基于含水率补偿模型的柔性温度传感器设计

文中针对柔性温度传感器的测量精度受含水率影响较大的问题,提出一种带有含水率补偿模型的柔性温度传感器设计方案。首先,以石墨烯为导热填料,以聚乙烯醇和丙烯酰胺为基体制备了柔性温度传感器。其次,根据多组含水率条件下柔性温度传感器的实测数据,采用一种改进鹰栖息优化BP神经网络模型对含水率变化引起的误差进行补偿,以提高传感器测量精度。最后,基于STM32单片机及LabVIEW给出测量系统的设计方案,并对整个系统进行调试。结果表明:所提方案可以较显著地降低柔性温度传感器的测量误差,具有准确、可靠、可持续监控等优点。

食品封装机柔性温度控制系统的设计与实现

针对封装机温度控制系统采用常规PID控制时动态和静态性能不能兼顾的问题,设计一种基于S7-200脉冲宽度调制(PWM)技术的精确闭环温度控制系统。分析了PID-PWM技术实现温度控制的原理,通过脉宽调制方式改变蔬菜深加工控制系统中铝箔袋封装机的封口温度和封刀温度控制器的功率,实现对温度的精确控制,并采用高速脉冲输出,尽可能消除了纯滞后时间,提高了系统调节/响应速率。测试运行结果表明:该控制方式使封口温度及封刀温度的控制精度均达到了±1℃,优异于常规PID控制,并已稳定运行于生产中。

基于聚酰亚胺/石墨复合衬底的快速响应MEMS柔性温度传感器

针对现有柔性温度传感器衬底导热慢的问题,为快速监测轴承等曲面的温度,向聚酰亚胺(PI)中掺入3wt%石墨(GR),制备高导热复合材料,得到的GR/PI复合薄膜导热率达到0.777 W·m^(-1)·K^(-1),且具有良好的绝缘性。基于微加工技术,在GR/PI复合薄膜上制备了铂薄膜柔性温度传感器,改善了其动态响应特性,响应时间达到71 ms,优于纯PI衬底上的铂薄膜温度传感器。除此之外,所制备的柔性温度传感器的线性度、灵敏度和测量重复性等电学性能均较好。将制备的柔性温度传感器用于金属轴表面的温度测量,与商用红外摄像仪对比,两者测量值差别较小(±2℃以内)。

织物基底的柔性温度传感器研制与测试

为了获得舒适、亲肤的可穿戴电子产品,将纯棉织物经过一定的预处理后获得柔性基底,在基底上面喷墨打印硝酸银催化剂后,通过沉积镀铜的方法获得铜电极;然后通过点胶的方式将主要成分为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT︰PSS)的墨水打印在基底上的电极之间,得到热敏传感层,从而制备了新型的柔性温度传感器。通过100次的剥离测试,发现铜电极与基底的附着力良好。性能测试结果表明:在35~52℃的温度范围内传感器电极间的平均电阻温度系数在0.02℃^(-1)以上,灵敏度较高,经过1100次的弯折测试后,传感器在该温度范围内依然保持较高的灵敏度。该成果对可穿戴温度传感器的研发有一定参考意义,在医疗、体育等领域的体温实时监测方面有较大的应用潜力。

基于激光诱导石墨烯的柔性超疏水温度传感器研究

体温是人体健康状况的重要指标,柔性温度传感器可以实现长期、远程、实时的体温监测,对于老龄化人口家庭床边监测与疾病早期预警具有重要意义。该文提出一种在聚酰亚胺(PI)薄膜上通过激光直写一步制备三维多孔石墨烯,并同步实现图案化柔性温度传感器的高精度组装方法。该传感器基于蛇形几何结构设计,可以有效抑制弯曲形变的干扰,与人体皮肤共形贴附;疏水二氧化硅封装层的引入能够有效隔绝环境高湿度的影响,并且没有牺牲温度传感性能。该温度传感器具有高灵敏度(TCR=-6.534×10^(-4)/℃)、0.99184的拟合优度、宽检测范围(25~75℃)、高分辨率(0.1℃)和良好的稳定性。采用粘合剂可以与日常生活用品(例如口罩和创可贴)便携集成,实现呼吸频率、体温的实时监测,并通过关节部位体温检测,实现骨关节炎的早期预警,在健康管理与疾病预警方面具有重要应用潜力。

