基于脉冲热流激励的戈登式热流传感器动态测试

由于薄膜热流传感器耐温上限高、体积小且响应速度快,传统方法无法满足其动态测试需求,因此提出了一种以激光器为热源的动态测试方法,该方法具有功耗低、响应速度快以及能够提供高热流等优点。设计搭建了基于高功率光纤输出半导体激光器的热流传感器动态测试系统,主要由激光器、微透镜光斑均匀化系统、热流传感器和数据采集系统组成。为了研究在不同脉冲宽度条件下传感器的时间常数的变化,选用了具有能够直接测量辐射热流、吸收全光谱范围的能量以及响应时间短等优点的戈登式热流传感器(Gardon计)对热流传感器动态测试系统进行了测试。利用系统完成了GD-B4-200K型Gardon计在脉冲热流激励信号下的动态测试,分析了5 ms、10 ms、15 ms、20 ms和30 ms脉冲宽度条件下传感器的时间常数的变化。最终得出在脉冲激励下,脉冲激励信号的脉冲宽度应小于传感器时间常数一个数量级的结论,因此需要对脉冲宽度进行严格精确的控制。未来,系统可有效解决航空、航天等诸多领域内的高速辐射热流传感器动态测试问题。

航空发动机气路故障静电监测技术研究

航空发动机气路中任一部件的故障都会严重影响发动机的性能,甚至造成严重后果。本文研究了基于静电监测机理的发动机气路碎屑监测技术,设计了一套航空发动机气路故障静电监测系统,并在发动机模拟试验台上进行了两种典型故障模拟试验。研究表明,该系统通过监测发动机排气颗粒的静电电荷水平和变化规律,可判断发动机气路部件的故障情况,为发动机故障诊断和健康管理提供关键技术手段。

高温陶瓷薄膜热流传感器动态响应有限元分析

航空、航天等领域的高速发展对精密热流测量技术提出了更严苛的挑战。ITO/In_(2)O_(3)陶瓷材料相比贵金属材料有着更高的塞贝克系数,并拥有低密度和优异的高温力学性能。基于有限元仿真方法,建立了ITO/In_(2)O_(3)热电堆型薄膜热流传感器热电学仿真模型,设计了2种薄膜热流传感器结构,综合分析了热电堆在不同的热阻层分布、热阻层厚度和热流密度下的传热性能和输出动态响应变化,提出了ITO/In_(2)O_(3)薄膜热流传感器的优化设计方案。

高温MEMS薄膜热流传感器研究进展

对可用于高温环境的MEMS薄膜热流传感器(TFHFS)的测量原理、结构设计、材料成分以及制造技术进行了简单阐述,分别介绍了半无限几何、热阻式、热电堆和横向热电效应型TFHFS的结构特点和应用优势。归纳讨论了国内外科研团队研制的各种TFHFS的量热法、传感方式、结构、材料以及测量模式,按照热敏材料分为金属和合金型、陶瓷和新型聚合物衍生陶瓷型两类,重点关注TFHFS的高温稳定性、响应时间、灵敏度等性能。最后,总结了目前TFHFS面临的技术难题和发展趋势,可为应用于更严酷环境的高温薄膜热流测量技术提供参考。

MEMS封装中全Cu_(3)Sn焊点组织演变及剪切性能

对Cu/Sn+Sn/Cu结构进行了低温键合,在不同的键合时间下制备焊点,分析了键合时间对焊点界面组织演变的影响和全Cu_(3)Sn焊点制备过程中界面反应机理,对焊点的剪切性能进行了分析和研究。结果表明,随着键合时间的增加,Cu_(6)Sn_(5)逐渐变成扇贝状并不断长大。键合时间达到90 min时,Sn完全被消耗,继续增加键合时间,Cu_(3)Sn以Cu_(6)Sn_(5)的消耗为代价不断长大,最终全部转变成Cu_(3)Sn。随着加载速率的增加,全Cu3Sn焊点的抗剪切强度值逐渐减小,焊点界面两侧Cu3Sn界面处沿晶断裂占焊点断裂模式的比例越来越大,因为这种沿晶断裂的抗剪切能力较小,所以焊点的抗剪切强度随着加载速率的增加而下降。

曲面结构上薄膜热流传感器的动态校准研究

搭建了以高功率半导体激光器作为热流源的动态测试系统,响应时间为3.5μs,热流上限为50 MW/m2,可以产生阶跃、脉冲、变频正弦等动态激励信号。分别使用脉冲激励法和变频正弦激励法对传感器进行时域和频域的动态校准。时域上以脉冲信号作为激励信号,使用负阶跃测试法测量时间常数,用响应速率比表征热流传感器的动态响应特性;频域上以变频正弦信号作为激励信号,通过快速傅里叶变换绘制出频率特性曲线,得到传感器的频率响应为18.4 Hz。并对两种动态校准结果进行了分析。

