基于微纳光纤谐振环的温度传感器研究

该项工作制作并验证了基于微纳光纤结型谐振环的高灵敏度且扩大测量范围的温度传感器。在微纳光纤谐振环中产生多个模式并参与谐振,多个模式谐振的光谱相互叠加,形成带包络的游标光谱。通过提取游标光谱的包络线,实现高灵敏度的温度测量,灵敏度高达-10 nm/℃。但计算得到利用游标光谱时的温度测量范围仅约为4℃。为解决测量范围过小的问题,将包络光谱与单一频率组分对应的谐振光谱相结合,使测量范围扩大至约20℃。相比于单一频率组分对应的谐振光谱,利用游标包络光谱实现了灵敏度约1600倍的放大。该方案利用游标效应提高温度测量灵敏度的同时,利用单一频率组分对应的谐振光谱扩大了游标光谱的温度测量范围,提高了传感器的性能和实用性。

固体三芳基硼-相变材料可调比率荧光温度计

温度响应相变材料(PCMs)的微区黏度和自由体积等性质在熔点附近会发生可逆且快速的变化,这种变化可以放大荧光探针的响应性.本文合成了2个对高黏度具有比率响应发光的新型三芳基硼化合物4-(1-{4-[双(4-溴-2,3,5,6-四甲基苯基)硼烷基]-2,3,5,6-四甲基苯基}哌啶-4-基)吗啉(MPDB1)和4,4-({[(4-溴-2,3,5,6-四甲基苯基)硼烷二基]双(2,3,5,6-四甲基-4,1-亚苯基)}双(哌啶-1,4-二基))二吗啉(MPDB2),并将其与相变材料结合,制备了高灵敏度比率荧光温度计.由于化合物的高黏度响应性质,其在相变材料中的温度荧光响应范围低于体系熔点,因此得到在量程范围内为纯固体的相变材料荧光温度计,具有良好的加工性.作为黏度探针,一取代的MPDB1的荧光响应范围为100~3000 mPa·s,灵敏度高;而二取代的MPDB2则在100~46000 mPa·s的黏度区域有荧光响应,覆盖范围广.作为温度探针,MPDB1-聚乙二醇20000(PEG20000)体系的荧光温度响应区间为-10~50℃,最大相对灵敏度(Sr)为3.5%(10℃),绝对灵敏度(Sa)为4.6%(30℃),灵敏度较高,且其温度测量范围可以通过取代基数目和选用不同熔点的聚乙二醇介质调整,具有较强的适用性.

超声波燃气表在宽温度范围下的计量性能试验研究

超声波燃气表是利用超声波在流体中传播特性测得流体流量,是成为新一代主流的燃气流量计量产品,其中,燃气表的温度适应性是衡量计量性能的重要项目。该项目通过试验研究,分析了其在温度范围(-25~55)℃的示值误差的计量性能。结果表明:该燃气表在高温和低温环境下的计量性能虽存在一定程度的变差,但仍满足1.5级要求,且其换能器组件的技术水平仍有较大提升空间。

高温熔体粘度测量方法研究进展

粘度的测量在很多领域起着重要的作用,尤其是对于高温熔体粘度的测量,选择合适的测量方法对于熔体流变特性的研究以及工业生产的指导至关重要。目前,已有文献中关于高温熔体粘度测量方法的介绍不够清晰和全面,如基本原理介绍模糊、使用温度范围和测量精度缺失,且未充分阐述各种粘度测量方法适用于哪些具体类型的高温熔体。研究将基于现有粘度测量方法,对常见的毛细管法、振荡法、落球法、旋转法在高温熔体粘度测量领域的研究进展进行讨论,并对特殊的平行板法和吊丝法进行详细的分析和对比,同时引入了测量高温熔体粘度的新方法—热台观察法。在此基础上,综合分析对比了每种测量方法的基本原理、测量温度区间和精度范围。最后,指出目前高温熔体粘度测量方法主要存在的问题,并对未来发展和探索方向进行展望。

新型输电线夹在线测温系统

输电线路是电力系统的重要组成部分,而输电导线接头温度过高会影响电网的安全稳定运行,因此对输电导线接头温升进行在线监测,并在接头达到临界温度时及时采取应对措施具有十分重要的意义。为此,提出一种新型输电线夹在线测温系统,以有效、便捷地对输电导线故障进行监控。该系统除具备测温、无线通信及远程预警等功能外,还具有集成度高、体积小、可带电安装等特点,对提高作业效率,降低电网运行风险具有重大意义。

