高频响MEMS石墨烯压力传感器设计

为了满足在恶劣环境下爆炸冲击波压力的测量需求,提出了一种结构为上层“膜+凸柱”与下层“十字梁”的高频响MEMS石墨烯压力传感器。使用ANSYS workbench软件对该结构进行分析,结果表明,其频响为1.34 MHz,在满量程60 MPa情况下,十字梁根部位置处石墨烯的应变最高可达0.259%。最后,使用方块电阻计算方法对石墨烯电阻值进行预估。为高频响石墨烯压力传感器的设计提供了一定的可行性的结构方案。

高频响MEMS压力传感器动态性能研究

面向脉冲型风洞试验设备、大型建筑抗冲击强度试验等特殊环境对瞬态和动态力学量的重大测试需求,高频响MEMS压力传感器的研发已经受到业内广泛关注。论文从器件结构设计、性能模拟仿真、MEMS器件加工工艺及芯片动态性能测试等方面对基于SOI材料的高频响MEMS压力传感器进行了系统研究。首先,论文采用Ansys仿真软件对传感器压力敏感膜尺寸、封装结构及材料参数进行了优化设计;其次采用MEMS工艺实现压力芯片加工,并完成封装结构的制备与传感器整体装配;最后对制备的传感器进行激波管动态性能测试。测试结果表明:传感器的固有频率为222.8 kHz,上升时间约为20μs,可在74 kHz频率内安全工作,此传感器具有冲击信号响应速度快,动态响应频率高特点。

低摩擦高频响变间隙密封液压缸研究

液压缸是液压系统重要元件,其动静态特性直接影响液压系统正常工作性能。由于具有密封件的第一代液压缸摩擦力大、动态性能差,不适应高频工作的液压伺服系统,制约了液压缸向高速方向发展,第二代间隙密封液压缸采用恒间隙密封技术,摩擦力减小,动态响应提高,但容积效率降低。为此,在第一代和第二代基础上,经过多年努力,研发出无密封件并采用压力自补偿变间隙密封技术的第三代液压缸,通过理论分析、数学建模、仿真研究、试验验证及应用,第三代液压缸动静态性能好,容积效率高,工作寿命长,适用于高频响、高速度的液压传动及液压伺服系统。压力自补偿变间隙密封技术可以推广到其他具有微小变形要求的液压元件中,使制造业和液压技术在创新上前进一步。

高频响MEMS压力传感器设计与制备

高频响MEMS压力传感器,常用于各项高速冲击波动态测试,能够完整地呈现和评估测试当场下的动态效果。高频高压高温芯片的加工与刚性封装外壳是高频响MEMS压力传感器的研究难点。文中通过设计仿真、工艺加工试验及封装测试,设计加工出一种齐平式倒装封装的高频响MEMS压力传感器。完成220℃的温度-压力复合场动态性能测试,补偿后的传感器精度可达±1.5%FS,频响可达375.2 kHz。

高频响大行程微位移机构的研究

介绍了高频响大行程微位移机构研究的背景、结构特点、闭环系统的设计，以及在非圆截面零件数控车削中的应用。解决高频响与大行程之间的矛盾是设计微进给装置的关键。笔者采用永磁动圈式直线电机的方式成功地解决了这一矛盾，并在此基础上采用先进的控制策略构成闭环系统，解决了高精度跟踪正弦信号的问题。以此闭环系统为核心设计开发了以加工内燃机活塞及其立体靠模为应用背景的非圆截面零件数控车削系统。该系统现已通过了工厂７２ ｈ 考核，成为了正式产品，为实现非圆截面零件高效、柔性、自动加工做出了贡献。

带蓄能器的长管道高频响阀控系统的动态特性研究

从理论上对带蓄能器的长管道高频响阀控系统的动态特性作了较为深入的分析,并运用MATLAB/Simulink进行时域仿真,得到了一些解决实际问题的有效方法,为今后进一步的研究奠定基础。

基于模态分析的高频响伺服镗刀杆研究

3 000 r/m in下加工椭圆形活塞异形销孔,要求刀杆的进刀频率为100Hz,普通的机械机构难以适应这种要求,提出了一种基于磁致伸缩材料的高频响伺服刀杆结构。以固有频率为优化设计目标,通过对刀杆结构的模态分析,对刀杆结构进行了优化设计。优化设计后的刀杆的各阶频率均远离使用频率,经生产验证,加工效果理想,为异形销孔高速精密加工提供了一条新途径。

高频响电液伺服比例阀发展展望

该文对国内外高频响电液伺服比例阀的发展进行了研究,并针对国外几种不同驱动方式的电液伺服比例阀的工作原理和性能进行了比较。为在工业级液压伺服系统中采用抗污染能力强,运行可靠度高的"高频响电液伺服比例阀"替代"喷嘴-挡板"式电液伺服阀的可能性提供了设计依据。

高频响电液伺服比例阀在轧机液压系统中应用的研究

该文对当前高频响电液伺服比例阀的发展进行了研究,并针对目前多辊轧机主压下装置液压伺服系统广泛采用的"喷嘴-挡板"式电液伺服阀作为伺服控制单元出现的抗污染能力差,易"卡死",维护成本高,系统整体运行的可靠性差等问题,进行了分析研究。提出了采用抗污染能力强,运行可靠度高的"高频响电液伺服比例阀"替代"喷嘴-挡板"式电液伺服阀的可能性。并对由"电液伺服比例阀"做为控制单元,组成的压下装置位置闭环伺服系统进行了数学建模,基于MATLAB\Simulink基础上的仿真与动态特性分析,获得了可行性结论。该项研究对今后板带材轧机压下自动厚度控制系统的设计或改造中采用电液伺服比例阀替代"喷嘴-挡板"电液伺服阀做为控制单元提供了设计依据。对探寻提高轧机整体运行的可靠性和降低运行维护成本具有一定的现实意义。

