基于漏纵波模式的高频宽带低插损滤波器设计

采用常规的瑞利声表面波设计低插损、大带宽的高频声表滤波器,难以满足设计要求。该文设计了一种基于多层膜结构的漏纵波(LLSAW)的高频宽带低损耗声表面波(SAW)滤波器。确定了激发LLSAW的波导结构,建立器件的二维理论模型;研究了电极各项参数对杂散的影响,在此基础上对电极参数进行了优化设计。研究发现,将串联谐振器的反射栅对数设置为6时,可有效抑制通带内的杂散。设计了镜像T型及镜像π型LLSAW结构滤波器,并进行性能比较分析。结果表明,镜像T型结构更能抑制杂散响应,设计的镜像T型结构LLSAW滤波器的中心频率为3545 MHz,插入损耗为-1.416 dB,-3 dB带宽为274 MHz,带外抑制大于-30 dB。

基于应变增敏的双层十字型FBG触觉感知单元

触觉感知是仿生智能感知的重要内容,为了提高光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)触觉感知灵敏度,结合机器手指尖触觉感知需求,提出了一种应变增敏的FBG触觉感知单元。基于应变增敏机理和触觉感知机理分析,设计了一种基于应变增敏的双层十字型FBG触觉感知单元,采用刚性球型多点增压结构进行应变增敏。利用仿真分析方法优化了FBG空间分布,并对感知单元进行了静力学和热力学仿真。最后搭建了触觉感知实验平台,结合机器手完成了温度-力触觉协同感知实验。仿真和实验结果表明,FBG1和FBG2的力触觉感知灵敏度分别为18.069 nm/MPa和1.065 nm/MPa,温度感知灵敏度为11.256 pm/℃和11.153 pm/℃。该触觉感知单元有效提高了触觉感知灵敏度,具有良好的线性度和重复性。

基于智能跑道光栅阵列传感器的机型辨识方法

针对当前机型辨识方法易受环境影响的不足,提出了一种新的基于智能跑道光栅阵列传感器的机型辨识方法。利用光栅阵列横向布置光缆采集飞机滑跑通过时的分布式振动响应,通过分析多测区时程脉冲响应特征,确定主辅起落架通过光缆的时差。通过光栅阵列纵向布置光缆感知飞机的滑行轨迹,采用多项式拟合确定飞机滑行速度。基于飞机主辅起落架的测试值与理论值的匹配关系对飞机型号进行辨识,利用某机场试飞及开航2个月内的航班信息进行方法检验。结果显示,提出的机型辨识方法识别准确率可达98.44%,可以对B757、B738、A320和A321机型进行有效辨识。

浅谈TIE-固定篦床的优化升级

TIE-固定篦床采用中心分区供风、微调风阀、水滴型高效篦板等技术,用水平出风的高速气流快速急冷熟料,不仅系统可获得温度较高且稳定的二次风,还能均布熟料,减少粗细熟料的离析分布,从源头上控制“红河”的产生;在稳定较高的二次风温下,还可将料层厚度总体降低至650mm左右,大幅减小后续所有冷却风机的总体负载阻力,进一步有利于熟料的冷却和降低冷却电耗。实践表明,使用TIE-固定篦床局部替换旧的固定篦床,能有效地提高二次风温,降低烧成系统的能耗,还可显著提高熟料的质量。

单相激励电容式时栅角位移传感器研究

针对现有多相激励时栅角位移传感器在小体积时无法设置更多极对数进一步提升稳定性,导致精度和动态性能指标无法得到提升等问题,提出一种单相激励电容式时栅角位移测量方法。该方法采用单相激励耦合成四路空间正交的驻波信号,通过电路实现行波构造,从而实现角位移测量。文中介绍了多相激励时栅传感器存在的问题、单相激励时栅的测量原理,完成了传感器样机的研制,并通过实验验证该原理的有效性。实验结果表明,相同尺寸和相同电极数量情况下,单相激励传感器的精度和动态性能指标优于多相激励传感器,单相激励传感器精度为±20″,稳定性为10″,400 rpm转速下速度波动为±1.25%,跟随误差为±2.5″,满足直驱电机的使用要求。

