水下壁面剪应力传感器温控标定装置研究

新型壁面剪应力传感器的出现为河口海岸工程中水下壁面剪应力的准确测量提供了新的方式。热式壁面剪应力传感器受环境温度影响显著，相关传感器的研究与应用需要准确的标定。本文基于宽扁管道内壁面切应力与沿程压力梯度的关系，研发了一种具有温控功能的水下壁面剪应力传感器静态标定装置，可实现不同水温条件下的壁面剪应力输出。该标定装置可提供的最大水温在35℃。最后通过对MEMS柔性热膜式壁面剪应力传感器在不同水温条件下的静态标定实验，确定了不同水温条件下传感器的标定系数，结果表明标定系数B与水温呈线性相关。     

MEMS 壁面剪应力传感器阵列水下标定实验研究

壁面剪应力的精确测量对于研究水下物体边界层流动、寻求有效的减阻增效措施至关重要。MEMS 壁面剪应力传感器的标定首先是最基本的静态标定,其决定了其测量的精度和数据的可信度。本文在分析已有标定方法的基础上研发1种新型水下壁面剪应力给定装置,并采用数值方法计算分析不同流速下的壁面剪应力给定条件,进而设计壁面剪应力传感器静态标定方案,开展了一种 MEMS 热膜式壁面剪应力传感器阵列的水下静态标定实验,获得了各传感单元的标定系数。     

水下平板壁面剪应力MEMS测量研究进展

围绕水下平板壁面剪应力测量进行了一系列的试验测试研究工作，包括MEMS壁面剪应力传感器标定、平板模型设计、微弱信号测量系统开发、平板边界层参数估计与CFD仿真分析以及近壁面速度剖面LDV测量等。对于速度为0.2~0.7m/s的来流，基于MEMS传感器阵列对水下壁面剪应力进行了测量，同时使用LDV进行速度剖面测量，并通过对速度剖面的拟合求解出平均壁面剪应力值。通过比较可知，MEMS测量结果、LDV速度剖面法拟合结果和经验公式计算结果三者一致性较好，相互之间差别在5%以内。     

水下MEMS壁面剪应力传感器标定不确定度分析研究

针对MEMS壁面剪应力传感器进行了标定及其不确定度分析工作。标定基于压力梯度法，使用扁平校验水槽作为主要的试验装置。测量不同壁面剪应力下的MEMS输出电压信号，通过最小二乘拟合可获得标定系数。反复进行壁面剪应力及电压测量，同时查找相关产品说明书获得壁面剪应力及标定系数的不确定度。试验结果表明，剪应力测量的相对扩展不确定度小于7%，且外流速度越大，剪应力测量的不确定度越小，因此扁平校验水槽能够提供较高精度的剪应力输入；电压测量的相对扩展不确定度小于7%，且外流速度越大，电压测量的不确定度越小，因此传感器能够可靠地用于流体壁面剪应力的测量；标定曲线具有合理的形态且拟合相关性较高，因此标定公式具有较好的可靠性。     

热膜式剪应力传感器在破碎波作用下的应用初探

破波区床面剪应力的正确认知对于揭示海岸泥沙输运以及地貌演变的机理具有重要意义。波浪破碎以后带来的紊动和涡旋会对床面剪应力产生显著的影响。采用MEMS柔性热膜式壁面剪应力传感器在波浪水槽中开展了破碎波作用下的床面剪应力测量应用测试。实验结果表明该壁面剪应力传感器可以应用于破碎波作用下的床面剪应力测量。在破波点之前可以根据近底流速辅助该传感器判断床面剪应力的方向。床面剪应力在波浪破碎之前变化较为平缓,在波浪破碎之后床面剪应力的波动和极值都会增大。斜坡上沿程最大床面剪应力均值的极值出现于卷破水舌入射点之后。     

