从应变计现状看电阻式传感器的前景

电阻式传感器的核心部件——电阻应变计是目前最常用的应力分析的敏感元件。也常用于测量力、压力、扭矩和加速度等物理量。作者简要回顾了电阻应变计的发展历史，介绍了电阻应变计的结构、分类及现状，展望了电阻式传感器的前景。     

探测空间原子氧环境的锇膜电阻传感器技术研究

原子氧密度传感器可以测量原子氧的通量密度和积分通量.锇膜电阻是一种小型的、价格低廉的测量轨道原子氧束流密度的传感器,由于尺寸小、重量轻使其可以用在大部分航天器上,增加了飞行的机会.文章对北京卫星环境研究所采用电镀法及紫外线光刻和金属刻蚀微加工技术制备锇膜电阻的研究情况进行了介绍.     

固体发动机残余药柱传感器的研制

本文介绍利用固体发动机残余药柱表面层燃烧前后电阻的变化进行残余药柱燃烧退行量测量的原理、传感器结构和有关工艺、相配合的变换电路及传感器的主要性能指标。     

压阻式大扭矩动态六轴力传感器设计

六轴力传感器在智能制造、精密装配、运动医疗等领域有着重要应用价值。本研究以大量程六轴力传感器为研究目标,针对六轴力解耦测量和交叉干扰抑制的技术难题,提出了一种压阻式大扭矩动态六轴力传感器的设计方法。在传感器结构设计中,采用4个直梁式三轴力传感器组合的方式进行载荷分摊,满足大力值和大扭矩的测量需求;在三轴力传感器设计中,利用弹性体应力对称性分布的特点和惠斯通电桥平衡原理,布置传感器敏感电阻并组合成测量电桥,实现三轴力的解耦测量;根据六轴力传感器在三轴力和三轴力矩作用下的应力变化规律,采用矩阵解耦的方式实现六轴力解耦测量。     

纤维增强复合材料静动态拉伸形变的碳纳米纸传感器监测

碳纳米纸可用作应变传感器监测纤维增强复合材料在静动态拉伸状况下的变形问题,这主要是通过测量与玻璃纤维增强复合材料一体固化成型的碳纳米纸传感器电阻变化来实现。试验结果表明,静态拉伸试验中,碳纳米纸传感器具有非常灵敏的应变传感性,在0~11 021με的应变范围内,其应变传感系数可达到22.1,在弹性极限点位置(应力为210MPa)电阻变化率发生突变;拉-拉疲劳试验中,当最大拉伸应力(215 MPa)大于弹性极限时,残余电阻变化率随疲劳周期增加明显加快;碳纳米纸传感器具有非常好的应变监测同步性和稳定性,完全可满足复合材料结构健康监测需要。     

低温推进剂测量技术研究及系统实现

当前航天运载器普遍使用低温液氢、液氧及煤油作为推进剂,国内外普遍采用电阻式、电容式、差压式液位测量方案,国外已推出应用于低温液位测量的超声式、雷达式液位传感器。介绍几种低温液位测量方法的原理及应用特点,针对运载火箭高精度、连续、动态液位测量特点及需求,设计一套低温液位测量系统。测量系统包括新型分节电容连续液位传感器、变换器以及液位处理软件,首先将液位信号变换为三角波-线性波双特性电压信号,实现大量程低温液位的分段连续测量,然后利用双特性算法计算液位高度。液位测量系统测量范围为0~20m,测量精度达到±2mm,传感器环境适用温度范围为20K~500K。液位测量系统已在新一代液体运载火箭上推广运用,并已具备工业应用条件。     

测量快速变化应变的电桥

一种脉冲供电的惠氏电桥可用于测量大的、快速变化的应变值。它以薄膜应变片为敏感,元件,主要用于冲击试验。该电路也适用于其他电阻传感器(如压力计、温度计等)。和通常的应变测量设备相比较,它的信噪比提高了6倍。它能用离散取样测量静态应变,或用每秒10000次取样速度在35～200μs 时间里测量动态应变。     

