基于静电传感器阵列和位置指纹的绳状流定位方法研究

由于气固两相流动的复杂性,燃煤电厂一次风管道内煤粉颗粒在管道内分布非常不均匀,尤其在绳状流情况下,颗粒聚集成束并在管道内剧烈摆动,为了实现绳状流质量流量的测量,可先对绳状流进行定位。提出基于静电传感器阵列和位置指纹的绳状流定位方法,通过有限元仿真获得方形管道四壁上静电电极的空间灵敏度,以电极对的相对空间灵敏度为特征、位置坐标为标签构建位置指纹数据库,并使用支持向量回归算法建立定位模型。在重力输送实验台上模拟绳状流进行实验验证,结果表明:在管道处的定位误差最大,当信号时间长度为0.2 s时最大定位误差为4.11 mm。所提出的定位方法有利于消除绳状流位置变化引起的质量流量测量误差。

基于阵列式静电传感器的密相气力输送煤粉颗粒运动特性分析

首先运用有限元法系统分析了阵列式静电传感器灵敏度的分布特性.然后在密相气力输送实验装置上,利用阵列式静电传感器和电容层析成像(ECT)技术获得了不同表观气速(5.7,6.9,8.1 m/s)下的静电输出信号和管道截面的煤粉分布图像.结合ECT成像结果,利用FFT变换和近似熵方法分别得到阵列传感器输出静电信号的频谱特性和近似熵值.结果表明:随表观气速增大,输送管道内颗粒速度增大,并且稀相区颗粒径向速度波动明显;浓相区的近似熵值一直大于稀相区的近似熵值,并且随两者之差的减小,ECT成像图表明此过程煤粉分布更均匀,输送悬浮性越好.

阵列式静电传感器灵敏场分布特性

粉体的气体输送过程中,颗粒的荷电包含了粉体速度、浓度及颗粒尺寸等大量信息,阵列式静电传感器是获取这些信息的重要手段,但由于静电传感器灵敏场的非均匀性,流型变化会给测量造成较大的误差。该文基于点电荷思想建立了阵列式静电传感器的三维静电场数学模型,并应用有限元法系统地分析了阵列式静电传感器的结构参数(包括电极的长宽尺寸、屏蔽罩的长度和半径,绝缘管道的厚度等)对传感器灵敏场分布特性的影响。最后结合理论分析和实验,证实了模拟结果的准确性,从而为实现阵列式静电传感器的优化设计提供了理论依据。

阵列式静电传感器结构设计与优化研究

气固两相流广泛存在于自然界和工业生产过程中,利用阵列式静电传感器感应成像系统可以对两相流的流型、截面分布等信息进行可视化监测,进而得到其流动特性、运输效率、安全状况等情况,对于两相流体的理论研究以及相关生产过程的安全化、高效化和实时控制等具有重要意义。本文提出了一种新型的阵列式静电传感器结构,通过有限元方法分析静电传感器敏感场特性,进而验证传感器的结构参数对测量结果的影响;建立了两相流流动的仿真模型,通过对比传感器不同结构参数下的敏感特性,对相关参数进行优化,对提高静电成像系统的成像精度与准确度具有重要意义。

基于阵列式静电传感器的气固两相流流速检测

流动速度是反应气固两相流流动情况的重要参数之一。为了实现气固两相流流动速度准确而方便的检测,根据静电感应原理,设计了新型阵列式静电传感器,在分析了传感器电荷信号产生机理的基础上,设计并开发了微弱信号处理电路,搭建了用于气固两相流流速检测的重力输送实验装置。通过互相关算法得到了固体颗粒流动平均速度,与其他相关测量装置比较,该装置能够稳定、准确的实现气固两相流流速的检测,同时,更便于现场使用安装。

阵列式静电传感器的频率特性分析

研究了应用于气固两相流流动参数检测的阵列式静电传感器频率特性，建立了阵列式静电传感器的数学模型，定义了动态灵敏度，应用数值模拟结合实验的方法得到了阵列式静电传感器的轴向灵敏区域和频率响应特性。结果表明：传感器近极片的轴向灵敏区域最小，中心轴向处的灵敏区域最大；空间频率分布为距极片越近，频带越宽，峰值频率越大；速度越大频带越宽，峰值频率越大；极片越长，信号的频带越窄；得到了粒子速度、灵敏区域长度和峰值频率3者之间的关系。

阵列式静电-电容传感器灵敏度特性研究

结合静电和电容传感技术各自的特点,提出了阵列式静电-电容传感器用于气固两相流中固相颗粒的局部速度、局部浓度以及局部流量测量。利用静电极片阵列与电容极片阵列获取管道内颗粒的速度分布与浓度分布,进而计算出颗粒的局部流量。该阵列式传感器参数测量的准确性直接取决于它的空间灵敏度分布特性。对静电极片阵列和电容极片阵列的灵敏度特性进行了研究。首先,建立了静电极片阵列的三维静电场模型,通过有限元法分析静电极片阵列的结构参数(电极长度、电极覆盖角等)对传感器灵敏度特性的影响;然后根据电磁场理论建立电容极片阵列的数学模型,并对其进行数值计算,研究管道厚度、管道介电常数、电极覆盖角等参数对传感器灵敏度特性的影响;最后搭建了传动带装置进行了实验研究,实验结果证实了模拟结果的准确性,为阵列式静电-电容传感器的优化设计提供理论依据。