涡轮叶片辐照晶体测温安装方式建模及仿真

针对辐照晶体传感器测量复杂工况条件下涡轮叶片表面温度时的安装问题,仿真分析了晶体温度传感器在涡轮叶片上的2种安装方式。选取航空发动机涡轮叶片吸力面的缘板处、叶片尾缘处和气膜孔背面3个位置,模化辐照晶体传感器在涡轮叶片工况下的安装条件,采用表面粘贴和开槽封胶2种安装方式建模,导入ANSYS Workbench进行流-固耦合有限元仿真,分析高温胶和辐照晶体在复杂工况下的应力、变形和温度等特性。结果表明,表面粘贴式安装的晶体传感器温度更高,但高温胶和晶体传感器所受应力远大于开槽封胶式安装所受应力,由此可知表面粘贴式安装的测温精度更高,但其牢固性不如开槽封胶式安装。研究结果可为采用辐照晶体测量航空发动机涡轮叶片温度的试验测试提供基础支撑。

新型薄膜热电堆热流传感器动态特性测试研究

高速热流传感器广泛应用于测量航空发动机涡轮叶片表面热流密度,时间域方面利用时间常数来表征传感器的动态特性。传统的热流传感器动态校准方法,其热流源存在输出功率小,热流不均匀等问题,已然无法满足未来高速热流传感器的动态校准需求。基于高功率光纤输出半导体激光器辐射热流动态校准系统,系统响应时间为μs级,输出热流密度可达50MW/m^(2)。通过Z-t变换测得热流传感器时间常数约为115ms;进行测量不确定度分析,获得扩展不确定度1.804ms,最终获得时间常数最佳估计值τ=(115±1.804)ms,完成薄膜热电堆热流传感器动态测试,并分析传感器动态性能以及综合评价测试平台。

基于有限元模拟的薄膜热流计冲击振动分析

实现发动机热端部件热流的精准监测对于发动机的冷却设计和可靠性提高具有重要意义,而薄膜热流计具有结构简单、不影响被测件气动外形以及对流场干扰小等特点。针对航空发动机在运行时产生的高振动及高冲击载荷下的薄膜热流计结构可靠性问题,采用有限元方法,建立薄膜热流计的有限元模型,分析了冲击以及随机振动对热流计结构可靠性的影响,并且提出了优化建议。优化后的热流计的最大位移及最大应力都明显减少,结构的可靠性明显提升,冲击振动测试以及划痕测试的结果也验证了薄膜热流计结构的合理性。

多传感器数据融合技术研究进展

多传感器数据融合是信息领域一个前景广阔的研究方向。由于单一的数据融合算法具有一定的局限性,将2种或2种以上的数据融合算法进行优势集成已逐渐成为数据融合领域的研究热点。介绍了数据级、特征级和决策级融合3种数据融合方式的主要特点、方法及应用,归纳了常用的数据融合方法,并重点阐述了几种多传感器数据融合集成算法的研究进展,简单介绍了多传感器数据融合技术的应用。

液体黏度测量技术的发展现状与展望

黏度是表征流体流动性质的重要参数,黏度的测量被广泛应用于航空、航天、工业等各个领域。实现对黏度的准确测量,对国防力量的提升及国民经济的发展都有着重要的意义。首先概述了3种传统典型的液体黏度测量方法,包括毛细管法、旋转法、振动法;其次重点介绍了近年发展的两种新型黏度测量技术,包括超声波法、电磁法;最后对液体黏度测量方法的发展趋势进行了展望。

传感器在制动器试验台信号采集系统的应用

为了实现对起重机制动器性能试验和质量检测,设计了起重机制动器试验台信号采集系统。系统的温度、扭矩以及转速等反映制动器主要性能的数据都需要通过各种传感器得到,因此作为信号采集系统的重要组成部分传感器具有至关重要的作用。在详细分析系统参数要求以及各个传感器性能的基础上,对温度传感器、扭矩传感器和测速传感器进行了选择,在系统中进行了相关测试并对试验结果进行了分析。试验结果表明,该系统中的传感器选用合理,达到了对制动器主要性能参数的准确检测。

