基于EFPI-FBG结构的光纤复合传感器研究

研究了一种基于非本征型Fabry-Perot干涉仪(EFPI)和光纤Bragg光栅(FBG)串联结构构成的EFPI-FBG光纤复合传感器,用于实现对压力和温度信号的同步测量。传感器选用熔融石英作为压力敏感材料,利用飞秒激光焊接技术实现传感器探头结构的封装。对传感器的工作原理进行了分析,制作并封装传感器工程样机,搭建测试系统,对传感器的性能进行了灵敏度及交叉敏感性分析。结果表明,该传感器在0.8 MPa范围内的灵敏度约为-0.729μm/MPa,在50℃~200℃范围的温度灵敏度为0.009 nm/℃,传感器压力测量最大允许误差为±4.12%FS。该EFPI-FBG复合传感器有望应用于压力—温度双参数测量需求的技术领域。     

一种新的动态压力校准装置

介绍了最新研制的动态压力传感器频率特性连续校准装置.该装置既可作为正弦压力校准装置使用,也可作为扫频测量装置对压力传感器进行扫频测量,直接获得压力传感器的幅频特性和相频特性曲线,从而达到对动态压力传感器频率特性连续校准的目的.装置单频测量压力幅值比与扫频测量压力幅值比的误差低于±1％,相位误差低于±0.5°.装置的扫频频率范围为(0.1～10 000)Hz,工作压力范围为(0.25～10)MPa.     

飞机发动机进气道防冰系统的设计计算

针对某型具有分流隔板的发动机进气道进行热气防冰腔和管路系统的设计,在进气道的水滴撞击特性计算的基础上,对防冰系统进行热力计算,包括防冰表面的温度分布和系统压降及系统管路的流量分配,由此验证防冰系统正常工作时能否满足对表面温度的要求.此外,还分析了供气温度、供气压力、供气流量以及限流环孔径对防冰表面温度分布的影响.分析发现表面温度随供气温度、供气流量的增加而升高,限流环孔径的变化对前缘表面温度几乎没有影响,分流隔板的表面温度随孔径的增大而升高.      

标准弹簧管式压力表的“介质误差”

标准弹簧管式压力表由于检定介质与使用介质的不同而造成的实际示值差是很大的。例如,4kgf/cm~2的标准弹簧管式压力表。用变压器油做检定介质和用空气做检定介质之示差境达1%。这就给我们指出:名义上的“标准表”实际上早就不标准了。这个问题一直未引起重视。本文提出了消除这种“介质差”的办法:使检定介质同使用介质保持一致。最后还介绍了做这种“介质差”试验的装置和要注意的问题。     

一种压力传感器温度响应校准装置

介绍用于测试压力传感器温度特性的YWZ—1型压力传感器温度响应校准装置。简述了该装置的各组成部分、数据采集系统及分析计算用的专用软件、装置的关键技术和为保证稳定可靠工作而采取的有力措施以及测量结果的数据处理方法。列举了两个应用实例,给出了相应的温度修正曲线方程。     

温度传感器时间常数测试

阐述了自行制作的温度传感器时间常数测试系统的原理、结构及其数据处理。该系统采用以温度传感器的电阻作为加热元件的回路电流法,产生温度阶跃,测量其温度传感器的动态响应。适用于油、水、空气、液氮、液氧等介质环境的各类温度传感器的动态特性测试。     

表面测温传感器简介

表面测温传感器简介郑晓文，郑红长期以来，表面温度的测量由于受到被测物体和环境条件复杂多变及测温元件本身缺陷的制约．一直是温度测量技术领域的一个难题。近年来，许多新型的表面测温传感器的涌现，为表面测温技术带来了巨大的进步，特别是铂电阻技术应用于表面测温...     