曝光一定时单相机辐射测温范围的影响因素分析

针对单相机单波长测温和比色测温过程中测温范围较窄的问题,以单波长测温过程为基础,推导了相机传感器动态范围和工作波长对单相机测温范围影响的理论公式,并对波段选取过程中的影响因素进行了分析。理论分析结果表明:相机动态范围和波长的选取限制了一次曝光时测温范围的最大跨度值,在相机传感器唯一确定时,相机动态范围一定,根据波段选取原则选定工作波段,选定估计温度范围下限之后,由公式即可确定待测温度上限,再根据实际测温范围调整波段和估计测温下限;配合调节曝光及光圈,充分利用相机传感器的全动态范围,可实现单相机辐射测温法中宽温度范围的测量。此外,通过涡流加热实验和熔池温度场测量实验对上述影响因素进行验证,选取更优波长和更优曝光时间,可提高单次测温跨度至少40%,为单相机测温技术的具体实施提供技术参考。

基于TOF测量的红外光电测距传感器研制

为了满足智能设备的高精度、无接触、远距离测量需求,研制了基于TOF测量原理的红外光电测距传感器。设计了基于IO_LINK的单总线通信系统和基于MCU的数据处理系统。对距离值和温漂进行标定,采用环境光补偿方法改进光路结构。验证了IO_LINK单总线系统和MCU数据处理系统的稳定性及室外工作的可靠性。

矿用非接触式红外测温仪

为了满足煤矿井下测温需求,设计了一种基于红外技术的非接触式矿用温度测量仪。由于环境温度和距离对红外测温影响较大,系统采用DS18B20测温模块测量环境温度,超声波测距模块测量距离,通过数据分析得出环境温度和距离对红外测温的影响,并对测量结果进行修正。系统采用两级保护,温度超过第一级预设值发出报警信号,超过第二级预设值自动断电,以保证安全。同时,系统采用激光定位系统,方便测量和安装。

DS18B20的液体温度测量系统设计

针对液体运输过程中对温度的特殊要求,设计出了一套专门针对运输中液体温度监测的智能测温系统.该系统具有很好的防腐蚀、防潮、防油的特性,很好地应用了温度传感器DS18B20的单总线特性,实现了实时测温并显示温度等多项功能,具有结构简单、测温精度高、应用面广等特点.

宽量程fA级电离室电流测量

针对辐射探测中电流电离室输出电流十分微弱,且电流范围较宽,模拟电路处理困难,难以达到精确测量等问题,设计了可检测nA级到fA级的宽量程电流电离室微弱电流计。提出了以高精度前置放大电路、高分辨率模数转换为基础,从电气隔离、恒温控制、电磁屏蔽等方面,解决模拟处理电路微弱信号易受温度漂移、湿度、电磁干扰影响等问题的方法,从而提高了测量的分辨率。经验证,测量的分辨率达到±1 fA。

温度对相位法微波测距测相精度的影响研究

测相精度直接影响相位法微波测距的测距精度;为提高测相精度,基于晶振的温频效应,理论分析了温度对测距载波频率稳定度的影响,根据调频原理,分析了载波稳定度对相位差测量结果的影响;推导得到了温度影响相位差测量结果的解析式;为了验证理论分析结果,设计了温度对相位差测量影响的实验装置,进行实验验证;实验结果表明,温度是影响微波测距载波频率稳定度的关键因素,测相结果与温度呈近似3次函数关系,实验结果与理论分析定性相符。

一种大量程SOI压阻式压力传感器（英文）

对传统的SOI压阻式压力传感器进行了结构优化。目的是提高灵敏度,以满足在高温环境下大量程压力测量的实际需求。通过力学性能模拟,采用浅凸台结构来提高灵敏度和测量范围。分析并模拟了凸台厚度和形状对灵敏度的影响。得到了适合高温工作的掺杂浓度,压敏电阻的尺寸,金属引线的材料和布局。电阻放置在(σl-σt)最大的区域以保持灵敏度和线性度。采用U形电阻补偿在浅凸台制作过程中的工艺偏差对灵敏度的影响。有限元分析(FEA)表明,优化后的芯片结构可以测量10 MPa范围内的压力,灵敏度高达86.6 m V/(V·MPa),非线性误差在0.1%以下。和其他文献报道的大量程压力传感器相比,浅凸台芯片结构灵敏度和过载能力优异。

