矿用FBG倾角传感器结构设计及传感性能分析

基于杠杆—摆锤结构与力学分析方法,利用差动补偿法消除温度对光纤布拉格光栅(FBG)波长漂移量的影响,建立波长与倾角传感的数学模型,分析矿用FBG倾角传感器传感特性。通过矿用FBG倾角传感器平台标定静态实验分析总结,铜基体表贴FGB传感器精度为1.526%、灵敏度为952.95 pm/(°)、重复性为1.2687%、迟滞性为0.2998%,结果表明:FBG倾角传感性能与实际倾角测量结果具有较好的一致性,为矿用FBG倾角传感器的应用提供理论技术支撑。

基于泰伯效应的差分双层光栅光学杠杆放大位移传感器

研制了一种基于泰伯效应的差分双层光栅光学杠杆放大位移传感器。通过理论计算、仿真分析和实验测试,证明在差分双层光栅后面形成了一个多周期复合光场。当两个光栅之间发生相对位移时,该复合光场随输入位移同步发生移动。由于差分结构的光学杠杆效应导致复合光场,复合光场位移相对于实际输入位移会产生放大,结合电荷耦合器件(CCD)相机成像检测方式可实现纳米级输入位移的检测。实验系统差分光栅结构周期分别为1.49和1.71μm。经多次重复测试,复合光场放大周期为~11.6μm,放大因子为~7.8,实验分辨率达到~9.8 nm。受益于位移放大,该传感器满足了纳米级精密位移测量对小周期光学光栅和小尺寸CCD像元的高要求,在机械定位、半导体制造等领域展现出良好的应用前景。

一种新型的果实尺寸传感器

应用巨磁阻抗(GMI)效应和杠杆原理,设计制作一种新型的果实尺寸传感器.该传感器可对果实尺寸实时监测,其测量范围为2～14cm,灵敏度为100mV/cm.

一种适用于原位纳米力学测试的AFM测头

设计并制作了一种适用于原位纳米力学测试的原子力显微镜(AFM)测头.测头由光学检测系统和Z向压电陶瓷微位移机构组成.其中光学检测系统采用光杠杆与显微镜同轴光路检测探针形变,压电位移机构内置电容传感器可实现探针进给量的闭环控制.标定实验表明该测头闭环位移分辨力优于10 nm,在标定范围内具有很好的线性.利用该测头对某型微悬臂梁法向弹性常数进行了测量,测得值与采用具有溯源性的标定方法所得结果一致.

基于DSP的光纤液位测量数据处理方法

针对光纤液位传感器输出特性,基于数字信号处理器(DSP)技术,研究了高精度光纤液位测量数据的软件处理方法。提出了疏失误差的剔除、数字滤波和非线性拟合相结合的实时数据处理方法,采用TMS320C6711芯片,设计了光电转换器,给出软件实现流程。实验表明:该方法简化了设计,提高了传感器的测量精度和通用性,有利于工程的实际应用。

无线水位检测系统与压力传感器补偿方法的研究

一种基于ATmega16和FC222-CH的无线水位检测系统。该系统由无线通信模块、电源模块、AD转换模块、上位机模块组成,实现了水位的无线检测、运行故障报警等功能,并配以自行设计的LabVIEW 8.5上位机显示界面,使整套开发系统兼备可视化与实时性的双重要求。

全自动洗衣机用两种液位传感器综合测试系统

介绍了综合测试系统用于检测全自动洗衣机用液位开关及模糊洗衣机用液位传感器，用一台检测仪器代替原有的两套检测设备，可以满足用户生产线上对传感器质量全检的要求，且准确度高、操作简便、性能可靠。

一种基于光学杠杆的新型精密角度传感器研究

在精密角度传感器中,灵敏度和噪声性能是影响传感器精度的主要因素。为了提高角度传感器的灵敏度和噪声性能水平,采用以光学杠杆为基础,与萨格纳克效应(Sagnac)干涉仪结合的方法来建立一种新型的精密角度传感器。Sagnac干涉仪的干涉图样在相消干涉时对2个相干光束的光路差很敏感,而光学杠杆又可将光路差放大,从而提高灵敏度。同时,Sagnac干涉仪的相消干涉能抑制某些噪声源,从而提高噪声性能。通过实验仿真,验证了这种方法构建的精密角度传感器具有较高的灵敏度和噪声性能水平。

霍尔传感器在杨氏模量测量中的应用

将霍尔传感器应用于拉伸法测杨氏模量实验之中,不仅实现了力学量转化为电学量测量,提高了测量精度和测量速度,同时与光杠杆法测杨氏模量相比,还实现了动态测量——可以测出金属丝的瞬时微小位移量.这种实验方案也为普通物理实验增加了新的教学内容.

使用PSD位置敏感传感器测量固体材料的杨氏模量

设计了基于PSD位置敏感传感器的杨氏模量测定装置,采用PSD及光杠杆放大系统,测量了加载情况下金属丝的微小伸长量及杨氏模量.采用传感器及放大电路取代人眼与望远镜获取数据,消除了测量中的人为因素影响.

