介质与静压对激波管校准压阻式绝压传感器动态特性的影响

激波管通常用于动态压力传感器的校准，压阻式绝压传感器在激波管校准过程当中，会出现谐振频率等动态性能指标随着激波管静态压力环境、气体介质变化而改变的情况，影响传感器动态特性的校准。基于压阻式传感器的工作原理，对传感器的敏感膜片结构进行了机理分析，建立了膜片结构与校准环境中介质和静压关系的动态模型；通过ANSYS与SIMULINK软件开展了数值模拟验证工作，模拟结果与理论推导一致。通过激波管校准实验验证了气体介质与静压的影响关系，结果表明:传感器的谐振频率与静压间存在非线性关系，并且随着敏感膜片径厚比的增大而显著增大；系统阻尼比大小与气体介质有关，随着气体密度的降低而升高；传感器的灵敏度与气体介质和静压无太大直接关系。在使用激波管校准压阻式绝压传感器时，应当考虑介质与静压参数对校准结果的影响。     

碳压力传感器的初步实验研究

实验确定出在冲击压力12～91千巴范围内一种碳压力传感器的压阻曲线:P(千巴)=-140.71[(△R/R_o)+7.91(△R/R_o)~2+27.67(△R/R_o)~3+38.72(△R/R_o)~4+20.87(△R/R_o)~5]与锰铜压力传感器比较,碳压力传感器有较大的压阻系数在12千巴压力下,约大一个数量级:在91千巴压力下,约大三倍。碳压力传感器的这个特性,使其在低压力下的应用,具有一定的优越性。     

应变式压杆压力传感器在冲击波载荷测试中的应用

在近区爆炸冲击波载荷测量中,压电式压力传感器因上升时间短且强度高的高频压力脉冲作用而可能产生疲劳和过载失效。本文根据应力波在细长圆柱弹性杆中的传播特性,设计了一种应变式压杆压力传感器,当圆柱杆的一端受到压力波作用时,产生的弹性应力波沿杆轴向传播,通过测量杆的轴向应变可计算出杆中传播的应力波,从而得到作用在杆端的压力波。为了检验压杆压力传感器的性能,采用一个厚壁圆柱形爆炸容器,并将传感器安装在容器壁面不同位置上,测量中心装药产生的爆炸冲击波载荷,经反复试验,结果表明这种传感器性能是稳定可靠的。     

高g值加速度传感器的标定

利用Hopkinson压杆装置,采用石英晶体片压力传感器对高g值加速度传感器进行了标定,并给出了加速度传感器灵敏度系数的标定公式。实验结果表明,本文中研制的利用石英晶体片压力传感器对高g值加速度传感器进行标定的实验装置可满足标定的精度要求,而且整个校准系统结构简单,易于操作。     

容器内爆炸多传感器测试系统的原理设计与应用

为对炸药爆炸进行测量和监控,出于安全以及测试方便考虑,试验需要在爆炸容器中进行。由于测试任务的需要,试验中使用的传感器的类型及数量较多,包括各种压力传感器、应变传感器以及爆速传感器等,因此构建一个多传感器的测量系统就显得十分重要。文章给出了试验容器的基本结构,介绍了钢筒内化爆试验爆炸冲击波压力测试系统的原理设计与应用,构建了传感器、起爆和同步触发、爆速监测以及数据采集存储几个主要部分组成的测试系统,并对系统几个主要组成部分进行了详细的阐述。压杆测压解决了高压测量中的测量困难以及传感器使用效率低的问题,取得了良好的实际应用效果。     

晶体压杆式压力传感器的理论分析和实验研究

一般晶体压杆传感器的可测时间间隔均受压杆长度限制,为了解决这一根本问题,本文对晶体压杆的动力特性,特别是应力波在晶体压杆中的传输规律进行了理论分析和实验研究。研究结果表明,就晶体片与压杆的匹配问题而言,单纯考虑声阻抗匹配与否是不够的。为了获得正确的压力波形,就必须把晶体与压杆看作两个弹性振动系统,来研究它们的相互作用。根据这一分析,我们提出了晶体压杆传感器的设计原则和改善传感器性能的几种方法。给出了性能较好的传感器设计:上升前沿小于2微秒,噪声比为±5%,测量范围0.1公斤/厘米~2至数百个大气压,其最大优点在于测量时间间隔不受压杆长度限制。      

