差动电容敏感式力学传感器的信号提取电路

通过对加速度计的研究,开发了一类利用差动电容敏感的力学传感器的信号检测电路.在电路中给出了所使用的电子元器件,并进行分析求解,给出了电路的输出电压和传感器信号拾取电容变化量之间的正比例关系.经过实验测试,当电容变化0.01 pF时,就有10 mV的输出电压.故该电路可以检测微弱电容的变化,特别是电容变化量为0.01~1.00 pF的小电容变化.

压电射流角速度传感器敏感机理的有限元分析

采用有限元法分析了压电射流角速度传感器的敏感机理。利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时二维腔体中由喷嘴喷出气体的流场。结果表明,腔体在静止状态下,气流速度相对于腔体中心轴对称分布,两热电阻丝处的气流速度相等,两热电阻丝上的电流相等,电桥电路输出为零;在有角速度输入时,射流速度相对于腔体中心轴不再对称,两热电阻丝处的气流速度之差随着角速度而变化,引起两热电阻丝上电流之差也随之变化,电桥输出一个对应于角速度的电压。有限元计算法为压电射流角速度传感器的优化设计开辟了有效的研究途径。

一种旋转载体用角速率传感器模型

提出了一种利用旋转载体自身的旋转作为驱动,从而敏感旋转载体横滚或俯仰的角速率传感器模型,并运用陀螺力学理论建立传感器的动力学方程、求得解析解,对传感器进行动力学误差分析。

气体摆式倾角传感器敏感机理的有限元分析

解释了气体摆式倾角传感器的敏感机理。采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中两点热源引起的对流场。计算结果表明:在水平状态时,两热源处的气流速度相等,两热电阻丝上的电流相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两热源处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两热电阻丝上电流之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压。有限元计算方法为气体摆式倾角传感器的优化设计,开辟了一条有效的研究途径。

压电射流角速度传感器的软件补偿技术

介绍了压电射流角速度传感器的软件补偿技术,给出了压电射流角速度传感器的温度补偿和线性补偿的原理和程序。通过合理选择单片机,利用数据插值和查表相结合的方法,实现了传感器的温度补偿和线性补偿,实验结果表明,经过软件补偿后传感器的非线性度从2%减低到0.5%,工作温度范围从0～45℃拓宽到-40～+55℃。 此种补偿方法,简单易行,对于其他类型的传感器,只要其重复精度足够高,该技术具有普遍意义。

气体摆式两维倾角传感器的结构与信号处理

介绍了气体摆式两维倾角传感器的敏感原理即气体摆倾角敏感原理,并对两维倾角传感器的敏感元件结构设计方案进行了分析。分析了气体摆式两维倾角传感器的基本原理,在此基础上,研究了克服影响传感器性能的环境因素的方法,给出了一个详细和优化的解决方案。最后通过对实际制作的两维倾角传感器进行的测试表明,该文介绍的气体摆式两维倾角传感器的非线性度可小于0.2%,分辨率小于0.03°,工作温度得到扩展。

环境温度对气流式角速度传感器灵敏度的影响

采用有限元方法,计算了不同温度下敏感元件内的温度场和流场。结果表明:在输入恒定角速度时,敏感元件内的温度场和流场随环境温度发生变化,温度增加,在两个检测热电阻丝处的气流速度之差减小,检测电桥输出电压减小,传感器灵敏度降低;温度下降,在两个检测热电阻丝处的气流速度之差增加,检测电桥输出电压增加,传感器灵敏度增加。当输入角速度为20°/s时,传感器的灵敏度随温度平均变化率为0.0336mV/(°)·s–1·℃–1。

全方位气体摆式倾角传感器的结构原理

介绍了全方位气体摆式倾角传感器的敏感原理,并对几种敏感元件的结构设计方案进行了详细的分析。在影响传感器主要性能的基础上,比较了不同敏感元件的优劣,找出最合适的敏感元件结构设计,最后通过对实际制作的全方位倾角传感器进行测试,表明所介绍的全方位气体摆式倾角传感器的灵敏度达到0.1°,方位角测量范围达到360°,倾斜角度测量范围可达到25°,达到了预期的设计目的。

消除环境温度对倾角传感器性能影响的方法

在气流式倾角传感器的研制过程中,环境温度对传感器性能有不可忽视的影响。根据气流式倾角传感器的敏感机理和流动相似律,设计了一种温度补偿电路,使环境温度与传感器内部热源温度之差保持不变,从而消除环境温度对传感器性能的影响。试验结果表明,这种方法能够实时地对气流式倾角传感器进行补偿,有效地消除了环境温度对气流式倾角传感器性能的影响。