柔性热膜剪应力传感器水下测量温度修正

柔性热膜微传感器应用于流体壁面剪应力测量时,流体温度对传感器输出有很大影响,因此有必要对工作在非标定温度下的传感器输出信号进行修正补偿。重点研究了水下测量时传感器输出与水温的关系以及温度修正方法。通过分析传感器过热比和流体物理性质与温度的相关性,建立了流体温度与传感器过热比和标定系数的函数关系。在此基础上,提出了一种用于水下剪应力测量的温度修正方法,可以有效减小水温对传感器输出的影响。经实验验证,该方法可以使工作在25℃、28℃水温环境下的传感器输出值与其20℃标定值的相对误差从23.7%和37.1%回落到0.82%和0.83%。     

微机电系统磁场传感器信号处理电路研究

介绍了一种微机电系统(Micro-electro-mechanical system,MEMS)磁场传感器微弱信号处理电路的设计,该处理电路是MEMS磁场传感器的重要组成部分,该电路由放大电路和滤波电路构成。对设计的处理电路进行模拟分析和实验测试,处理电路性能良好。外接MEMS磁场传感器后对传感器性能进行测试,传感器的电流-电压特性以及磁场-电压特性符合最初的设计要求,灵敏度可以达到14mV/mT。实验表明该电路对输出信号进行了放大,并有效地抑制了噪声,且有良好的灵敏度。     

热敏式壁面剪应力微传感器技术研究进展

基于MEMS技术的热敏式微传感器为壁面剪应力的测量提供了重要手段。本文介绍了国内外热敏式壁面剪应力微传感器技术的研究发展现状，重点从硅基和柔性聚合物基2种结构角度，对其工作原理以及不同热敏式微传感器的结构、关键工艺和性能测试进行了分析。     

壁面剪应力标定方法研究综述

流体壁面剪应力的标定是实现该类传感器测量的前提。本文介绍了目前主要的3种壁面剪应力静态标定方法和2种动态标定方法，研究了剪应力基准发生原理、标定装置组成及适用范围。归纳总结了各类标定方法的优势与缺点，为壁面剪应力传感器标定方法的合理选择提供参考。     

底层隔板法壁面剪应力测量技术研究与发展

介绍了机械式底层隔板测量流体壁面剪应力的基本原理。重点阐述了基于微机电系统（MEMS）的微型底层隔板的集成化结构及其工作原理,介绍了其研究发展及测试应用情况。最后,简要分析了常规剪应力微传感器在高温测试方面的弊端,并结合已有高温摩阻测试研究,提出了未来壁面剪应力测量技术的发展方向。     

3 kVA高频软开关航空静止变流器并联模块研究

采用公用电压外环方案，实现了三台1KVA基于频零电压开关航空静止变流器模块的并联输出，三台航空静止变流器模块均为电压，电流双环控制，通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电在及频率，同时产生统一的模块电流给定信号，各并联模块工作电流跟踪模态，从而实现各航空静止变流器模块的均流并联，该并联方案仅有一条均流控制线连接且无须外加均流控制电路，不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路，具有简单可靠，均流精度高，体积小，重量轻和组合方便等优点，可以有效地提高航空静止变流器的可靠性，可扩展性及可维护性。     

四桥臂三相逆变器的PWM控制

四桥臂三相逆变器的结构，其三相负载可以是平衡的或不平衡的，线性的或非线性的，由于第四桥臂的加入，控制变得非常复杂。本文分析了三相逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。讨论了中点电压这个关键量。分析了该技术电压利用率不高的缺点，提出谐波注入法解决了该缺点，谐波注入法可以输出幅值更高的基波，同时谐波不会影响输出电流，文中提出了一种新的PWM控制方案，该方案电压利用率高，并能带任意负载载。仿真和实验结果证实了该方案的可行性。     

基于HCNR201的信号测量电路的研究

现代测控系统常用弱电信号控制强电,电气隔离至关重要。针对目前电气隔离器件状况,提出基于高精度线性光耦HCNR201的电压、电流测量电路。实验结果表明:电路稳定性好、线性度高。     