晶体压杆传感器的动力特性

为了获得设计晶体压杆传感器的正确原则,本文对晶体压杆的动力性质进行了实验研究。研究的结果表明,就晶体与压杆的匹配问题而言,单纯考虑声阻抗匹配与否是不够的。为了取得正确的压力波形,就必须把晶体与压杆看作两个弹性振动系统,来研究它们的相互作用。根据这一分析,我们提出改善传感器性能的几种方法。经过实验,证明这些方法是有效的。      

一种新型的接触压力传感器

利用碳材料的压阻效应,研制开发了一种新型的接触压力传感元件碳膜压力传感器,可以直接用它来定量测量两接触体间的接触压力．文中对接触压力传感器的压力电阻（σ－ΔＲ／Ｒ）关系进行了标定,测定了铁基形状记忆合金管接头与被连接管间的接触压力．经与光力学一有限元数值分析混合法结果进行比较后表明;这种新型的碳膜式接触压力传感器性能稳定,操作简便     

超音速气流中贴压电层的功能梯度材料混合板的颤振分析

基于复合材料薄板理论和有气流偏角的气动压力的一阶活塞模型,建立了超音速气流作用下上、下表面粘贴压电层的功能梯度材料混合板的气动弹性力学模型;用Galerkin法求解并分析了气流马赫数、气流偏角、压电层预加电压、热环境等因素对混合板固有频率和颤振临界速压的影响。结果表明:混合板的固有频率随马赫数和温度的升高而降低,随气流偏角的不断增加而呈现波动现象;通过调整压电层的预加电压可以提高混合板的颤振临界速度。     

A MODAL TESTING METHOD FOR CANTILEVER BEAM1)

基于欧拉-伯努利梁理论得到悬臂梁自由振动的振型函数。通过数值计算得出实验用的悬臂梁前五阶振型的节点位置及其与梁长的比值。考虑传感器对悬臂梁固有频率的影响,建立梁-传感器模型进行仿真分析并得出悬臂梁前五阶固有频率。基于节点位置和测点位置,在实验中选择激励点。将具体实验的结果与梁-传感器仿真模型结果进行对比,通过前五阶固有频率的误差分析,发现仿真分析结果与实验结果误差最高为 1.3%。研究完整地叙述了悬臂梁的模态测试流程,可为工程技术人员的模态测试起一定的指导作用。     

一种悬臂梁模态测试方法

基于欧拉–伯努利梁理论得到悬臂梁自由振动的振型函数。通过数值计算得出实验用的悬臂梁前五阶振型的节点位置及其与梁长的比值。考虑传感器对悬臂梁固有频率的影响,建立梁–传感器模型进行仿真分析并得出悬臂梁前五阶固有频率。基于节点位置和测点位置,在实验中选择激励点。将具体实验的结果与梁–传感器仿真模型结果进行对比,通过前五阶固有频率的误差分析,发现仿真分析结果与实验结果误差最高为1.3%。研究完整地叙述了悬臂梁的模态测试流程,可为工程技术人员的模态测试起一定的指导作用。     

硅集成式压力传感器设计和使用中的几个主要技术问题

本文根据测量爆炸冲击波中对测压传感器的要求,提出高频动态硅集成式压力传感器结构及封装方式。在对动态试验的记录波形进行分析比较中,发现高频硅集成式压力传感器桥臂电阻阻值对记录波形响应的影响。进而对桥臂电阻阻值参数的选择提出见解。文中还叙述了传感器安装条件和为消除在化爆中观测到的干扰波形而对传感器结构做的改进。     

一种测试压力传感器容腔动态特性的简易方法

本文介绍了一种压力负阶跃的简便发生方法来得到压力传感器容腔的动态特性。用撞针击刺一个充满空气的薄膜球,使薄膜球爆破,压力突然回零。带有管道一腔室的压力传感器与该薄膜球相连,通过动态应变仪,在SC—10型光线示波器上可以得到相应的回零过渡过程曲线。对于不同的传压管径、传压管长度和腔室容积,得到不同阻尼的衰减振荡曲线以及过阻尼时呈单调衰减的回零过程曲线。对实验曲线进行数据处理,求得对应的频率特性,从而可以得出该容腔在各种不同幅值误差要求下的使用频带。     