基于夹持粘贴式的光纤光栅传感器力热耦合测试

针对力热耦合环境中对结构件应变测试的准确获取问题,提出一种基于夹持粘贴式与温度补偿解耦的裸光纤光栅传感器应变测试方法。首先,通过有限元分析对比夹持粘贴式、表面粘贴式两种与基材集成方式的应变传递率,两者应变传递率分别为99.47%与95.8%;然后,以光纤胶粘应变传递理论及有限元仿真分析不同标距比对夹持粘贴式光纤光栅传感器应变传递率的影响,发现随着标距比增加,应变传递率逐渐衰减。基于粘贴形式与标距比分析结果,选取标距比为1的夹持式裸光纤光栅与基材粘贴集成为试验件,同时集联一条裸光纤光栅温度传感器,在完成对光纤光栅温度/应变标定测试后,进行100~250℃、3 000με范围内的试验件梯度高温拉伸测试。实验结果表明,利用温度补偿法解耦出光纤光栅传感器测量的应变结果与标准高温应变片结果的平均相对误差最大值为2.26%。该研究结果对高温下光纤光栅传感器应变测量与集成的工程应用具有一定参考意义。

道路雨水口水力特性数值分析研究

道路雨水口泄流常以单篦雨水口为对象,缺少对多篦雨水口的研究。构建偏沟式雨水口三维水动力模型,利用Fluent对雨水口模型开展数值模拟实验,对雨水口水力特性进行计算分析。结果表明,雨水口入流均为堰流状态,多篦雨水口主要对侧面水流产生影响,随着入流量的增加,同种雨水口泄流效率无明显变化,多篦雨水口通过增大侧缘面积的方式扩大集水面积进而对泄流产生影响。结果可为城市雨水口布设提供新思路。

槽型相移布拉格光栅微环谐振器及其传感特性

为实现高灵敏度及高品质因数的折射率传感特性,设计了一种基于槽型相移布拉格光栅的微环谐振器结构。该结构由槽型直波导内嵌相移布拉格光栅耦合单实波导微环构成。结构中离散态光模式与连续态光模式相互干涉产生了Fano共振。利用传输矩阵法量化谐振器中各部分的光场分布,分析系统的传输原理。采用时域有限差分法对提出的器件结构进行仿真模拟,并对结构物理参数进行优化。模拟结果表明该结构的品质因数达到25729,比传统微环谐振器提高了3倍以上,消光比为18.65 dB,高出传统微环谐振器6.46 dB,折射率灵敏度达到122 nm/RIU,且该谐振器结构简单。所提出的结构在传感应用中具有一定的优势。

垃圾焚烧炉协同焚烧工业固废的数值模拟研究

针对某12 t/d中试生活垃圾炉排炉,采用数值模拟的方法对工业固废掺烧时炉内全场传热传质情况进行了模拟,对焚烧过程中的速度场、温度场及包括CO、NO_(x)、SO_(2)在内的污染物浓度场结果进行了分析。模拟结果表明,无论生活垃圾、工业固废单独焚烧还是两者混合掺烧,炉内速度场分布都相似,床层上部流速较低,整体流线分布均匀;焚烧主燃区都发生在一级炉排上,掺入工业固废使高温区范围扩大且前移,明显提高了炉膛壁面传热系数;掺烧工业固废会使含硫挥发分获得更多与氧发生反应的机会,使其在第一风室内大量生成SO_(2),而NOx的排放浓度变化不大。另外,在实际焚烧炉进行验证的结果表明掺入工业固废后温度有所上升,未完全燃烧的物料在竖井燃烧,尾气中的SO_(2)浓度略有上升,NOx浓度变化不大,与模拟结果相符。