加速度对气体摆式倾角传感器影响机理的探讨

解释了加速度对气体摆式倾角传感器的影响机理。采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同加速度作用下传感器敏感元件内的温度场和对流场。计算结果和实验数据表明:加速度作用于气体摆式倾角传感器与倾角作用于气体摆式倾角传感器类似,同样会改变两热源处的气流速度之差,引起两热电阻丝上电流之差的变化,电桥输出一个对应于加速度的电压。

测量压电式微压传感器灵敏度的新方法

研制了一套压电微压传感器的性能测量系统，它采用均匀声腔硅油介质中传播的声波作为压力源，标准传感器和被测传感器同时接收波动声压，比较两传感器的输出，测定被测传感器的灵敏度及频响。实验测试了3只压电式微压传感器，结果表明：传感器的灵敏度平均为3．0mV／Pa，工作频率为20～2000Hz，灵敏度随频率波动小于0．5mV／Pa，灵敏度重复偏差小于0．24mV／Pa。

压电石英加速度传感器稳定性研究

分析了加速度传感器的量程、分辨率及晶体相关参数与传感器输出稳定性的关系,测试了不同环境状态下石英晶体谐振器的频率稳定性和加速度传感器的稳定性。试验结果表明,环境因素对石英晶体频率稳定性和石英加速度传感器稳定性有不同程度的影响,传感器稳定性的理论计算值与实测结果一致。

压电谐振式力传感器响应时间的研究

在分析传感器响应特性的基础上,得出了阶跃输入时,压电谐振式力传感器在不同状态下的输出响应,分析了响应时间与敏感头的固有频率ω_n、阻尼比ξ、输出误差带2△y 及灵敏度之间的关系。研究表明：给定传感器的输出误差带后,在轻度欠阻尼状态下传感器响应时间最短,增大敏感头固有谐振频率能提高传感器的响应速度,但会降低灵敏度,调整敏感头的结构,可使传感器的响应满足要求。

旋转载体用角速率传感器

设计制作了一种旋转载体用角速率传感器,该传感器利用旋转载体自身的旋转作为驱动从而敏感旋转载体横滚或俯仰角速率。建立传感器的动力学方程并求得解析解,得到输出电压和传感器敏感质量摆角的关系。实验表明,利用该传感器可以敏感旋转载体的横滚或俯仰角速率。

动态气流式倾角传感器的结构及信号处理技术

采用热敏电阻作为热源和敏感元件,在密闭腔中使气体产生自然对流,利用硬件电路和软件补偿技术将运动载体的姿态信号提取并进行处理。研制出测量范围为±30°、非线性度小于1%FS、分辩率小于0.01°、响应时间小于80 ms的动态气流式倾角传感器。

抗加速度干扰的气流式水平姿态传感器的研究

提出了一种能够抗加速度干扰的气流式水平姿态传感器。根据气流式倾角敏感元件和气流式倾角敏感元件的输出特点,建立了抗加速度干扰的数学模型;根据抗加速度干扰的数学模型,设计了抗加速度干扰的程序,实现了载体振动、角振动和摇摆等在运动状态下抗加速度干扰的目的,抗加速度干扰能力在95%以上。该传感器不仅能够进行静态倾角测量,而且能够抗动态情况下加速度对摆式倾角传感器的干扰。

提高压电射流角速度传感器性能的途径

报导了提高压电射流角速度传感器性能的途径.通过改进结构和工艺提高了压电射流角速度传感器的零位重复性、稳定性,减低了交叉耦合.实验结果表明:零位重复性从原来的0.2(°)/S提高到0.1(°)/S,交叉耦合从原来的2%减小到1%.

谐振式力传感器敏感结构的研究

利用材料力学及弹性力学法 ,对石英晶体谐振式力传感器的悬臂梁结构进行了研究 ,得出了双梁单岛及三梁单岛悬臂梁结构的力转移系数 ,在与实验结果进行了比较后证明 。

压电谐振式水平姿态传感器研究

介绍了利用石英晶片频率的力敏效应制作的水平姿态传感器及其敏感头的结构。分析了敏感头结构参数与传感器的标度因数、线性度等技术指标的关系,并指出了该传感器需要进一步研究的问题。目前,压电谐振式水平姿态传感器样机的分辨率优于0.001 4°,在2°的范围内,标度因数达1.60 Hz/5″,非线性度不大于0.13%。

数学式压电石英姿态传感器的研究

叙述了数学式压电石英姿态传感器的结构原理与性能。介绍了敏感元件的设计方案 ,设计制作了弹性敏感质量体 ,有效地提高了石英晶体的抗过载能力和抗冲击能力 ;设计制作了结构简单 ,密封效果良好的双劈形挤压密封腔。试验表明 ,采用这种结构形式的姿态传感器 ,其分辨率优于 0 .0 0 14°,非线性度为 0 .13% ,密封腔漏气率小于 2× 10 - 1 1 Pa· m3/