石英谐振式力传感器的温度特性及其自补偿

石英谐振式力传感器的温度特性是实际应用中一个需重点考虑的性能参数。本文通过分析石英晶体谐振器在基频谐振与三次谐波振动下所表现出的不同频率——温度特性，对石英谐振式力传感器的相应温度特性进行了分析研究，并提出了传感器温度特性的自补偿方法。实验结果表明，同时测量同一传感器在不同振动模式下的频率，可在一定精度上实现传感器工作温度的自测，从而可在不另增加测温元件的条件下实现传感器温度特性的补偿。     

采用柔性铰链罗伯威尔结构的石英谐振式力传感器

介绍了一种采用柔性铰链构成的罗伯威尔结构和ＡＴ－切精密石英谐振器组成的石英谐振式力传感器。柔性铰链无间隙、无机械摩擦、充分体现材料的性能,传感器只由弹性体和谐振器两个部分组成,力的传递环节少,误差小可靠性高。通过调整柔性铰链的尺寸,可以得到不同量程的传感器。解决了整体式石英谐振式力传感器加工困难、成本高和组合式环节多、精度不高的缺点,为石英谐振式力传感器找到了一种较为合适的结构,使石英本身优良的性能得到发挥。研制了精度较高、成本较低、数字量输出的石英谐振式力传感器,并且给出了传感器的精度指标。     

石英谐振力传感器加载机构理论及实验

对石英谐振式力传感器加载机构进行了理论分析,给出了以柔性铰链为基础的加载机构的数学模型,理论分析及实验结果表明;机构产生盘差的主要原因是铰链处于微小的拉压变形,在机构中和传感器接触的横梁上存在一个不受偏载影响的点,通过改变传感器在机构中的位置到达该点,可以消限盘差。     

双膜片石英谐振式力传感器设计及其性能研究

将石英谐振器分别假设为正交各向异性体和各向同性体 ,利用有限元法对其进行失稳时临界力的计算和分析 ,得出了传感器结构稳定性与谐振器厚度及支撑条件的关系。在此基础上 ,对传感器结构进行了改进 ,并对单、双膜片结构传感器的各种性能进行了实验研究 ,得出如下结论 :传感器由单膜片结构改制成双膜片结构后 ,其非线性误差、滞后误差、重复性误差和蠕变误差普遍降低 ,滞后和重复性指标的提高尤为显著 ;另外 ,双膜片结构传感器的抗偏载及横向冲击能力大大增强 ,可靠性明显提高     

电弧力对触头表面形貌特征的影响

根据触头材料电弧侵蚀的开断实验及实验后触头表面的微观分析,发现触头表面电弧侵蚀形貌特征与电弧力有直接关系。通过进一步研究,提出了电弧力是导致液态金属流动和形成液态喷溅状、斑点状形貌特征的主要原因,并进行了深入的理论分析。     

双端石英音叉力敏传感器的原理与设计

对双端石英音叉横向弯曲振动的原理、力频特性、激励方式、电极的设置、制备方法及实验结果进行了深入的分析与讨论。用光刻、化学腐蚀、离子溅射和激光调频等技术在一个石英扯上要同时设计和生产出几十个甚至上百个超不型的双端石音叉。刻音叉作为力敏传感器，在压电数字线性加速度计和精密数字天平中有着广泛的应用。     

表面形貌的全息式非接触光学测量方法

讨论了关于表面形貌的一种全息式非接触光学测量新方法．此方法采用全息光学元件ＨＯＥ替代普通光学元件,作为离焦检测元件,提高了测量精度和范围．     

云母石英片岩的蠕变模型研究

首先通过三轴蠕变试验获得了云母石英片岩的蠕变曲线,通过分析蠕变曲线,了解了云母石英片岩的三轴蠕变特性,然后利用线性元件组合模型的建模方法建立了云母石英片岩的黏弹塑性蠕变模型,并且拟合得到了该模型在径向和轴向的蠕变模型参数,最后将黏弹性蠕变模型理论曲线和试验曲线进行对比,两者在径向和轴向均吻合良好,说明所建立的黏弹塑性蠕变模型可以较好地描述云母石英片岩轴向蠕变和径向蠕变,验证了该黏弹塑性蠕变模型的正确合理性.该蠕变模型比西原模型多一个Kelvin元件,对衰减蠕变阶段的描述更加精确.     

石英晶体谐振器的力—频效应及其应用

自从石英晶体谐振器被发现以来,其力—频效应在实验和理论方面已经进行了半个世纪的研究,一系列有价值的理论和实验结果,使得基于力—频效应的传感器的发展具有可靠的理论基础。直到现在,力—频效应的意义,尤其是它在实际应用方面的意义还未消逝。本文以石英谐振器的力—频效应为主线,综述了其５０年来的研究概况及基于力—频效应的传感器的研究与发展。对在前人研究的基础上进行力—频效应的实际应用的进一步研究非常有意义。     

液隔电极式压电传感器研究阳离子表面活性剂在石英表面的吸附

在液隔电极式压电传感器(ESPS)的构造中,石英表面与溶液直接接触,而石英表面在pH>2溶液的溶液中带负电荷,因此可以吸附阳离子型表面活性剂分子.本文以ESPS方法实时监测表面活性剂十六烷基二苯基溴化铵在石英晶体表面的吸附过程.本方法原理为ESPS的振荡频率随表面活性剂吸附质量的增加线性的下降.本文还讨论了石英晶体的表面粗糙度、离子强度及对pH对吸附密度的影响.     