一种对极数互质的高精度绝对式角位移传感器

提出了一种对极数互质的高精度绝对式时栅角位移传感器。在N对极的单圈增量电场式时栅角位移传感器的基础上增加一个M对极的传感器,实现组合测量,其中,2个增量式传感器对极数N和M为互质数,对极数多的作为精测部分,保证传感器的测量精度;对极数少的作为粗测部分,利用2个增量式传感器输出行波相位差和空间角度对应关系实现传感器的绝对角位移测量。采用差动感应电极结构消除共模干扰以保证测量精度,这种对极数互质组合测量传感器既能够较容易实现绝对定位,又能够保证传感器的高精度。采用印制电路板技术制造了外径154 mm、内径100 mm、厚度2 mm的传感器样机,搭建了实验平台进行测试,测试结果表明:该传感器的整周测量范围原始精度可达±1.8″。

基于模拟退火算法下多位相型达曼光栅分束器的设计

针对传统达曼光栅分束器衍射效率与光强度均匀性低等问题,提出了一种基于模拟退火算法下多位相型达曼光栅分束器的设计方法;基于标量衍射理论,对多位相型Dammann光栅分束器的相位结构设计进行研究;在原二值型突变点坐标的基础上,使用模拟退火算法对光栅一个周期内的位相结构进行离散、调制,并合理的控制目标函数来对相位结构进行优化设计;其次,以9×9点阵Dammann光栅分束器的位相结构设计为例进行仿真分析,得到了衍射效率为85.3%、光强不均匀性为0.0952%、均方根误差为8.2×10-5的位相型分束光栅;最后,进行实验验证,得到衍射效率达到73.5%、光强不均匀性达到10.0%、均方根误差达到0.255;结果表明,该方法具有优越性和实用性,为实际应用中三维测量结构光的产生提供了理论基础。

微型夹持式FBG测力锚杆应变测试原理及其应用研究

为解决光纤光栅应变传感器在锚杆应力测试中存在存活率低、工艺要求高等问题,自主设计了微型夹持式光纤光栅(FBG)测力锚杆,建立了应变灵敏度理论分析公式。通过室内锚杆拉伸试验,验证了微型夹持式光纤光栅测力锚杆具有很好的应变测试性能和应变灵敏度,且应变灵敏度与初始灵敏度的比值与理论计算一致,并可根据需要调整测试。现场应用试验结果表明:该微型夹持式光纤光栅测力锚杆力学测试的现场适应能力强,较准确地监测了锚杆杆体的受力变化过程。微型夹持式光纤光栅测力锚杆为隧洞锚杆应力监测提供了便捷、可靠的技术手段,监测成果可为锚杆支护设计提供可靠依据。

用于结构损伤诊断的实用型光纤光栅传感器研究

提出了一种适用于建筑结构传感的光纤光栅传感器 .用细的不锈钢管匹配叠套方式保护光纤光栅 ,它能与建筑结构有很好的融合 .这样的传感器对应力和温度响应具有良好的线性关系 ,其线性拟合度达 0 .9996和 0 .9985 .分段封装光纤光栅使之具有双反射峰 。

埋入35kV干式空心电抗器的光纤布拉格光栅测温研究

针对干式空心电抗器高电压和强磁场的极端环境,采用埋入式光纤布拉格光栅测温技术,实现了对35 kV干式空心电抗器工作状态下的温度监测。研制出一种结构简单、体积小且抗电磁干扰的光纤布拉格光栅温度传感器,将传感器埋在导线外包封层表面相邻两根通风条之间,距离电抗器上沿约40 cm。温升实验结果表明,达到稳定状态后,最内导线层与最外导线层温度较低,分别约为82℃和72℃;中间各层温度相接近,分布在90~100℃之间,其中第6导线层温度最高约为100℃。埋入式光纤布拉格光栅温度传感器稳定可靠、准确度高、抗电磁干扰,能够实现极端环境下对35 kV干式空心电抗器温度的在线监测,对维护电网的安全稳定具有重大意义。