基于波段带宽的谱段测温法的测温范围分析

基于窄波段内普适性的线性发射率模型,将三波长(单色)辐射温度测量拓展到谱段辐射温度测量。在谱段测量中,为实现非失真的有效测量,文中结合传感器的动态范围及最低灵敏度等特性参数,考虑多路信号的耦合关系,讨论了有效温度测量的相应限制条件。从而针对具有已知辐射物性的被测物体,通过数值模拟给出谱段测温的有效测温范围相对于传感器的波段带宽的变化趋势。理论上明确了实现有效温度范围测量对传感器的波段带宽的要求。文章分析将为辐射传感器的设计提供必要的理论指导。

一种高精度超声测距系统的设计

介绍了超声波测距的原理,分析了超声波测距产生误差的原因,设计一种高精度超声测距系统。提出通过确定回波前沿以计算渡越时间,实时测量环境温度修正超声波传播速度,以提高超声波测距精度的方法。在此基础上,设计了超声波测距系统的硬件和软件。实验结果验证了本系统具有精度高的优点。

基于AT89C52的超声波液位测量系统设计

为了克服超声波液位测量系统中环境温度波动对系统测距造成的误差，提高超声波液位测量的精度，系统以单片机AT89C52为主制核心，以DS18820为温度测量模块来补偿超声波随温度变化而引起的波速变化，将测得的温度与时间代人相应公式，即可求得当前液位，最后通过LCD显示出来。系统主要包括硬件和软件2部分。经实验表明：系统测量范围在0．02～4m，测量精度0．01m，符合实际需要。

宽量程高精度铂电阻温度变送器设计

论述了基于铂电阻的二线制宽量程高精度温度变送器的组成、原理、软硬件实现方案。变送器采用"A/D+微处理器+D/A"的设计方法,通过建立温度与电流的对应表,采用查表法和线性插值法的线性化处理方法,实现13～330 K的温度测量,系统测量绝对误差小于0.4 K。

非线性灰度变换算法在红外测温系统中的应用

在红外测温系统中,针对传统线性灰度变换带来的测温误差,提出一种非线性灰度变换方法。该方法以探测单元非线性响应模型为基础,建立了非线性响应输出灰度值与温度值的计算公式,以解决输出动态范围小,线性灰度变换带来的测温误差大的缺点。理论分析表明:非线性灰度变换算法能够有效提高红外成像系统的测温精确度,在实际工程中具有较大的应用价值。

线性灰度变换算法在红外测温系统中应用

热成像测温系统中,提出用线性灰度变换的方法,解决信号源动态范围大,而显示输出动态范围小的矛盾。不仅使图像丰富清晰,通过相应的公式可非常简单的计算出温度,而且图像存储后还可进行后期温度分析。对这种方法的不足也做了分析,并提出了解决方案。

自燃煤矸石山表面温度场红外三维模型构建

使用红外热像仪探测自燃煤矸石山表面温度时,获取的热红外影像缺乏与之对应的空间信息,难以进一步分析其温度场信息,精确探测着火点,为解决该问题,利用近景摄影测量的方式获得煤矸石山表面的空间信息,将其与煤矸石山表面温度融合得到自燃煤矸石山的温度场信息,并利用ArcGis软件构建其红外三维模型。通过实验验证了该方法具有可行性,并进行了误差分析。研究结果表明,该方法得到的三维模型点位误差在0.07m范围内,可以满足实际煤矸石山表面着火点探测的需求。

密闭腔内毫秒级传热中内壁温度的软测量

密闭腔工况在工业、国防上有着广泛的应用和更广泛的发展前景,实现其内壁温度的测量具有重要的意义。在分析机 理的基础上,采用软测量的方法,对密闭腔内毫秒级传热中内壁温度的测量进行了研究,获得了温度软测量的模型及相应的 解法。实例表明:采用软测量方法,选择变化缓慢的温度为二次变量,并利用给出的软测量模型与解法,可以实现密闭腔内毫 秒级传热中内壁温度的测量。