科氏质量流量计非线性振动特性研究(英文)

科氏质量流量计(Coriolis mass flowmeter,CMF)当测量管振动幅度较小时,一般被认为是线性系统,但CMF输出信号频谱中具有倍频成分。结合CMF传感器的数学模型,在适当简化测量管边界条件的情况下,建立了考虑非线性因素和外部激励的直管型CMF测量管运动方程,并运用Galerkin方法对运动方程进行离散处理,由离散后的结果可以看出,系统含有多组非线性影响因素成分。针对测量管的闭环谐振和标准正弦信号受迫振动,分别采用激光测振仪对其振动状态进行测量,测量结果均含有非线性因素成分,证实了非线性分析的准确性;针对测量管的不同振动幅度进行了测量精度实验,验证了测量管振动幅度越大非线性影响越严重。理论分析结果和实验结果对CMF性能的进一步提高具有指导意义。     

单直管科氏质量流量计结构研究

科氏质量流量计是一种高精度的适应范围很广的流量计，通过检测管子上两路振动信号的相位差，就可以算出流经管道的质量流量。本文分析了影响流量计性能和精度的因素，从结构设计的角度提出了改进的方法，并给出了几种解决的方案。     

微传感器最新发展

近年来，微传感器受到国际传感技术界的广泛关注，本文介绍十多个微传感器，包括三轴加速度计，单，双轴加速度计片，表面微机械陀螺（角速度传感器），微惯性导航系统，微磁通门传感器，磁阻传感器，纳米皮拉尼压力传感器，微科氏质量流量计，毫米波图像传感器，GPS手表（1cm^3)，二氧化碳传感器和微/超微角位移传感器，文事简要介绍它们的基本结构。敏感机理，特点等，从中可以看出微传感器已成为传感技术中有重要应用前景的组成部分。     

直管式科氏质量流量计最佳测量点分析

根据振动理论，分析了直管式科氏质量流量计的最佳理论测量点；由于实际工程中必须考虑噪声条件，而在噪声环境中通常采用信号的最大似然估计算法，所以本文仿真了不同信噪比条件下的信号检测，结果表明最佳测量点同环境的噪声有关，并给出了不同信噪比条件下直管式科氏质量流量计最佳测量点。该结果同实验数据基本吻合。     

基于数值理论与拓扑优化下电阻式应变传感器灵敏度的研究

对于电阻式应变传感器,灵敏度是衡量传感器测量精度的重要指标之一.对现有电阻式应变传感器结构进行优化使其灵敏度提高,从而可提高电阻式应变传感器测量精度.首先利用WorkBench有限元软件和数值理论,计算电阻式应变传感器的灵敏度理论值,接下来基于拓扑软件以质量降低50％ 和最大应力不超过材料许用应力为约束条件进行拓扑优化...     

易燃毒性气体检测电路设计

从TGS813气敏传感器灵敏度特性出发，给出了采用该传感器检测易燃毒性气体，消除传感器离散性、非线性影响的检测电路设计方法。     

流量计开发和使用中的若干问题

1引言差压式流量计作为流量计的一种形式,已经有了很长的历史。随着现代高科技的发展,以及其它原理的流量计的出现,有人认为差压式流量计是一种过时的流量测量技术。这种看法是很盲目的。为解决不同条件下,满足不同要求的流量测量问题,至今已经发展了利用各种物理原理、种类繁多的流量计——差压式、速度式、涡轮式、流体振荡式、超声波流量计、电磁流量计、科里奥利(科氏)质量流量计等等。高科技的发展在流量计上的体现,往往集中在电子(例如变送器等)、微型计算机、通信以及相应的软件等方面。这些方面的发展确实取得了长足的进步,大大促进…     

单直管科氏质量流量计--壳体振动的动力补偿减振

消除壳体振动的影响是单直管科氏质量流量计的关键技术。采用独立激振的补偿管,在一定的激振控制条件下,可以平衡测量管对壳体的作用力,从而达到降低壳体振动的目的。本文从理论上分析了补偿管的设计要求及对补偿管的激振控制条件,并用实验进行了验证。     

KMI集成转速传感器的原理以及在齿轮流量计设计中的应用

转速测量是常用的测量参数,KMI15传感器具有灵敏度高、测量范围宽、抗干扰能力强、外围电路简单等优点,是传统的分立式转速传感器的升级换代产品.本文着眼于集成转速传感器KMI15在齿轮流量计设计中的典型应用.     

