三丝结构水平姿态传感器敏感机理的研究

采用有限元法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,计算了在不同倾斜状态下三丝结构敏感元件内的温度场和流场.计算结果表明,加热热电阻丝在敏感元件内形成一定的温度场和流场,倾斜时温度场和流场不再对称分布;在水平状态时两检测热电阻丝处的气流速度相等,两检测热电阻丝的电阻相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两检测热电阻丝处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两检测热电阻丝电阻之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压.有限元计算法为三丝结构气流式水平姿态传感器优化设计开辟了有效的研究途径.     

环境温度对气流式水平姿态传感器灵敏度的影响

采用有限元方法,计算了不同温度下倾斜10°时敏感元件内的温度场和流场,分析和验证了环境温度对气流式水平姿态传感器灵敏度的影响机理。结果表明:随着环境温度的增加,传感器灵敏度降低;反之,随着环境温度的下降,传感器灵敏度提高;倾斜10°时,传感器的灵敏度温度系数为0.55mV/℃。     

气流式水平姿态传感器仿真的优化

利用FLUENT软件,采用功率替代温度的优化方法计算出气流式水平姿态传感器密闭腔体内的温度分布图,分别计算了传感器在不同倾角状态下和不同环境温度下密闭腔体内的温度场分布情况,计算和实验结果表明:气流式水平姿态传感器的两热敏电阻丝的温度差与倾角有很好的线性关系,它们之间的变化率为2.618 3 K/(o);环境温度对传感器的两热敏电阻丝的温度差的影响也是有线性关系的,倾角为24o时它们之间的变化率为–0.135 9K/K,与实验结果有很好的相似度。     

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。     

密闭腔中自然对流气体摆特性的有限元分析

论述了采用有限元法分析密闭腔中自然对流气体的摆特性。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点热源引起的对流场和温度场。结果表明,在浮升力作用下,二维密闭腔中气流的方向总是垂直向上,有摆的特性。密闭腔倾斜时,腔体中各点处的温度分布随倾斜角度而变化,气体摆式倾角传感器就利用这一特性敏感倾斜角度。     

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—FLOTRAN CFD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。     

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。     

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。     

转动腔体中射流特性的有限元分析

论述了采用有限元法分析转动腔体中射流特性。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,腔体静止时,射流速度沿腔体中心轴对称分布,腔体中心轴上的速度最大,两侧流速逐渐减小,近壁处为零;腔体转动时,在哥氏力的作用下,射流中心发生偏转,流场相对于腔体中心轴不再对称分布,腔体中各点处的流速分布随角速度而变化,压电射流角速度传感器利用这一特性敏感角速度。     

气体摆式水平姿态传感器的结构及信号处理

研究了气体摆式水平姿态传感器的工作原理、结构、信号获取电路及补偿技术。采用铂电阻丝作为热源,在密闭腔中使气体产生自然对流,用硬件电路和数字化软件补偿技术提取载体姿态信号并进行处理。研制出测量范围为±45°,非线性度小于1%FS,分辨率小于0.01°的气体摆式水平姿态传感器。