压力传感器过冲量δ的测量及其在动压测量中的应用

阐述了影响压力传感器过冲量6的因数及其测量方法,指出：当输入信号上升时间大于0．02π／ωd时,压力传感器的过冲量是随输入信号上升时间变化的不定量,用激波管端面安装的方法测得的过冲量是压力传感器的最大过冲量;不是所有动态压力测量场合都需要考虑压力传感器过冲量的影响;压力传感器的过冲量应该按照实际工作状态进行标定。     

亚临界压力下航空煤油RP-3动力黏度测量

基于经典的毛细管测量流体黏度原理,提出一种新型的测量高温高压条件下的单相介质流体黏度的方法及实验设备.经过误差分析,该方法具有1.009%的测试误差.利用该方法对蒸馏水的动力黏度（2 MPa,295～400 K）进行了标定实验,实验结果表明动力黏度测量的平均偏差小于0.715%,其最大偏差不超过2.3%.然后对国产航空煤油RP-3在压力0.1～2 MPa下,温度为298～744 K下动力黏度进行了测量.该方法适用于均一的牛顿流体.      

贴片式压力传感器温度响应特性研究

在-50℃～100℃温度范围内对贴片式压力传感器温度响应特性进行校准,结果表明,贴片式压力传感器非线性、迟滞和重复性技术指标受温度影响变化不大,但是,与常温输出相比,其工作直线的截距和斜率发生了变化。因此,根据贴片式压力传感器实际工作温度进行校准是确保其输出精度的有效方法。     

反射型保偏光纤温度传感器

基于保偏光纤中偏振模式干涉理论,提出了一种反射型保偏光纤温度传感技术并推导出传感方程,理论分析表明这种温度传感器精度高,可通过改变保偏光纤传感头长度的方法方便地调整测量范围.针对大型电力变压器绕组线圈的温度监测需要,利用特制的耐高温保偏光纤,在传感头和封装形式上进行了特殊设计,研制出实用的光纤温度传感器,其传感头满足了热油和高电压绝缘的要求.利用这种传感器进行了实际测试研究,基于模型线性化技术,在常温~180℃的温度范围内实现了线性输出.在冰水混合形成的绝对0℃环境下的稳定性测试表明其测量精度和稳定性均优于0.15℃.      

歼击机座舱空气流动和传热模拟实验

对某型歼击机座舱的空气流动和传热进行了全尺寸地面模拟实验.模拟了气动热载荷和人体热载荷,并使用ATM2400型36通道多点气流和温度测量系统测量了5个测试面的速度场以及其中两个测试面和邻近服装表面的温度场.观察了供气流量和集中喷嘴开关对舱内空气流动状态和温度分布的影响,评价了该座舱的舒适性.结果表明:舱内速度场 并非相对座舱纵向中心面对称分布,而座舱内壁面温度分布亦极不均匀;集中喷嘴全开和全关时,舱内气流速度场和温度场及邻近服装表面空气温度的分布情况差别显著,但对舱内气流平均速度和平均温度的影响不大;舱内气流平均速度随供气量呈线性变化.实验结果可为数值模拟提供验证依据.     

静电电荷量传感器标定技术研究

静电电荷量传感器在精密机械、航空发动机的状态监测、故障预测以及健康管理方面有着广泛应用。介绍了静电电荷量传感器的标定技术，基于油滴荷电的原理，结合直流高压源、支撑固定装置、电荷量测量装置研制了静电电荷量传感器标定系统。通过油滴实验，获得了油滴荷电量与施加电压、油滴大小、温湿度之间的关系，分析了影响标定装置的因素。     

平流层飞艇热力学验证温度测量方法研究

平流层飞艇的热力学分析是平流层飞艇关键技术之一。针对热力学分析的工程验证及模型完善,提出了适合于平流层飞艇的艇囊内气体及囊体表面的温度测量方法,包括采集点的分布,传感器的选型,数据传输和处理及数据准确性评价等。经过两次平流层飞艇的缩比飞行试验,对比同艇发放的探空仪采集的温度数据,验证了该方法测量到的数据的准确性。     

子午工程气象火箭探空仪及其探测结果

研发了一种采用GPS体制的气象火箭探空仪, 此种探空仪采用超小快速响应型珠状负温度系数热敏电阻温度传感器、压阻式硅气压传感器和GPS接收机. 与其他类型的气象火箭探空仪相比, 具有温度、气压、密度、风场等气象要素测量准确度高, 遥测接收设备简单便携, 发射前的准备工作简单, 系统可靠性高等优势, 并在子午工程发射试验中实现成功测试.      