航天器高压太阳电池阵列ESD检测用柔性天线传感器

为完善地球同步轨道(GEO)航天器静电放电(ESD)风险评估手段,文章根据空间ESD辐射电磁波频带特性,利用三维电磁场仿真软件ANSYSS HFSS,采用矩形贴片天线等效技术、梯形地平面技术和CPW馈线指数渐近线化技术开展航天器高压太阳电池阵列ESD检测用柔性天线传感器研究。采用聚酰亚胺(PI)作为柔性天线基底,其厚度为0.28 mm;柔性天线在弯曲半径分别为100、300、500 mm以及不弯曲条件下,300 MHz~2 GHz频带范围电压驻波比(VSWR)小于3,其中在650 MHz~2 GHz频段范围VSWR小于2。通过搭建的ESD模拟试验平台对传感器的电磁脉冲(EMP)信号检测性能进行实测分析,结果表明传感器能够有效地检测到高压太阳电池阵列表面的ESD EMP信号,具有用于航天器ESD故障预警的潜力。

静电传感器测量固体颗粒质量流量实验研究

航空发动机气路和排放尾气中固体颗粒物的监测有助于提高相关设备故障的识别和预警能力。采用3种不同形式的静电传感器测量方形管道中固体颗粒质量流量,并对其测量准确度进行了对比分析。3种静电传感器在4种输送气流速度和4种固体颗粒质量流量组合成的16种工况下测量了稀相固体颗粒的静电信号,并利用静电信号强度和固体颗粒速度进行了全工况固体颗粒质量流量标定。实验结果表明:方环形静电电极的平均测量偏差最大,侵入式条状静电电极阵列在质量流量较低时的测量偏差最小,非侵入式条状静电电极阵列在质量流量较高时的测量偏差最小。

引信MEMS静电探测器阵列设计(英文)

引信可以利用空中目标运动产生的静电场信息对目标进行探测,而MEMS的特殊性能非常适合于引信静电探测器的设计。在引信有限的体积内布设MEMS静电探测阵列,通过对目标静电场信息进行检测,可以获得目标的位置和速度信息。本文运用表面加工工艺设计了一种MEMS薄膜电极的垂直振动式电场传感器阵列。介绍了该电场传感器探测单元及阵列的结构、组成及工作原理,说明了该器件的加工工艺。通过MEMS静电探测单元的空间布阵,研究了引信MEMS静电探测阵列对目标定位的原理,推导了目标定位的公式,使用MEMS静电探测阵列探测了目标的静电场,实现了对目标位置的定位。

电流检测式静电探测器的信号特征及阵列模型

阵列方法广泛应用于遥感遥测等众多领域的定位问题上。在静电探测器阵列系统中 ,利用平面传感器将静电信号转换为电流信号进行检测的电流检测式静电探测器具有其独特的信号特征 ,具备构成阵列模型的基本条件。经实验证明针对静电传感器的定位阵列模型方法可行。分布式静电探测器阵列定位系统在不改变系统的硬件条件和资源配置的情况下 ,大大提高了系统的定位精度 ,降低了静电探测系统的误差。

基于阵列式静电传感器的自相关颗粒速度测量

对用于气固两相流颗粒速度测量的阵列式静电传感器输出信号进行自相关分析,获得了自相关谱线中渡越时间与颗粒速度的关系,并在重力输送实验台和浓相气力输送装置进行了实验验证,最后分析了采样频率对速度测量结果的影响.理论与实验结果表明:静电信号自相关函数的渡越时间与颗粒速度成线性关系,在合理选择采样频率的前提下可准确获得颗粒流动平均速度。

基于广义矢量模式匹配的静电层析成像新方法

在分析静电层析成像原理及其正、逆问题的基础上,针对静电层析成像系统传感器获得的独立电荷测量数据少的问题,提出了基于广义矢量模式匹配的图像重建算法。该算法作为一种迭代算法,是基于输入向量与解向量之间的夹角为最小的目标准则,在迭代过程中无需设置任何经验值就能稳定地重建图像。Mathematica仿真结果表明,广义矢量模式匹配算法与线性反投影(LBP)算法和迭代Tikhonov正则化(ITR)算法相比,在图像误差和图像相关量参数方面均较为优越。