高频响双向开关式恒流源设计

针对"现有模拟式恒流源只能单向输出且效率低,而已有的数控式恒流源系统复杂、成本高、响应速度又比较慢"的普遍不足,提出了一种新颖的基于模拟PWM控制器的双向高频响开关式恒流源电路。该方案采用了脉宽调制控制器芯片MCP1630和集成功率H-桥L6201P作为核心,由设定输入电压和高边电流采样反馈所形成误差通过MCP1630内PI闭环实现了电流可控调节。实验测试结果表明,该电流源满载输出范围达±2 A,电流调节精度±5%F.S,响应频宽超过700 Hz;该电流源响应快,功耗和成本低,适应于高速双向比例电磁铁驱动要求。

半导体激光器的高频响应特性研究

应用一种新的半导体激光器理论模型—微波等效电路模型来研究半导体激光器的高频响应特性,得出半导体激光器高频响应特性与偏置电流的关系以及各电路参数对高频响应特性的影响,提出了提高半导体激光器高频响应的途径。

一种齐平封装的MEMS高频响压力传感器

设计了一种耐高温、高频响压力传感器芯片,解决了军事爆破工程实际中需要在高温环境中不失真地测量一些变化频率高、压力波形上升快陡的动态压力.基于硅隔离SOI(绝缘体上的硅)技术和MEMS(微型机械电子系统)技术,利用ANSYS对它们进行了量程和固有频率的模拟,并分析计算了加速度灵敏度.对它们进行了齐平结构的封装,避免了管腔效应的影响,得到了一种耐高温、高频响的压力传感器.对其中1 MPa量程的压力传感器进行了动态标定,通过激波管的试验,得到1 MPa压力传感器的响应频率为147 kHz,满足工程实际中的应用.

基于双压电执行器的高频响伺服刀架实现研究

目前应用压电执行器的快速伺服刀架只能提供单向的驱动力,回复时间长,据此提出了一种双压电执行器构造的高频响伺服刀架。采用经典PI迟滞模型和其逆模型分别对2个压电执行器进行建模,在此基础上实现2个执行器的联动控制。为了提高控制精度,对经典PI模型进行改进,使其具有动态和非对称性。有限元软件分析得到该刀架的响应速度为10.21mm/s。最后实验结果表明刀架的响应速度为9.62mm/s。

高频响大行程微位移机构的研究

介绍一种在高精度下兼有高频响和大行程特性的微位移装置。该微位移装置的单项性能指标达到行程２ｍｍ，频响４００Ｈｚ，精度０．３μｍ。这种微位移装置特别适合于非圆截面零件的数控车削。

高频响快速刀具伺服系统的免疫重复控制研究

直线电机伺服系统在高档数控加工机床快速刀具伺服应用中,要求系统对于高频响的周期性输入信号具有较好的跟踪能力,又要对于端部效应引起的周期性负载扰动具有一定的抑制能力。针于这一问题,提出了一种基于重复控制和免疫算法相结合的免疫重复控制策略,设计了重复控制器及免疫反馈控制器,对免疫重复控制与只采用重复控制的方法进行了对比分析。结果表明;所采用的控制方案可以在实现高频响的同时能够很好地抑制系统的负载扰动,对高频周期性输入信号具有较好的跟踪性能,且结构简单、计算量适度。

高频响比例控制阀应用分析

一种在结构、性能、可靠性、价格上界于伺服阀与常规比例阀之间的比较新型的电液控制阀,由于它的频响高于常规比例阀,所以称为高频响比例阀。文中针对钢铁行业现场使用的一种高频响比例控制阀,简单介绍了其设计控制思路、结构原理以及故障分析等。

高频响测力仪固有频率的理论分析与试验

针对现有测力仪固有频率较低而无法准确测量高转速下铣削力的难题,基于附加弹性测力原理设计了高频响测力仪,测力系统的固有频率达到9kHz以上,运用邓克莱法建立了测力仪的简化模型,推导出固有频率的解析式;进行了有限元仿真与模态试验,获得了测力仪固有频率的仿真值、实测值以及振型;最后进行了高转速铣削力验证试验。研究结果表明,该测力仪固有频率的解析值和仿真值略大于实测值,但三者较为接近,测力仪关键结构尺寸与其固有频率密切相关,利用简化模型和有限元法进行高频响测力仪的结构优化设计合理可行,为同类测力仪的结构优化设计提供了参考依据。

利用键合图的高频响插装阀非线性建模方法研究

高频响插装阀在系统频响要求较高的大流量调速系统中应用比较广泛,通过分析二位三通高频响插装阀的工作原理,利用功率键合图建立二位三通插装阀的非线性动态模型,模型输出与实验数据的比较表明,该模型较好地反映了二位三通插装阀的动态特性。

提高高频响比例电磁铁频宽的仿真与实验分析

建立了高频响比例电磁铁的数学模型,并进行实验和仿真,结果表明:限制高频响电磁铁频宽的关键因素是比例电磁铁线圈的电感。通过在放大器中采用电流负反馈和PD校正环节两项措施有效克服了电磁铁线圈电感对比例电磁铁频宽的影响,提高了比例电磁铁的频宽。

直动式高频响比例阀位置控制研究

为了提高比例换向阀的频响和位置控制精度,以直动式电液比例方向阀为研究对象,建立比例阀的非线性数学模型,并结合工程实际,分析比例阀的非线性特性。采用LVDT观测阀芯的位移变化,提出了一种基于前馈补偿的控制方法,并通过AMESim仿真验证该方法的有效性。该控制方法的提出将有助于提高电液比例阀的频响和控制性能,并进一步提升高性能比例阀的生产效率。