CRH3动车组高速出入声屏障时压力场特性的试验研究

在某铁路特大桥声屏障试验段,布置超低压压力传感器阵列,采用自主研发的压力采集系统,测试获得了CRH3动车组以时速300km/h～350km/h往返行驶进出声屏障时的压力时程曲线。采用双线性插值方式,得到了压力传感器阵列布置区域的动态压力场。通过测试得到了压力场高低压区的形状、相对于声屏障的位置、高低压区的距离间隔等。分析了头波和尾波最大正、负压力值的差异。基于头波和尾波的压力场,得到压力场的最大正、负压力值与车速的平方近似成线性关系。研究结果可为声屏障的结构设计提供基础载荷数据。     

高浓度固液两相流压力测量

本文介绍了确定水煤浆流动阻力的试验装置,应用膜片或传压器的传感器,可用来测定高浓度固液两相流压力。     

共振射流及其在水力采煤中的应用

本文利用流体阻抗法对几种常见管系提供了求其固有频率的分析和计算方法。在此基础上,设计了一种产生共振射流的适用装置,并对所产生的共振射流的结构及其打击效果进行了一系列的试验研究。瞬态压力测试表明,共振射流具有强烈的压力脉动特性,在喷咀处共振射流的峰值压力可比压力平均值提高一倍左右,而且理论预测的管系固有频率与实测的结果基本一致;高速摄影结果表明,共振射流是由一串前峰粗大而又密集的液珠所组成的。最后又通过测试其冲击压力和进行实际的切割煤样的试验,证明共振射流的打击力与打击效果都比普通连续射流提高一倍左右。因此,共振射流在水力采煤中的应用是有其优越性的。     

S型测力传感器的动态特性与标定

本文对 S 型测力传感器的动态特性进行了研究。采用模态分析测量技术,测定了传感器的固有频率、模态质量、模态刚度、模态阻尼和阻尼比,并以动画形式显示了其主振型.作出激振力与传感器应变片输出信号的传递函数幅频和相频特性曲线,可简便地确定传感器工作频率范围及相应的误差。     

考虑表面效应的双层圆板的自由振动分析

考虑微生化传感器中谐振器的结构特点,基于Kirchhoff薄板理论与表面弹性理论推导了考虑表面效应的双层圆板的自由振动方程。使用伽辽金法得到了近似解。分析了硬化与软化表面效应与表面残余应力对双层圆板固有频率的影响。结果表明,与已有简化的单层圆板模型相比,现有考虑表面效应的双层板模型会得到与之不同的固有频率。随着板厚与上下两层板厚度比的变化,单层板模型预测的结果会比实际值偏大或者偏小,将无法为传感器膜片的研究与设计提供准确的理论值。对具有双层结构的传感器膜片的理论研究,使用现有模型得到的结果更加准确。     

压力传感器中压力阶跃的传播特性与稳定时间分析

本文对压力阶跃在压力传感器中的传播特性作了进一步的分析与讨论,並且提出了压力阶跃在压力传感器中传播所需的稳定时间与测量精度之间的关系,这为压力传感器的正确设计提供了理论分析的依据。     

导电混凝土传感器的热变形与机敏性研究

摘要 本文设计了具有不同灵敏度的水泥基传感器。测试了传感器的热变形特征与机敏性规律。验证了传感器埋入混凝土进行结构变形检测的可行性。热膨胀系数测定实验发现：与传统认为的受热膨胀不同,添加了碳纳米管的传感器具有热胀-热缩特性。通过对比传感器单独加载与埋入混凝土中加载,发现了大掺量的碳纳米管传感器的压阻效应更易受到混凝土干缩应力的影响。在荷载作用下,传感器的压阻效应会发生变化：压缩应变导致导电填料间距减小致使传感器电阻率减小;微损伤的产生导致导电填料间距增大而致使传感器电阻率增大。两者的竞争机制形成了水泥基传感器压阻效应的非线性特征。本文根据实验结果和电子跃迁的隧道效应理论,建立了水泥基传感器的压阻模型。