基于EMD降噪的燃烧器火焰静电信号能量熵分析

采用灵敏度高、结构简单、环境适应性强的非侵入式静电传感器阵列测量甲烷及生物质火焰的能量变化特性。基于经验模态分解的降噪方法对测量信号进行去噪处理,以获得信号的能量熵用于表征火焰中带电颗粒运动复杂度。实验中对甲烷-空气预混和扩散火焰以及甲烷助燃生物质火焰进行测量。研究结果表明:甲烷扩散火焰带电颗粒运动复杂度随燃料流量的增大而增大,相同甲烷流量下,空气流量越大预混火焰颗粒运动复杂度越高,生物质火焰中带电颗粒运动复杂度比气态甲烷火焰的高,火焰中部带电颗粒运动复杂度最高。

基于静电互相关灵敏度加权的气路碎片监测

由于静电传感器阵列(ESA)安装位置及电极数目受到工作环境限制,导致航空发动机故障预测与健康管理(PHM)系统的线性独立测量信息数较少。针对此问题,提出了一种基于静电互相关(CC)灵敏度加权的气路碎片监测方法,在同一电极数目的条件下利用互相关聚焦原理有效增加了能够表征不同敏感区域的测量信息。在此基础上设计了8电极ESA,建立了不同电极对的互相关灵敏度分布,并以获取的16个相关速度值对其进行加权计算,计算结果反映了带电碎片的速度和位置信息。带式静电实验装置和颗粒落体实验装置的实验结果验证了所提方法的有效性,对单颗粒与多颗粒的监测结果和实际分布的平均相关系数分别达到了0.668与0.652,提高了PHM系统的监测信息量和稳定性。

基于非接触式静电传感阵列的二维流化床气泡参数测量

实现流化床内气泡参数实时在线测量与表征,对深入了解流化床内气固流动特性以及反应过程调控具有重要意义。提出一种非接触静电传感阵列的气泡参数测量方法,通过静电传感器结合互相关法测量气泡上升速度,进一步利用气泡流经传感器的时间差,可获得气泡直径。开发了非接触式多路检测系统,并在二维流化床上开展了气泡特性实验研究。结果表明:静电传感器阵列结合互相关技术可实现在流化床内气泡上升速度、直径的同时测量;不同工况下,二维流化床中气泡的流动特性基本满足Davidson半经验公式,气泡的上升速度与流化风速及气泡直径的平方根成线性关系。非接触静电传感阵列对气泡流动不产生干扰,在表征流化床内部气泡流动特性方面具有重要的工程应用价值。

日本产综研利用MEMS技术实现静电传感器的小型化

日本产业技术综合研究所开发出了基于MEMS(微电子机械系统)技术的静电传感器,并在"日本NanoMicroBusiness展"(东京有明国际会展中心,7月5日闭幕)上进行了展示。传感器部分安装有借助悬臂悬浮的微小电极。带静电荷的物体靠近传感器后,微小电极的电位就会发生变化,根据这一变化就能测出静电容量。试制的传感器部分的尺寸约为数mm见方,可轻松实现阵列化。使用实现了阵列化的传感器,还能测量静电的表面分布。

基于LSTM神经网络的流化床干燥器内生物质颗粒湿度预测

生物质作为一种储量丰富、环境友好且易于获取的可再生能源,日渐成为能源研究利用领域的热点。生物质湿度是影响生物质利用效率的关键因素,因此干燥是生物质利用之前的必要步骤。流化床由于其良好的传热传质特性,在干燥过程中得到了广泛的应用。为了实时监测生物质颗粒的干燥过程,利用弧形静电传感器阵列,结合用于时间序列建模的长短期记忆(LSTM)神经网络,实现了流化床干燥器内生物质颗粒湿度的预测。在实验室规模的流化床干燥器上进行了多工况实验获取训练和测试数据,通过模型参数优化确定了LSTM模型。通过与标准循环神经网络(RNN)模型的预测结果的对比表明,LSTM神经网络模型的平均相对误差较小,能够较为准确地预测流化床干燥器内生物质颗粒的湿度。

循环湍动流化床颗粒的局部平均速度在线测量系统

为满足循环湍动流化床(circulating turbulent fluidized bed,C-TFB)颗粒流动速度在线测量的迫切需求,基于阵列式静电传感器,设计了一种颗粒局部平均速度测量系统,并在C-TFB冷模装置上进行速度测量试验.测试结果表明:系统能够实现C-TFB颗粒局部平均速度在线准确测量;在一定条件下,颗粒流动稳定性随着C-TFB床高的下降而下降.

光电摄像器件的现状与动态

本文综合报导了近几年国际上(主要指美国和日本),在摄像光电器件的新发展。主要介绍了固体摄像器件CCD、MOS、CSD、CPD、SIT以及SBI RCCD等器件。讲述了它们的主要技术性能的发展。例如对分辨率、集成度(微型化),均匀性、噪声、动态范围和性能价格比等技术性能提供了许多具体数据,并作了些比较。同时也对原来长期使用的真空摄像光电器件的新发展作了介绍。无论对开发研制器件还是器件应用的工程技术人员都是很有价值的参考资料。