基于时间触发的精简串行总线技术

针对事件触发机制应用到小型分布式测试系统中,存在控制命令复杂、需要主控制器的不足,提出一种基于时间触发的精简串行总线技术。详细分析总线系统的组成、信号线定义、总线系统基本特征、数据格式以及总线系统的时分多路访问(Time division multiple access,TDMA)通信控制机制。重点介绍时间触发功能的TDMA时序管理机的实现方法,进行基于硬件描述语言Verilog-hdl的软件设计,并进行仿真。仿真结果显示,TDMA时序管理机可实现系统多节点时槽分配管理功能,采用该时序管理机有利于实现基于时间触发的总线控制方案、构建小型分布式测试系统。     

转差频率控制的电梯拖动系统

本文介绍采用微电脑控制的变压变频(VVVF)电梯电机调速拖动系统,控制部分由以8031单片机为核心的系统组成,电动机由电压型变频调速器供电。文章介绍用转差频率控制速度调整的原理并建立感应电动机非线性数学模型;给出对整个系统进行数字仿真的仿真结果;探讨了系统控制方案的可行性与基本性能。利用自行设计安装的一套小功率电梯模拟拖动系统来验证仿真结果。实验证明仿真结果与实验结论十分接近,从而说明本控制方案对快速电梯拖动系统的速度给定具有良好的跟踪性能,可以满足电梯拖动要求。     

飞机自动配电系统建模仿真研究

飞机配电系统的自动化是现代飞机供电系统发展的重要方向。针对目前对飞机自动配电系统建模仿真研究较少的现状,本文建立了完整的飞机自动配电系统仿真模型并进行了仿真研究。以中国国家军用标准(以下简称国军标)飞机供电特性为依据,建立了飞机配电系统中各主要部件以及故障产生模块的数字模型,推导了各部件控制信号的逻辑关系,提出了一种锁定关断控制信号的建模新方法。将所建模型应用于某新型飞机的配电系统中进行仿真,通过对过压、欠压两种故障情况下仿真与实验结果的对比,证明了所建模型能很好实现非正常状态下的保护功能。将所建立的模型略做修改,即可移植到其他飞机配电系统中,可见模型通用性强。     

CK-1C遥测讯号变换器的设计与试验

本文介绍了一种新型遥测讯号变换器的设计和试验。其中包括驾驶仪讯号变换电路、发动机温度变换电路和6.5V直流基准电路的设计与试验以及对这些电路的改进设计。并对各电路的原理、特点和优越性作了详细介绍。     

车用开关磁阻电机起动／发电／助力一体化系统研究

介绍了一种基于DSP和CPLD的车用开关磁阻电机起动/发电/助力一体化系统。该系统研制了一台3 kW12/10结构开关磁阻电机作为机电能量转换装置,采用TM S320F 240型DSP和EPM 7128S型CPLD构成数字控制器,可实现汽车的起动、助力、发电等一体化功能。在控制策略上,起动时以获得最大电磁转矩为优化目标,助力时兼顾转矩和效率,发电时则根据蓄电池的荷电情况自动选择恒流充电和恒压充电。实验结果表明,本文提出的车用开关磁阻电机起动/发电/助力一体化系统具有优良的电动、发电及缺相运行性能,能满足汽车的起动、助力、发电等一体化功能要求。     

电力系统交流电参量检测系统的研究

文章提出了电力系统中交流电参量检测系统软硬件设计。硬件设计采用了同步采样法,同步信号由4046构成的锁相倍频电路实现;信号的采集主要由互感器和运放构成的转换电路完成;AD转换采用的是12位的AD574A芯片完成;采集的电压、电流数据经单片机处理后由RS232构成的串口上传至上位机。软件部分是以下位机采集的数据为检测对象,用数字信号处理技术对采样的数据进行分析,用DELPHI进行编程,实现电参量分析及显示功能。     

输入串联输出并联直流变压器

随着电力电子技术的发展,直流变压器得到了越来越多的关注。为了实现低压功率器件在高压电能变换中应用,人们采取了多电平拓扑结构、功率管串联技术和功率模块的串联技术等。本文以全桥直流变压器功率模块组成输入串联输出并联(Input series and output parallel,ISOP)结构直流变压器为研究对象,并详细地分析了其基本原理和影响均压的因素。仿真和实验结果验证了理论分析正确性,并表明在模块参数基本一致时,ISOP结构直流变压器能够获得较好的均压效果。