基于纳米磁流体材料的传感应用

 磁流体是具有磁性和流动性的新型功能材料, 以其独特的性能在传感器领域具有巨大的应用潜力。本文综述了利用磁流体的多种特殊性质实现体积、流速、角度、温度、电流和磁场等物理量传感的研究进展, 并分析各类磁流体传感器的工作原理。基于几何光学理论, 推导和模拟了两套利用磁流体可调谐折射率的磁场传感系统。     

悬梁式磁流体惯性传感建模及输出可控性分析

提出在传统悬臂梁传感器结构中引入纳米功能材料磁流体,基于磁流体的磁粘可控特性,实现悬臂梁传感器的输出可控性.重点为建立其传感数学模型并进行运动分析,求得动态函数表达式,借助仿真数值方法得到传感模型中的幅值比与阻尼比、频率比的关系曲线,并对传感器可控性进行分析.结果表明,通过改变磁流体的粘度可实现传感器的输出可控性,最终实现宽量程传感测量,研究得出采用二脂基磁流体,选取激励电流为1.2A时磁流体传感量程可放大超过10倍.     

基于缺陷磁流体光子晶体的磁场传感器研究

基于磁流体的折射率可随外磁场的变化而变化,提出利用传统的电介质材料和磁流体构成含缺陷的光子晶体结构来实现磁场传感。光子晶体缺陷层可以是传统的电介质,也可以是磁流体。利用传输矩阵法比较研究了两种情况下的磁场传感特性。计算结果表明,两种结构的缺陷模特性随光子晶体结构参数的变化规律基本相同,但以磁流体为缺陷层的缺陷光子晶体结构具有相对较高的探测灵敏度。研究结果为实际磁场传感器的设计、制备提供了参考。     

对双折射不敏感的光纤电流传感器系统研究

讨论了双折射对光纤电流传感器稳定性影响，并介绍了一种采用光学偏振控制器、块状玻璃传感头和单光路检测的光纤电流传感器。理论分析和实验结果表明，这种结构的光纤电流传感器能够有效地消除输入、输出光纤及传感头的双折射对系统测量灵敏度的影响，使系统工作稳定可靠。     

磁势自平衡回馈补偿式直流传感器建模与仿真

提出了一种新型直流传感器的数学模型，通过理论研究和计算机仿真，给出了这种数学模型的建模机理和传递函数建立过程．在额定输入电流为40％～100％变化范围内给出了仿真结果，得到了该传感器优于0．1％的准确度，仿真结果证实了该新型直流传感机理的可行性．     

一种新型磁流体加速度传感器

为了解决传统磁流体加速度传感器体积大、灵敏度低、线性度差、使用频率范围低等缺点,设计了一种新型磁流体加速度传感器。采用圆柱形永磁铁作为惯性质量,将加速度转化为磁场的变化,利用高灵敏度线性霍尔检测磁场变化,从而实现加速度到电信号的转变。通过仿真和实验分别对磁流体的悬浮效应、阻尼效应以及圆柱形永磁铁的磁场分布情况进行了研究,结果表明:在永磁铁体积较小的情况下,永磁铁受到的悬浮力很小;在磁场作用下,磁流体具有非常优越的阻尼性能。基于永磁铁的磁场分布情况的研究结果,选取磁场变化梯度最大且线性度最好的位置安装霍尔元件,从而提高传感器灵敏度。利用振动实验台,对所设计的传感器性能进行实验验证,结果表明,新型磁流体加速度传感器具有较好的线性度和较大的可用频率范围,在其他结构不变的前提下,磁流体的使用将加速度传感器的可用频率范围提高了256%。本文为研究磁流体的悬浮效应和阻尼效应提供了一种策略,也为加速度传感器的研究和改进提供了一种新的思路。     

基于缺陷磁流体光子晶体的磁场传感器

基于磁流体的折射率可随外磁场的变化而变化,提出利用传统的电介质材料和磁流体构成含缺陷的光子晶体结构来实现磁场传感。光子晶体缺陷层可以是传统的电介质,也可以是磁流体。利用传输矩阵法比较研究了两种情况下的磁场传感特性。计算结果表明,两种结构的缺陷模特性随光子晶体结构参数的变化规律基本相同,但以磁流体为缺陷层的缺陷光子晶体结构具有相对较高的探测灵敏度。研究结果为实际磁场传感器的设计、制备提供了参考。     

光纤去偏器及其研究现状

光纤传感器作为光电子技术中的一个应用领域．广泛受到人们的重视。特别是具有高灵敏度的干涉型光纤传感技术得到了迅速的发展，并在军事、医学、电力和航空领域有着重要的应用。例如，基于Sagnac干涉效应的光纤陀螺仪已成为惯性导航系统中最重要的新兴器件；在高电压系统的测量中．光纤电流传感器已经逐步取代传统电磁型电流传感器。     

光纤电流传感器的系统设计及试验结果

讨论了单模光纤双折射对电流传感的影响。对光纤电流传感器的一种光纤绕法进行 了理论分析，这种绕法能有效地降低传感头处引进的双折射。其结论不但解释了等效Ｖｅｒｄｅｔ常数下降和系统的非线性现象，而且给出了设计不同用途的光纤电流传感器的 理论依据。还描述了系统装置、调整方法及试验结果。     

磁流体传感器特殊多介质组合电容建模与优化

分析了磁流体传感器的结构特点,探讨了磁流体电容式传感中的共性技术.将组合电容分解为多个电容的串并联形式,建立了电容的数学表达式,由此得到了特殊多介质带缝隙半圆柱组合电容的传感模型.文中还以电容传感灵敏度和电容作为目标函数进行多目标优化,通过分析电容目标函数的特点,将其转化为线性模型,最终将多目标函数的优化问题分解为单目标优化问题,并利用坐标轮换法进行多维参数的优化,得到了较好的优化效果.     

