预加张力对电容薄膜真空计感压膜片变形的影响

针对电容薄膜真空计感压膜片在预加张力情况下的均布载荷-挠度特性,选择冯·卡门方程和Beams方程作为感压膜片理论模型,并结合ANSYS Workbench软件中的静力学模块进行非线性有限元仿真分析。结果表明:预加张力对感压膜片挠度的影响十分明显,膜片挠度随着预加张力的增加而下降;随着均布载荷和预加张力的增大,感压膜片挠度下降幅度减弱。同一均布载荷下,预加张力越大,其影响比例越大。当均布载荷不断增加、感压膜片挠度增大,预加张力引起的挠度变化在不断减弱,影响比例逐渐下降;感压膜片受1 Pa均布载荷发生初始变形时,13 MPa的预加张力对膜片挠度影响为93%;当均布载荷超过800 Pa时,预加张力所带来的挠度影响不到整个感压膜片挠度变化的35%;均布载荷为1000 Pa、预加张力为7 MPa时,其影响比例为17.9%。利用实际电容薄膜真空计产品对仿真结果进行了初步验证。

感压膜片预张力对电容薄膜真空规输出特性的影响

电容薄膜真空规中感压膜片在安装时通常须先施加预张力,再固定。为研究感压膜片预张力对电容薄膜真空规输出特性的影响,以现有电容薄膜真空规为对象,基于COMSOL Multiphysics软件,建立有限元模型,得到了不同预张力下输出电容的仿真解,并与理论计算结果进行了比较,分析了预张力对输出电容的影响。同时分析了真空规线性度、灵敏度随预张力的变化规律,并对感压膜片在最大负载情况下的强度进行了校核。结果表明:预张力对真空规的输出特性影响明显,输出电容随预张力的增大而减小,输出电容理论计算值与仿真值基本吻合;预张力越大,真空规线性度越好,但灵敏度越低;当感压膜片预张力为50 MPa时,真空规的线性度为7.3%,灵敏度为0.0433 pF/Pa,通过电路补偿后,可获得较好的线性度与灵敏度;感压膜片最大负载情况下的应力为95.5 MPa,能够满足工作要求。

密封感压膜片用PBO纤维耐高温性能的研究

研究了3种聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维经不同高温处理不同时间后力学性能的变化。纤维表面颜色与结构的变化,以及强度保持率、伸长保持率、质量损失率等重要指标能反映出不同品种的PBO纤维力学性能的差异。结果表明:温度是影响PBO纤维力学性能的主要因素;热处理温度越高、时间越长,纤维颜色、表面结构、力学性能变化越明显;经高温处理的PBO-HM纤维的力学性能较稳定,可以优先考虑作为密封感压膜片的耐高温增强材料。

电容薄膜真空计膜片建模与仿真

电容薄膜真空计包括有两个部分:传感器部分及检测电路部分。传感器内部感压元件是整个真空计的核心部分,该部件的性能优劣直接关系到整个真空计性能的好坏。本文选用恒弹性合金Inconel 600、3J53两种材料为感压膜片备选材料,并依靠有限元分析软件ANSYS进行感压膜片机械属性的分析,通过对两种薄膜材料的挠度、预张力等特性比较后,最终确定Inconel 600材料作为膜片的备选材料较为合适。

基于反射光谱特征辨识的光纤气压与温度集成监测方法

针对飞行器机载环境多参量综合测试需求,研究了一种基于反射光谱特征辨识的光纤布拉格光栅(FBG)气压与温度集成监测方法,给出了基于膜片式结构的双参量传感机理及其理论模型。采用基于耦合模理论的OptiGrating软件,得到不同气压与温度条件下光纤布拉格光栅传感器仿真反射光谱。在此基础上,借助弹塑性和恢复性能优良的平膜片感压机构,构建了膜片式双光纤气压/温度集成监测模型。研究表明,恒温条件下应变传感光纤光栅反射光谱随气压增加而逐渐向短波方向偏移,其中心波长灵敏度约为0.803 0nm·MPa^(-1),且反射谱主峰及其旁瓣峰值均随气压变化呈现良好线性关系;当气压恒定而温度变化时,处于仅感温不受力状态的温度传感光纤光栅反射光谱中心波长灵敏度约为9.39pm·℃^(-1);当气压与温度交叉变化时,能够实现对变温条件下的微小气压变化实时监测。传感光纤光栅受非均匀应变效应反射光谱存在一定啁啾现象,其反射光谱旁瓣峰值波长随环境温度、气压变化均会发生偏移,具有良好线性关系,且在不同气压下反射光谱对应的同一阶数旁瓣峰值幅度相等。该研究能够为航空航天器系统多物理参量在线综合测试提供有益帮助。

差压式密度计在选煤厂中的应用与改进

针对差压式密度计易受安装位置及所测量流体周围波动的影响而产生零点漂移的问题,设计并改进了差压式密度计旁路安装管路,对于减少冲击所引起的误差、防治堵塞管道和提高膜片使用寿命,效果非常显著;提出利用数字平滑滤波算法对采集信号进行滤波处理,在不影响测量精度的前提下,提高了差压式密度计的稳定性。实际应用结果表明,改进后的差压式密度计的可靠性、稳定性和精确度均能满足实际应用要求。

Fiber Bragg Grating Pressure Sensor Based on Corrugated Diaphragm

A kind of fiber Bragg grating pressure sensor based on corrugated diaphragm is proposed. The relationship between the central wavelength of reflective wave of FBG and pressure is given, and the expression of the pressure sensitivity coefficient is also given. Within the range from 0 MPa to 0.3 MPa, the experimental pressure sensitivity is 7.83 nm/MPa, which is 2 610 times than that of the bare fiber grating. The experimental results agree with the theoretical analysis. It is indicated that the expected pressure sensitivity of the sensor can be obtained by optimizing the size and mechanical parameters of the corrugated diaphragm.