二维微变形测试器

利用光电位置传感器和二维双光杠杆放大 ,能够测量出二维微小距离的变化。

用单片机和涡轮流量计控制液体流量

本文介绍了利用单片机和涡轮流量计提高测量精度的工作原理;硬、软件构成。本装置适用于管道中无腐蚀性液体的测量和控制。

特种动态物位测量方法的设计

在分析国内外各种物位检测方法的基础上,结合工厂实际要求,提出了在特殊工况条件下用应变式传感器测量散粒体颗粒动态物位的新方法.分析了散粒体颗粒动态物位测量的特点,以及当前传统测量方法的存在问题;详细叙述了动态物位分布的数学模型,并以此设计了高精度电阻应变传感器;信号调理采用集成度很高的2B31集成电路,用非常简洁的方法实现了传感信号的调理.应用表明这种方法能较好的解决了特殊工况下散粒体颗粒物动态物位测量的问题.

一种基片式光纤光栅应变增敏传感器

针对传统裸光栅直接粘贴式应变传感器应变灵敏度小的缺陷,提出了一种基片式光纤光栅应变增敏传感器,通过设计杠杆增敏结构的封装基片实现对光纤光栅的应变增敏。该传感器具有较大的应变放大机制,其测量精度与稳定性超过了裸光纤光栅。建立了该传感器的理论感知模型,并进行了与有限元仿真分析。由等强度悬臂梁标定实验可得该传感器实际应变灵敏度为6.122 pm/με,与理论结果和仿真结果一致,且线性度达到0.999 98。通过动态激振实验对该应变增敏传感器的动态响应进行研究,实验结果表明该传感器能够在0~100 Hz范围内保持一致的增敏效果,能够良好的跟踪动态应变。该传感器在大型机械装备的健康监测与故障诊断方面具有良好的应用前景。

基于垂直位移扫描工作的表面轮廓综合测量仪

介绍了一种以保持杠杆处于平衡位置为测量前提,以衍射光栅干涉位移传感器为位移测量系统的表面轮廓综合测量仪.重点论述了该仪器的整体结构,测量原理,以及衍射光栅干涉位移测量系统的工作原理.

利用双光杠杆测量非等截面光纤布拉格光栅传感器的应变系数

使用单个光杠杆监测传感器应变时,传感器两端的被夹持部位受力后易与电子万能试验机的夹持器产生滑移。为了消除滑移影响以提高测试精度,本文使用两套光杠杆建立了测量弹性受力部位呈非等截面的光纤布拉格光栅(FBG)传感器等效应变系数ηεeff的实验测量系统。测试时,将两套光杠杆的平面反射镜分别安放在传感器弹性受力部位两侧的固定端端面上,测量出两个固定端在受力变形后的相对位移和相应的FBG中心波长变化量。然后,使用曲线拟合法和累加均值法对实验测得的数据进行处理来获得ηεeff。建立了仿真模型,得到了ηεeff预估值并与实测值进行了对比。结果显示:实验测得的ηεeff为0.681 7με/pm,精度为0.91%,与仿真获得的预估值0.672 0με/pm相差仅为1.42%。该方法满足了准确测量非等截面结构FBG传感器应变系数的要求。

杠杆式力标准机与称重传感器试验问题研究

称重传感器在现代电子衡器中是核心器件,对传感器进行性能试验的方法和手段,尤其是试验设备手段是保证其性能的必要条件。传统杠杆式力标准机作为一种重要的试验设备手段,一直以来,它的工作效率(加载时间)、设备一次性投入(造价)和准确度等现状,严重影响了使用者的信心。实验研究表明,应用了新技术和先进技术与理念的新型杠杆式力标准机,上述三项性能指标与其它任何形式的力标准机相比,具有更好的效果,完全可以满足称重传感器的负荷特性、蠕变特性、温湿度特性等性能试验的需要。

基于PID温控技术的固体线膨胀系数测量实验

利用PID温控技术,对传统的光杠杆法测量固体线胀系数实验装置进行了改进,提高了测量结果的精确度。

基于CSY-998型传感器研究钢丝杨氏模量

基于传统的用拉伸法测量钢丝的杨氏模量实验,利用CSY-998型传感器平台研究钢丝杨氏模量,一方面是对电桥法中电阻式应变传感器的实际应用,另一方面通过与其它实验方法的比较,对学生拓展思维、创新实验也起到了较好的作用。

新型微梁阵列生化传感器的研制

为了消除单微梁生化传感系统中存在的温度漂移、溶液折射率变化等环境噪声影响,同时实现多种靶标分子的快速并行检测,设计制作了新型微梁阵列生化传感器。利用压电驱动激光束扫描微梁阵列,并通过光杠杆法实时读出微梁弯曲信号,即可得到在微梁表面发生的特异性生化反应的动力学曲线。对250!m间距的两定点的9h扫描实验数据验证了系统光路的稳定性;同时进行了温度激励测试,升温6℃后微梁阵列弯曲信号基本保持一致(误差6.5%),验证了系统检测的可靠性。最后,利用自制毛细管阵列套合修饰装置,成功将克伦特罗抗体修饰到微梁阵列一侧的金表面上,对待测液中10!g/L克伦特罗标样进行了准确检测,验证了此传感系统在生化检测中的实际可行性。