高温大压力传感器研究现状与发展趋势

高温环境下大量程压力测量技术在工业、航空航天、石油勘探等领域具有广阔的应用前景。高温大压力传感器是目前研究的热点。对目前几种常用的高温大压力传感器包括多晶硅高温压力传感器、单晶硅(SOI)压力传感器、硅-蓝宝石(SOS)高温压力传感器、Si C高温压力传感器、光纤高温压力传感器的工作原理、国内外研究现状以及应用特点进行了阐述。最后,对高温大压力传感技术未来的发展趋势进行了展望。

发动机气路故障模拟试验台碰摩故障实验研究

航空发动机气路故障是重要且频发的发动机故障。其中,叶片-机匣碰摩故障是一种重要且频发的航空发动机气路故障。为了对其进行高效深入的研究,必须建立专门的气路故障模拟试验系统。基于静电监测技术设计了一种用于研究航空发动机气路故障的模拟试验台,实现了对航空发动机叶片-机匣碰摩故障模式的模拟。故障模拟实验结果表明:碰摩故障模拟实验感应信号具有周期性的特点,据此特征,可以在静电监测系统软件中实现对模拟碰摩故障的在线监测与识别。本研究验证了航空发动机气路故障模拟试验台模拟碰摩故障的有效性,为航空发动机故障监测和健康管理提供技术支撑。

虚拟制动试验台信号采集与监控系统

以信号分析理论为基础,采用虚拟仪器技术,辅以多参量数据采集模块化硬件,设计开发了基于VC++6.0虚拟仪器技术的制动试验台信号采集与监控系统,对制动试验台面临技术老化的状况进行了改进。本文较详细地介绍了该系统的硬软件结构、功能和设计思想及理论依据。经实验验证,其性能符合要求,完成了对试验台常用信号的采集以及对试验台的开关控制。

高温薄膜热电偶典型制备工艺研究现状分析

随着航空航天飞行器性能的不断提升,对温度传感器的要求不断提高,不断趋向于更高温度、更快响应、更小体积。薄膜热电偶因具有响应速度快、热接点小、便于集成等优点,非常适用于航空发动机涡轮叶片、燃烧室内壁、高温燃气进出口、高超声速飞行器表面等极端高温环境下的瞬态温度测量。对于薄膜热电偶来说,它的制备工艺显得尤为重要,因此分别从溅射工艺参数和热处理工艺参数两方面对薄膜热电偶的研究现状进行了汇总介绍和分析。

起重机制动器试验台检测系统软件设计

数据的采集和处理是制动器试验台检测系统的关键,是制动器性能试验和质量检测的基础。根据某起重机制动器试验台的特点及检测项目需求,本文设计了基于虚拟仪器技术的起重机制动器试验台检测系统,详细阐述了该系统软件部分的结构、功能及其实现,并对其数据处理方法进行了具体说明。

智能制造中的状态在线监测技术

智能制造是制造技术与信息技术的结合,并朝着自动化、集成化、信息化、绿色化的趋势发展。智能制造中的感知、分析、决策等重要环节都离不开状态监测技术。智能制造就是以信息流全局监控为基本线索,通过制造与服役过程的精确调控加以体现,而状态监测传感技术是其中的重要环节。论述了刀具磨损、数控机床健康状态、几何量、智能传动装置及油液状态等在线监测应用中的监测技术,详细介绍了其特点以及国内外的研究热点,并总结与展望了其未来的发展趋势。

航空发动机高温测试技术的研究进展

温度测试对于航空发动机设计与研制有极其重要的意义。航空发动机高温测试技术主要应用于热端部件高温燃气与壁面温度的测量,对于发动机燃气涡轮设计和了解燃烧室中的燃烧过程具有重要意义。主要介绍了热电偶测温、示温漆测温、红外光谱测温、晶体测温、蓝宝石光纤测温、超声波测温等目前航空发动机高温测试的方法及特点,对航空发动机高温测量方法的应用现状进行了分析,并对航空发动机高温测试技术的发展趋势进行了预测。

基于STC目标跟踪的机器视觉测速算法

为了准确快速对移动目标进行速度测量,提出一种基于机器视觉的速度测量方法。计算图像中目标区域椭圆参数对采集相机进行角度调整。使用改进的STC跟踪算法,在相邻帧图像目标跟踪的同时采用轮廓线匹配的方式进行尺度调整。最后提取每张图像中目标轮廓最小外接矩形的中心点坐标,通过差分法得到相对运动速度,并利用反光带长度与图像中目标比例关系来计算实际速度。实验表明,该方法利用机器视觉在非接触条件下得到较为准确的结果。