电极几何尺寸误差对纳米时栅位移传感器测量精度的影响及其抑制方法

在纳米时栅传感器的制造过程中,由加工工艺引入的制造误差主要表现为电极几何尺寸误差。通过运用分段面积积分方法进行数学建模,详细地分析了电极几何尺寸误差对测量精度的影响,并揭示了采用多个感应电极进行信号拾取会具有一种平均效应,能够有效地匀化由电极几何尺寸误差随机变化所引入的测量误差。采用制造精度在1μm级的微纳加工工艺和制造精度在10μm级的印制电路板(PCB)工艺分别制作了两套量程为200 mm的传感器样机,并进行了精度对比实验。实验结果表明,由于平均效应的作用,PCB工艺制作的样机经过简单的线性补偿后,在满量程内取得了±250 nm的测量精度,接近微纳加工工艺制作的样机的测量精度。实验结果验证了多个感应电极平均效应的有效性。

光纤光栅在干式空心电抗器固化中的应变监测研究

为了监测干式空心电抗器的固化情况,研制出一种光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器,实现了固化中电抗器包封应变的在线监测。在制作干式空心电抗器包封时,将传感器埋入干式空心电抗器包封内,在固化过程中监测包封的应变变化情况。监测结果表明,固化过程中胶体收缩产生负向的应变,当炉温超过50℃后,包封的负向应变量随固化时间的增长而逐渐增大,约8 h后应变量趋于稳定,此刻包封基本固化完全。降温过程中应变量沿负向增加,达到室温后稳定在-5 500με左右。监测固化过程包封应变,对保障电抗器的质量和提高电抗器的机械性能具有重要意义。

基于MEMS三相栅式位移传感器信号调理电路设计

根据基于微机电系统(MEMS)的三相栅式位移传感器测量原理和输出信号特点,设计了一种信号调理电路。该电路主要由差分前置放大电路、带通有源滤波器和波形变换电路组成。波形变换电路设计采用了非线性放大方法来提高信噪比和检测灵敏度。以此信号调理电路搭建的位移测量系统读数稳定性达到1″,表明该电路稳定性达到测量要求。

光纤光栅传感研究在本科实践教学中的应用

信息社会对高素质人才的需求向高校实践教学课程内容提出了更高的要求。将科学研究中的成果，转移到本科生的实践教学中来，是引入新的实验内容，适应科技发展和人才需求的一个有效方法。具体介绍了从科研成果移植到本科生实验教学的“光纤光栅温度传感”实验，测定了光纤光栅随温度的变化规律，设定了“设计性实验”的内容。

电感式角位移传感器技术综述

电感式角位移传感器具有良好的环境适应力、较高的测量精度和稳定性的优点,该类型的角位移传感器广泛应用于高端装备、电动汽车、机器人、飞行器、武器等领域。本文介绍了3种电感式角位移传感器,包括旋转变压器、感应同步器这两种典型的电感式角位移传感器以及我国学者自主研发的磁场式时栅位移传感器。对它们的测量原理及关键技术做了详尽的综述,并分析了这些技术的优点与局限性。根据近年来电感式角位移传感器的发展现状,详细论述了电感式角位移传感器在机械、汽车、工业机器人、航空、航天和国防等领域的应用情况。最后,分析得出电感式角位移传感器技术应往高精度、高可靠性、嵌入式测量、复合功能测量、智能化等方向发展。

旋转式FBG粘度仪的研制

为测量液体的粘度,设计并研制了一种基于旋转式的高灵敏度且抗电磁干扰的光纤Bragg光栅(FBG)粘度仪。该粘度仪传感器部分由弹性空心圆柱体与定子相连接组成,光栅贴于弹性空心圆柱体内壁。经计算得,该粘度仪的灵敏度为80 pm/(Pa·s)。用蜂蜜和食用油进行实验,在旋转速度同为120 rad/min的条件下,测得的平均动力粘度分别为10.15 Pa·s与6.6 Pa·s。实验结果表明:旋转式FBG粘度仪的测量结果在合理范围以内。