声表面行波器件及其在微纳领域的应用

 声表面行波因其非接触性及生物相容性，在生物医学、诊断学领域得到了广泛关注。概述了声表面行波（TSAW）发生器件的基本结构，叉指换能器（IDT）的结构、参数、种类及引起声表面行波的内在机理，讨论了对微流体状态及微流体中粒子的声控制机理；综合当前该技术国内外研究现状，分析了在微纳领域中声表面行波相对于其他物理场的优势；针对声表面行波在微纳领域应用的技术难点及研究过程中存在的问题，提出了该技术的研究方向，并展望了其未来发展趋势。     

磁流变液无级变速器的原理

利用广义双粘度模型,论述了磁流变液的本构特性和由外磁场控制磁流变液无级变速器传递转矩和输出转速的原理,以MRF－336AG磁流变液为例,研究了外磁场与屈服应力、转矩、输出角速度的相互,结果表明,利用控制外磁场可以达到控制磁流变液变速器传递转矩和输出转速之目的。     

反射式光纤传感器接收光功率理论分析

反射式强度型光纤传感器可以有各种不同的结构,而利用被测物做反射面是其中最简单、容易实现的一种。文章从多模光纤组合光场的强度分布着手,推导出了光纤传感器接受光功率与测量距离之间的关系,而测量距离是由反射镜到接收光纤端面之间的长度决定的,其目的是为制作光纤传感器提供理论依据。     

基于VFC和FVC的模拟电压信号远程传输电路的设计与研究

为了解决电压模拟信号的远程传输和光隔离问题,利用AD7740构成VFC,再将信号通过HFBR1521转换为光信号通过光纤进行传输,利用HFBR2521接收光信号,通过AD650构成FVC,从而实现电压信号的远程安全传输．信号发送端采用AD7740,在保证V—F转换线性度的同时提高了性价比,接收端采用AD650从而保证了F—V转换线性度．通过光纤传输信号一方面解决了电隔离问题。另一方面可以有效降低环境干扰,实现远程传输．根据上述原理设计了性能良好、结构简单和精确度较高的信号转换及传输电路．该电路创新之处在于实现了模拟信号的远程传输并保证了良好的准确性,同时实现了电隔离．实验证明设计电路线性度良好,远端接收端能够精确再现0—5V模拟电压,因此设计电路能够满足多数场合下电压控制信号远程传输需要．     

USB技术在图像传输系统中的应用与固件设计

介绍了一种图像传输系统中的USB接口子系统,提出了采用TMS320DM642芯片和EZ-USB FX2LP芯片的USB接口板的实现方法.此方案为DM642扩展了USB2.0接口,可实现与PC机进行高速率的数据传输.     

镝钴铁氧体磁流体的制备与性质研究

为了提高磁流体的抗氧化能力,我们采用化学共沉淀--超声波分散法制备了镝钴铁氧体磁流体,用Dy3 取代Co2 进行改性.利用古埃磁天平研究了温度、稀土镝改性、表面活性剂的表面改性、超声波分散时间对其磁性和稳定性的影响,并从理论上进行了分析.X射线衍射谱(XRD)、透射电镜(TEM)对制得的磁粒子组成、结构及粒径进行了分析.提高熟化温度,添加适量的镝有利于磁化强度的提高.     

传动装置中磁流变液瞬态流动特性的数值计算

为了了解在突加磁场情况下磁流变液在传动装置中的瞬态流动特性,基于Bingham模型和纳维-斯托克斯方程,利用有限差分法对传动装置中磁流变液的瞬态流动特性进行了数值计算.结果表明：工作间隙产生磁场后,磁流变液剪应变率和角速度分布变化明显,临界屈服面在主动转子的内表面形成,随后其半径逐渐减小,达到稳态后保持不变;当传动装置的流变响应时间随外加磁场增大而缩短时,滑差转速越大滞后时间越长;在工作间隙产生磁场时,主动转子传递转矩逐渐减小,从动转子传递转矩逐渐增大,最终两者趋于一致.该结果为磁流变传动装置的设计和性能评估提供了理论依据.     

光孤子在非线性光子晶体弯曲波导中的传输特性研究

通过数值模拟方法研究了非线性光子晶体波导中光孤子的传输特性,研究重点是光在基于二维光子晶体材料制作的弯曲波导中的透射行为,结果表明光孤子经过传统方法制作的弯曲波导后能量完全衰减,而通过调制波导弯曲处晶体的结构,光孤子可以完美的传输,没有畸变和能量损耗。此外,也总结了调制波导弯曲处光子晶体结构以提高光孤子的透射率应遵循的原则。     

磁流变阻尼器动态性能分析

磁流变材料由悬浮于载体液中的磁化微粒和添加剂构成，根据磁流变效应设计的磁流变液体阻尼器具有结构紧凑、功耗低、阻尼力大、动态范围广、响应速度快等特点，其阻尼力可以通过调节外加的磁场大小来控制。该文结合具体工程应用从磁流变材料流变特性、动力学、机械学和电磁学的角度出发，建立了磁流阻尼器的动力学模型，应用该模型可由磁流变阻尼器设计参数得到其动力学特性曲线，并与试验结果进行比较，为磁流阻尼器设计和工程应用提供了参考。