提高膜片式F-P腔光纤压力传感器灵敏度的试验研究

膜片式F-P腔光纤压力传感器是基于法布里-珀罗干涉原理,采用微电子机械系统(MEMS)技术加工而成。在实际应用中,不同的测试环境对传感器灵敏度的要求各不相同,如果针对不同灵敏度,分别采用MEMS工艺批量化生产,则会造成生产成本过高,经济化效益降低。本文利用湿法腐蚀的方法对传感器进行膜片减薄试验,在一定范围内提高了传感器的压力灵敏度,从而满足了不同的测试需求。膜片减薄后,传感器的灵敏度可达34.2 nm/kPa,压力标定曲线的线性度为0.9997,传感器的非线性误差为0.05%,能够实现0~120 kPa(绝压)范围内压力的准确测量。     

新型速率和加速度传感器

美国联信航宇公司正就客户对它研制的一种适用于惯性测量装置的新型数字式速率和加速度传感器的兴趣进行调研。这种仍处于研制初期的传感器采用科氏(Coriolis)加速度来测量速率。每个采用微机械加工称为FIX(微型)Sciras的硅科氏传感器包含两个作为单块结构一部分的加速度计,这两个加速度计以恒定频率的幅值抖动来感测科氏加速度。三个传感器以正交方式安排可精密测量三轴的线加速度和角速度。据公司称,若采用直接数字接口,传感器及转换精度为每小时几度。     

电感传感器系统性能影响因素研究

电感位移传感器常用于高速高精光束定位装置等精密测量领域,为了提高电感位移传感器的性能,需要研究电感传感器灵敏度、线性度、分辨率、带宽的影响因素。针对不同电导率大小的衔铁对电感灵敏度的影响关系问题,建立了涡流效应的变压器模型,结果表明：电导率越高的衔铁,其灵敏度越小。分析了激磁频率的选取原则,并推导了电感、电阻的分开测量计算方法。为了确定基于数字锁相放大器解调的位移分辨率与带宽的关系,建立了基于数字锁相放大器解调的测量误差模型。设计了差动电感传感器的位移检测系统,实验结果表明：在带宽为1kHz、总量程为1mm时,经过三次正反行程循环测量,灵敏度为6.888V/mm,重复性达到0.275%,位移分辨率达到26.40nm。经过三次样条平滑非线性补偿后,线性度可以达到99.93%。在相同量程与带宽内,分辨率、线性度优于部分国内外性能较好的传感器。     

直管式科氏质量流量计的1种新型结构

叙述了1种直管式科氏质量流量计的新型双管结构。它克服了以往采用双检测管结构存在2管特性不一致而引入附加误差的缺点和单管结构存在壳体振动引起阻尼误差的缺点。文中对新结构的原理和具体实现方法作了详细介绍，并且新的双管结构已被实现，取得了很好的性能。     

直管式科氏捏流量计的1种新型结构

叙述了１种直管式科氏质量流量计的新型双管结构。它克服了以往采用双检测管结构存在２管特性不一致而引入附加误差的缺点和单管结构存在壳体振动引起阻尼误差的缺点。文中对新结构的原理和具体实现方法作了详细介绍，并且新的双管结构已被实现，取得了很好的性能。     

