定的动态测力仪标准。     

六维力压电天平研制与静态性能测试研究

风洞天平是空气动力学试验的重要测力装置,针对压电天平动态响应速度快、跟随特性好、结构简单、量程范围大的特点,研制了一种可应用于风洞试验中动态气动荷载测量的压电天平.对压电天平的静态校准方法进行了研究,推导出其校准公式.在风洞天平校准台上,完成了压电天平的静态单分量校准与复合加载试验,得到压电天平的标定矩阵,压电天平的非线性误差和重复性误差分别为0.06%、0.19%,最大向间干扰1.94%.对试验结果进行误差分析,给出了压电天平测试系统的不确定度.试验结果表明:压电天平主要性能指标良好,满足测试精度要求.     

小推力姿控发动机推力测量装置技术鉴定已经通过

随着宇航事业的发展,要求不断提高姿控发动机的性能,需要对发动机的推力作精确的测量。常规的测量方式基本上是将被测的力作用于弹性元件上,使其产生位移,并用传感器将位移量转换成电信号。这种方法适用于大推力的测量,而对几十克左右的小推力就困难得多。1977年英国 B.C.Berber的文章所记载的是采用复杂的电子运算线路及反传递函数路线的办法,对测出的失真的信号进行补偿后取得信号。我院机械系压电测力科研组则采用了压电式“无位移”型的测力方案,提高了系统的固有频率,不需要复杂的电子线路和任何补偿,就可直接测取动态推力。该装置已…     

振动控制系统中振动测量结果的不确定度评定与系统改进

针对一种小型振动主动控制系统对振动测量结果不确定度的指标要求,设计并搭建了以压电加速度传感器和微型电荷放大器为主的微型振动检测试验系统,建立了测量结果不确定度评定的数学模型,深入研究了系统重复性测量、压电加速度传感器等测量装置本身、温度等外部环境以及安装因素等九个不确定度来源,并参考ISO 16063—11:1999标准和JJF1059.1—2012的规定,评定了微型振动检测试验系统的振动测量频率和幅值的不确定度。结果表明:振动检测系统测量频率和幅值的不确定度(k=2)分别为3.070%和0.338%,符合指标要求,证明了该系统的设计合理、可行;能够用于小型振动主动控制系统的研制。此外,作出了系统测量结果各类不确定度及分量的分布直方图;对比分析后,针对测量结果不确定度的影响因素,提出了改进振动检测系统的方法,为今后进一步提高同类振动检测系统测量结果的准确度与可信度,提供了可靠的依据与有效的措施。     

振动主动控制系统振动测量的不确定度评定与系统改进

针对一种小型振动主动控制系统对振动测量结果不确定度的指标要求,设计并搭建了以压电加速度传感器和微型电荷放大器为主的微型振动检测试验系统,建立了测量结果不确定度评定的数学模型,深入研究了系统重复性测量、压电加速度传感器等测量装置本身、温度等外部环境以及安装因素等九个不确定度来源,并参考ISO 16063-11：1999标准和JJF1059.1-2012的规定,评定了微型振动检测试验系统的振动测量频率和幅值的不确定度,结果表明：振动检测系统测量频率和幅值的不确定度(k=2)分别为3.070%和0.338%,符合指标要求,证明了该系统的设计合理、可行,能够用于小型振动主动控制系统的研制。此外,作出了系统测量结果各类不确定度及分量的分布直方图,对比分析后,针对测量结果不确定度的影响因素,提出了改进振动检测系统的方法,为今后进一步提高同类振动检测系统测量结果的准确度与可信度,提供了可靠的依据与有效的措施。     

微型涡喷发动机推力测量的新方法与验证

设计了一种适用于微型涡喷发动机推力测量的摆架式测力装置,通过台架试车试验测量了发动机推力、转速等工作性能参数,以及发动机尾喷管进口总温、总压等热力状态参数,再利用一维气动理论和试车数据计算得出理论推力。结果显示实测推力与理论推力基本吻合,验证了推力测量方法的合理性。在此基础上进一步分析了发动机的单位推力、推重比、单位迎面推力等指标,研究表明该发动机高速性能优于低速性能,满负荷工况下发动机推重比为7.4,并且在结构紧凑性方面具有优化设计空间。     

WL-TJ99晶体小力值传感器的设计与研究

现代科学技术的某些尖端领域,如大气工程、地下与水下工程、航天工程、生物力学与仿生学工程、超精加工与精密检测等等,迫切要求解决小力值的精确测量,尤其是它的动态测量。 本课题所研制成的“WL-TJ99”型小力值传感器是为某宇宙飞行器测力系统提供探索性基础实验用的一个传感元件。在研制过程中,对传感元件的测选(选石英晶体是最理想的);小力值传感器的动测原理(变压式与变频式);信号转换与传递方式;合理的“SQ”与“n”值的选择;组合晶组的几何构成;石英晶体的尺寸优选;传感器的“装架结构”;高阻绝缘;横向效应的产生与减少;装架与封…     

摆线推进器试验装置测力天平的设计计算与标定

本文主要介绍了摆线推进器试验装置测力天平的设计计算方法和标定的过程。测力天平是用来测量作用在推进器开片上的流体动力的。根据给定的最大推力、侧力及扭矩,首先设计了天平的结构。其次,根据天平的测量精度和它的强度与刚度等要求,对天平的四个主要结构参数进行了计算。同时,从输出灵敏度和测量参量分离方面考虑,比较合理地确定了应变片在天平小梁上粘贴的位置。文中还简要地说明了用电桥测力及扭矩的原理和方法。最后给出了静态标定的三个结果。     