基于柔性电阻式温度传感器的GIS无线测温系统

该文设计并开发一种针对气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的无线测温系统,可对GIS设备的外壳温度进行分布式测量。该测温系统基于柔性铜电阻温度传感器,通过将铜电阻沉积于柔性衬底之上并刻蚀实现。测温系统由沿GIS外壳筒壁周向分布的柔性传感器阵列构成,可良好适应GIS圆柱状外壳曲率并实现分布式温度测量。搭建GIS模拟温升平台对柔性温度传感器和测温系统进行表征,测量温度值与传感器阻值的关系,并对低温区域的非线性特性进行补偿,研究传感器测温区域内的温度分布与变化对传感器性能的影响。结果表明,该传感器可在30~150℃的外壳温度变化区间内实现线性输出,灵敏度约为0.19Ω/℃,能够实现GIS设备外壳温度的分布式测温。

碳纤维温度传感器的感温机理及其应用研究

碳基材料的温度传感机理研究报道中很少讨论碳材料的固有杂质对温度响应的影响,因此选择了杂质和缺陷较多的碳纤维丝束作为研究对象,研究杂质散射机理与其温度响应的关系。基于杂质散射机理和碳纤维的几何特点,分析了碳纤维的感温机理,并提出了相应的温度标定公式,即碳纤维在123.15 K至423.15 K的宽温度范围内,电导G对温度T^(3/2)具有良好的线性响应。两者的变化量可定义为碳纤维丝束温度传感器的灵敏度,此温度传感器的灵敏度可以通过灵活调控碳纤维的几何结构和化学掺杂来改变,这进一步验证了碳纤维的电荷传输行为在123 K~423 K的温度范围都符合杂质散射。此外,结合温度标定公式和无线蓝牙电路,设计出一种响应时间快达0.6 s的便携式柔性温度传感器,可快速、实时地监测人体和环境温度。

基于荧光强度比技术的强抗干扰柔性荧光光纤温度传感器

为提高接触式柔性光纤温度传感器的稳定性和抗干扰性,提出了一种基于荧光强度比技术解调方法的上转换荧光纳米粒子掺杂的柔性荧光光纤温度传感器。稀土离子掺杂的复合柔性光纤受激发射出稳定荧光,依靠上转换纳米粒子热耦合能级对温度的依赖特性,热耦合能级对应的中心荧光峰的强度随着温度的变化而变化。所提柔性光纤温度传感器将掺杂Er^(3+)的热耦合能级对应的中心荧光峰强度的比值作为温度的表征值,且其温度响应表现为热增强型,即荧光强度随着温度的升高而增强。实验结果表明柔性光纤温度传感器表现出强稳定性和强抗干扰性,同时具备良好的柔性和变形能力、高灵敏度和可重复性,最大绝对灵敏度为0.0038℃^(-1)、最大相对灵敏度为1.29%/℃。

汾河二库坝前垂向表层水温变化规律研究

为探究水库垂向表层水温在年、季、日内的变化特征,给库区水体理化性质分析及养殖业发展提供重要参考,以汾河二库为研究对象,于2016年9月至2017年8月在汾河二库使用10 m长的柔性温度链进行自动化表层水温原型监测,分析了表层水温变化特性。结果表明:汾河二库垂向表层水温分布呈现出明显的季节性变化规律,符合分层型水库表温层特征;秋冬季表层水体水温均匀分布,春夏季水面下1~2 m层存在水温突然升高的现象;通过建立回归模型得知,气温与库面水温之间存在良好的线性相关关系;全年整体库面水温最大值出现时间与气温最大值出现时间一致;不同季节气温对表层水温的影响深度不同,气温升高,水温日变幅值越大,影响深度越大。

SBS防水卷材性能及其在1700工程中的应用

概述了适合我国北方地区应用的SBS防水卷材生产工艺、性能、特点及工程应用，并进一步作出技术经济分析。