Surface force apparatus and its application to research of the surface contact

The surface force apparatus (SFA) plays a key role in research of nano-technology. A new SFA is introduced. With this apparatus, the theories about non-adhesion and adhesion contact were studied. The experiments showed the agreement between Hertz and non-adhesion contact. The JKR theory approximately accords with the experiment.     

Effect of humidity on the surface adhesion force of inorganic crystals by the force spectrum method

Effect of relative humidity on the surface adhesion force of several inorganic crystals of mica, CaF₂ and KCl was studied by atomic force microscopy (AFM). The results showed that the magnitude of surface adhesion force is mainly dependent on the surface free energy of the adsorbed liquid film, but almost independent of the thickness of the film. Furthermore, the deliquescence on the crystal surface was investigated, which demonstrated the capability of the force spectrum method to monitor changes in ionic concentrations of adsorbed liquid film in real-time.     

液相中石英晶体传感器的双调制原理

传统的调频式石英晶体传感器工作于液相中时，无法区分引起频率偏移的两种不同效应：质量负载和液体阻尼。通过研究石英晶体串联谐振电路的放大和反馈特性，推导出石英晶体谐振器的振幅变化与其动态阻抗的变化成正比，由此分析了双调制式（调频调幅）石英晶体传感器的基本原理，提出特征阻尼理论来区分液相中的质量负载和液体阻尼效应。结果表明，特征阻尼系数ｋｃ０值与晶体表面的固体和液体性质无关，只与晶体谐振器自身的参数有关，如基频、电极面积等，由液体阻尼引起的频率偏移等于石英晶体振幅变化与特征阻尼系数的比值。     

Effect of upper contact line on sliding behavior of water droplet on superhydrophobic surface

With a low surface energy, high apparent contact angle(>150°) and low sliding angle(<5°), superhy- drophobic surface has recently been attracting a great deal of attention. The true factor determining the sliding angle still remains unclear. In this paper, various superhydrophobic silicon surfaces with pillars are fabricated by photolithography and hydrophobized with octadecyltrichlorosilane (OTS). Relations between sliding angles and micro-structured surfaces are being investigated in detail with 10 mg wat...     

蜂窝夹层复合材料小质量冲击接触力的分析

研制了多角度小质量冲击试验机,可对蜂窝夹层复合材料进行不同角度、不同冲击能量的冲击。使用冲击加速度传感器测量冲击接触力。在已有仿真模型的基础上,使用降低面板抗弯刚度的方法来模拟分层损伤的产生,从而预测分层发生后的冲击接触力。实验结果表明,仿真得到的冲击力与前者吻合较好。通过仿真分析夹层板参数对冲击力的影响,发现面板的等效抗弯刚度和芯材的压缩强度对冲击周期和最大冲击接触力具有较大的影响,而芯材的厚度和模量则对冲击周期和冲击接触力的影响较小。     

石英对微生物浸出黄铜矿的作用

为探明石英在微生物浸出铜过程中的作用与影响,选择粒度<43μm的石英,与黄铜矿和黄铁矿形成矿浆浸出体系,考察了石英质量浓度对黄铜矿浸出效果的影响.结果表明:适量的石英,其粒度越细越能促进黄铜矿的浸出.当石英质量浓度为50g·L-1、粒度<43μm时,黄铜矿的浸出率最高可达54·09%,比不添加石英的浸出率提高了近20%;通过对微生物浸出过程的氧化还原电位、pH值、Fe2+、Fe3+变化分析,以及浸渣的扫描电镜和能谱分析发现,石英促进黄铜矿浸出主要表现在能缩短微生物浸出的延迟时间,它对浸出过程新生成的沉淀具有吸附作用,能在一定程度上减轻沉淀对黄铜矿浸出的阻碍.     

多维力/力矩传感器动态标定中若干问题的研究

动态标定实验是把握传感器动态特性的基础,是进行系统辨识、补偿和解耦所必需的.文章讨论了六维腕力传感器阶跃和冲击2种动态标定实验的设备和实验过程,求得其动态性能指标,分析了2种标定中存在的问题,并提出了改进多维腕力传感器动态标定实验的建议.     

基于时间序列的虚拟接触力的建模方法研究

为了同时提高力觉再现系统中力觉模型的实时性和精度,提出了一种基于时间序列的虚拟力预测算法用于改进弹簧质点接触力/变形模型.该模型不仅研究力与变形的关系,而且还考虑力的历史变化.对不同的接触对象,测量接触力随时间的变化,根据实际测量数据,建立AR模型,在物理模型计算的时间间隔内用AR模型预测虚拟力.实验结果表明, 和以往仅考虑力与变形关系的力/变形物理模型相比,加入时间序列预测的模型,能提高力觉再现的刷新频率,同时保证较高的精度.     

渐开线齿轮啮合碰撞力仿真

为获得渐开线齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的变化规律,提出基于动力学仿真的渐开线轮齿碰撞力计算方法.建立一对渐开线齿轮啮合传动的动力学模型,给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的计算方法.对齿轮啮合传动时的轮齿碰撞力、x 向碰撞力和y向碰撞力的变化规律及其频谱特征进行仿真研究.仿真结果表明:齿轮啮合传动时碰撞力的幅值波动显著,轮齿从啮入到啮出,碰撞力从0kN增加到最大碰撞力后又减小至0kN,具有明显的周期性;碰撞力频谱中会出现齿轮啮合频率的1倍频和2倍频;x向碰撞力和y向碰撞力幅值波动显著,具有相同的频谱特征,相位相差约90°;频谱中出现齿轮的旋转频率和啮合频率,存在明显的调制现象,其中载波为齿轮的啮合频率,调制波为齿轮的旋转频率.