天线罩干扰下的雷达/红外复合导引头数据融合

针对雷达/红外复合导引头中存在天线罩折射以及外部干扰问题,在三维模型下,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF,Extended Kalman Filter)的多模型算法,对天线罩斜率进行估计,并将估计结果代入EKF,降低观测视线角中的天线罩折射干扰,形成最优局部估计.采用基于环境信息的加权因子法对雷达/红外局部估计结果进行融合,通过环境信息度量传感器测量结果的可信度,忽略不可信的局部估计结果.设计4组算例检验融合算法性能,仿真结果表明:所提算法可以准确估计天线罩斜率,合理并有效使用雷达/红外传感器信息,提高系统估计精度.     

基于多光谱测温优化的材料光谱发射率测量

针对高温材料红外光谱发射率测量中样品表面温度难以准确测量的问题,提出了直接使用光谱仪测量得出样品表面的光谱辐射能量信息,选取其中合适的光谱波段利用多光谱测温方法得到样品表面温度,进而计算出材料的光谱发射率.分析了多光谱测温中发射率模型的阶次和测量波段选取对测温准确度的影响,给出了温度计算的稳健算法,并对其主要不确定度的来源进行了评定.在1 100 K左右温度下以不锈钢材料进行实验验证,得出温度引起的光谱发射率相对不确定度在2～20 μm范围内低于2%,满足红外隐身和辐射测温等领域的要求,适合于导热性能差的材料或涂层材料的高温光谱发射率测量.     

Evaluation and modification of commercial infra-red transducers for leaf temperature measurement.

Accurate measurement of the leaf to air temperature gradient is crucial for the determination of stomatal conductance and other plant responses in both single leaves and in plant canopies. This gradient is often less than 1 degree C, which means that leaf temperature must be known to within about +/- 0.1 degree C. This is a challenging task, but new, miniature infra-red transducers from Exergen Corporation (Newton, MA) and Everest Interscience (Tucson, AZ) can be modified and calibrated to achieve this accuracy. The sensors must be modified to add thermal mass and the Exergen sensor requires a measurement of sensor body temperature. Significant error is caused by the discharge of a capacitor in the standard Exergen sensor, but we tested it without the capacitor. The sensors respond rapidly to changes in target temperature, but require 2 to 10 minutes to respond to changes in sensor body temperature, which is often the largest source of error. A new, sensitive method for measuring field of view indicates substantial peripheral vision for both sensors and a wider field of view than specified by the manufacturers. Here we describe sensor output as a function of target and sensor body temperatures, and provide a generic (sensor independent) equation that can be used to achieve +/- 0.2 C accuracy with Exergen sensors. The equation was developed and verified using two black body calibrators.     

碳纳米管薄膜传感器及其应变传感特性

碳纳米管薄膜可作为应变传感器用于结构损伤的健康监测。采用机械搅拌、超声处理和高速离心等分散工艺将多壁碳纳米管单分散后,通过真空吸滤法制备碳纳米管薄膜。对碳纳米管薄膜传感器进行了深入的研究,设计了一种高灵敏度的碳纳管薄膜应变传感器,与结构基体一体成型。弯曲应变传感实验表明碳纳米管薄膜传感器在不同的应变范围、不同的循环次数、不同的温度范围等条件下都具有良好的应变传感特性。结果表明碳纳米管薄膜传感器灵敏度较高,灵敏度系数为188.31(0~22 500 με),且具有较好的应变传感可逆性和可重复性。      

一种提高动态温度测量精度的方法

在信号分析的基础上,提出了在频域内对传感器测量值进行动态修正,改善传感器的动态特性,提高动态温度测量精度的方法。用于热敏电阻测温时,能显著改善动态特性和测温精度,其响应速度可提高6～7倍。