固体火箭发动机推力测试系统

为判断固体火箭发动机性能能否满足产品图和技术条件的要求,给出安全储存可靠评价,开发研制了固体火箭发动机推力测试系统。利用该系统对50-310mm口径火箭发动机的工作时间和推力进行测试,数据采集系统采用GJB770A--97的发动机静止试验法。经过实装测试,试验台发动机装配点火数据采集处理及时有效,测试结果的推力时间曲数据准确,一致性好。能够满足目前固体火箭发动机推力检测的需要。     

基于摩擦与泄漏补偿的主动静态电液测力系统建模与实验研究

为克服电液测力系统普遍存在的摩擦及泄漏对其测量精度的影响,基于弹塑性变形理论及流体动力学方程,建立了测力系统执行元件液压缸摩擦与泄漏总阻力方程。利用AMESim软件构建了考虑摩擦、泄漏及活塞杆伸出量的液压缸仿真模型。通过分析活塞杆伸出量及油液压力与泄漏的关系,探究了其对测量精度的影响,在此基础上搭建主动静态电液测力实验系统,基于摩擦与泄漏模型对油液推力进行了实时补偿。理论及实验研究结果表明,在主动静态电液测力状态下,基于摩擦与泄漏补偿模型的电液测量精度可达0.58%,从而为提高电液测力测量精度提供了一种新的方法。     

固态压阻传感器与啤酒液位测量

通过对固态压阻传感器的理论分析和实验，证明固态压阻传感器非常适用于酒阀静态试验台啤酒液位的测量．     

E-S法测量压电元件压电应变常数d_(33)的研究

压电应变常数d33是表征压电元件压电性能的重要参数之一 本研究从d33的定义出发 ,利用压电元件的逆压电效应 ,给出一种测量d33常数的新方法———E -S法 文中通过实验对具体的压电陶瓷片的d33进行了测量 ,并将E -S法与准静态法的测试结果进行比较分析 ,结论表明这种方法具有较高的精度     

双液隔电极式压电化学传感器的振荡频率特性研究

在双液隔电极式压电石英传感器ＤＬＥＰＱＳ的等效电路模型的基础上建立了双ＥＳＰＳ的振荡方程，导出了ＤＬＥＰＱＳ振荡频率与溶液参数之间的理论关系式，并经实验证实，还对ＤＬＥＰＱＳ与ＳＬＥＰＱＳ的响应性能进行了比较。研究结果表明，随溶液电导率的增加，ＤＬＥＰＱＳ的振荡频率先下降而后上升，且在低电导率溶液中振荡频率与电导率之间有近线性关系；随溶液介电常数、粘度、密度的增加，振荡频率下降。并将ＤＬＥＰＱＳ应用于表面活性剂在石英表面吸附量的现场测定。     

压电法对血液凝固动态过程监测的研究

研究了在石英晶体电极上微滴血的血凝过程,测定了在血凝过程中压电响应的特征曲线,提出了描述血凝过程的特征压电能参数。     

热激发态下介观压电石英晶体的量子涨落

利用阻尼谐振子量子化方法,将介观压电石英晶体等效电路量子化,根据热场动力学(TFD)理论,研究了介观压电石英晶体在热激发态下电流和电压的量子涨落.结果表明介观压电石英晶体中存在电流电压的量子涨落,量子涨落不仅和石英晶体等效电路的固有参数有关,而且还和激发量子数、压缩态的压缩度、压缩角及环境温度有关,且随温度的升高而增大,随时间按指数规律而衰减.     

微石英音叉陀螺激励与检测电极的研究

根据弹性力学和静电理论建立压电梁弯曲振动时晶体内电场分布的泊松方程,研究微石英音叉陀螺不同形式的激励与检测电极的性能,对泊松方程求解,得出了几种典型电极形式下压电梁内电场的分布表达式,计算驱动电极的等效体力和检测电极的压电电流。根据等效体力和压电电流的大小确定出了最佳驱动电极和检测电极的形式,给出了微石英音叉陀螺电极性能的研究方法。     

主动隔振平台的低频微振动测量研究

阐述了气垫式隔振平台的主动隔振关键技术之一的低频微振动测量问题,着重分析了压电传感器在低频、微幅测量的条件下电荷变换单元的电路参数,并介绍了实际研究结果及其在主动隔振系统中的使用效果．     

微石英音叉电学参数的有限元分析

以U形石英音叉为例，用耦合电压自由度的方式模拟电极，提出了石英音叉的静态集总电容模型，用有限元分析中的静态分析方法计算了静态电容参数．通过对电极作短路和开路处理，分别用模态分析和谐波响应分析方法计算了石英音叉的本征频率，两种分析计算结果相同．根据本征频率计算了石英音叉的动态等效电路参数，计算值在实测值的离散范围内．最后综合运用模态分析、谐波响应分析方法计算了石英音叉传感器的电压和电荷灵敏度；可为设计传感器放大电路提供必要的参考。     

压电梁弯曲振动方程及等效体力的计算

目的 为研究石英音叉型角速率传感器提供设计参数。方法 根据压电理论和弹性力学理论,讨论石英晶体振梁不同方向（光轴ｚ和电轴ｘ）振动的弹性柔顺常数存在的差别,导出压电梁弯曲振动的微分方程,并利用的限差分方法对几种典型的电极图形进行数值计算。结果与结论 提出等效体力概念,给出了压电梁等效体力计算的一般公式,优选了振梁传感器的电极图形,确定了压电梁的宽度和高度的边比。