基于Laguerre函数的高压力非线性传感器补偿研究

针对高压力传感器线性化输出的结果不准确的现象,研究了具有针对性的Duffing非线性系统。用传感器的输出数据作为补偿器的输入,传感器的输入数据作为补偿器的输出,进行基于Laguerre函数的非线性动态补偿器的设计研究。该方法无需知道传感器的非线性阶数,对于外界干扰有较强的抑制作用,对于时延对象也具有一定的优势。利用该补偿器对传感器进行动态补偿,将补偿结果与阶跃响应输出进行对比,结果表明该非线性模型补偿的有效性。     

智能冲板固体流量计的研制

智能冲板固体流量计由测量传感器和显示控制器组成。本文简述了冲板流量的工作原理，测量传感器的显示控制器的构成及流量计的工作程序框图。     

梁-膜结构微压传感器研制

由四个弹性梁和一个刚性中心膜构成的梁-膜结构,具有平面应力集中效应,与一般的结构相比,这种膜片在受到微压时即产生较大的应力集中,使传感器在测量微压时有较高的灵敏度,它的特别的结构能解决一般结构膜片在很薄时由膜应力和弯曲应力产生的严重的非线性。介绍的这种双面腐蚀形成的梁-膜结构的硅压阻式微压传感器的设计就是采用这种应力集中原理,芯片结构的力学特性分析及样件测试结果表明,这种结构的微压传感器具有较高的灵敏度和较低的非线性,成功地实现了对微小压力的测量。利用有限元仿真计算对用于100Pa压力测量的梁-膜结构硅压力传感器的结构参数进行优化,并对芯片版图设计、制作工艺技术和传感器的特性等问题进行了讨论。     

MEMS惯性测量组合的整体误差建模与标定

对微机电系统(MEMS)惯性测量组合(MIMU)的主要误差项进行分析,提出一种针对MIMU整体的误差补偿模型,模型囊括MEMS惯性传感器自身的零漂、互耦、标度因数非线性等误差,以及传感器安装误差、系统电路漂移等.根据模型设计整体标定和补偿方法,并用最小二乘法系统求解模型中的69个误差系数,避免单一传感器误差补偿的片面性.针对MEMS传感器明显的温度非线性,利用分段补偿的方法将所研制的MIMU的全温范围分成3段,分别求解各分段误差模型的误差系数进行补偿.经实验论证,该方法能有效地抑制多种误差项对MEMS传感器精度的影响,使MEMS陀螺和加速度计的精度提升1-2个数量级.     

静电负刚度谐振式加速度计的非线性振动特性研究

为了进一步探究微机电系统(MEMS)传感器领域中静电力对非线性振动的影响,以静电负刚度谐振式加速度计(ENSRA)为研究对象进行动力学建模和实验分析.基于哈密顿原理建立了ENSRA机电耦合的非线性振动动力学模型,分析了其高阶非线性刚度的来源,并结合实验现象探究了MEMS传感器中静电力对器件非线性振动的影响,得到了驱动力与静电力对高阶非线性刚度的一般关系.经过开环扫频实验表明,当驱动力从100mV降低到60mV时,非线性振动优化了49％,当调谐电压从10V降低到6V时,非线性振动优化了44％,输出非线性降低了将近4个数量级,器件整体性能大幅提升,有效改善了二阶非线性刚度项导致的谐振器刚度软化和谐振峰的左偏现象.     

航空用磁致伸缩油量传感器的研究与设计

飞机油箱剩余油量的精确测量是项很复杂的工作。它涉及到液位测量，飞行姿态误差修正，气压和温度引起的燃油密度的变化对测量影响的修正，油箱形状和结构的不规则带来的高度一体积一质量关系的非线性等诸多因素。本文着重介绍了将磁致伸缩传感技术应用到油量测量中重要的环节——液位测量中的原理及传感器结构，应用该方法可使液位测量的精度得到很大提高，为后续误差修正和数据处理打下良好的基础。