一种原位测量轨道原子氧效应的电阻型传感器

为了发展原子氧环境及其效应飞行实验技术,获得在轨飞行实验数据,北京卫星环境工程研究所研制了一种小型、低成本的原子氧环境及其效应探测器。这种探测器的传感器采用对原子氧敏感的导电材料制备电阻膜。电阻膜在飞行试验中遭遇到原子氧剥蚀。在轨道飞行实验中,通过原位监测受原子氧剥蚀传感器电阻值的变化,可以探测原子氧环境通量密度及被试验样品的原子氧剥蚀率。目前,采用电镀法及紫外线光刻和金属刻蚀微加工技术,已经成功制备了原子氧通量密度锇膜电阻传感器。它可以测量原子氧的通量密度和积分通量,在400～500 km的轨道高度工作寿命约为1年。原子氧效应探测器是在石英玻璃基底上淀积银膜,试验材料膜涂覆在银膜上。试验材料膜在轨与原子氧反应而变得越来越薄,当其被完全剥蚀后,暴露出来的银膜迅速被氧化,并且电阻变大。试验材料膜的剥蚀时间可以确定,试验材料的原子氧剥蚀率就可以计算出来。     

半导体压力传感器电路

这里介绍的半导体压力传感器(FPM-05G)具有小型、轻量、精度高的特点。半导体压力传感器利用了硅的压阻效应。在硅晶片上扩散形成电阻层,作成硅膜片,从而提高了压力灵敏度。将扩散电阻层组合成惠斯通电桥,然后将压力转换成电信号再进行处理。     

低电压响应条件下电阻测量

对低电压响应条件下电阻测量进行了综述。分析了低电阻精密测量主要误差来源。介绍了传统电阻测量方法、两步Delta测量方法、三步Delta测量方法的原理,并对两种Delta测量方法进行了比较。研究认为三步Delta测量方法几乎可完全消除热电势的影响,可显著提高电阻测量的准确度。     

灵敏度温度自补偿薄膜压力传感器的研制

溅射薄膜压力传感器具有长期稳定性好、耐高温等优点,但是由于受弹性体材料自身特性的影响,传感器的灵敏度温度误差大,大约在1.5×10-4~2×10-4/F.S℃,是导致传感器测量误差大的原因之一。在弹性体上设计加工灵敏度温度补偿电阻,使应变电阻和灵敏度温度误差补偿电阻可以在同一时间感受温度,比在后续电路上进行温度补偿,温度响应快。对灵敏度温度自补偿压力敏感元件进行设计与研制。实测结果表明,采用灵敏度温度自补偿工艺技术的敏感元件,灵敏度温度误差较小,可以控制在0.25×10-4/F.S℃以下,传感器的温度性能得到了提高。     

超低温精密智能铂电阻温度变换器设计

以16位MSP430CPU为核心,通过可编程增益模数转换器AD7715的应用,实现涵盖超低温度在内的全量程温度测量。利用AD7715自带的校准功能,消除增益与零点的漂移和误差,设计出免于调试、可完全互换的铂电阻测试数字化、智能化平台。通过不同温度段温度--电阻函数,解决温度精确计算的难题。测试结果表明:智能铂电阻温度变换器可以与各不同温度段的铂电阻温度传感器匹配,通过简便的传感器校准特性输入设置,消除通用传感器特性造成的误差,获得更高的测试精度。     

湿度测量的电路设计

文章简介湿度传感器的结构、特性、线性化方法、温度补偿方法及其与微机的接口。感湿元件是高温烧结的金属氧化物微孔陶瓷,其电阻值随表面吸附的水份数量而变,据此测量湿度。元件电阻具负温度系数,适用于多种气氛,具有足够的可靠性。文中简介了有关电路。该湿度计适用于0～45℃、30～90%RH。电源电压直流16V,输出电流5A。     

航天技术二次应用范例 一

电子测量尺 电子测量尺是应用航天技术生产出来的一种能够自动监测机动车辆的曲轴箱或变速箱中的液体高度的工具,它能够向驾驶员直接显示液面高度。这种电子测量尺是由CDI公司研制的,该公司专门向用户提供应用航天技术生产的工业产品。 图1的右侧是用于改造车辆和船只的仪表板,右侧是一个安装在轿车上的小型控制盒。图中的管状玻璃纤维是电子测量尺,前面为电子测量尺中的几个传感器。 这种电子测量尺采用微型负热敏电阻元件,该元件的电阻随着温度的变化而变化,这是液面测量工具所需的最基本的特性。 负热敏电阻元件在航天飞机发射中起了重要作用。轨道器上     

基于主元分析法的液体火箭发动机传感器故障检测与诊断

针对液体火箭发动机的压力、温度、流量等传感器数据,给出了一种基于主元分析法的传感器故障检测与诊断方法。该方法能够在对测量参数相关性分析的基础上,将传感器测量值所组成的测量空间分解为主元和残差两个子空间,通过传感器实际测量数据与正常数据矩阵在残差子空间投影的比较,对传感器的故障进行检测与诊断。以某型LRE传感器组为研究对象,通过故障模拟,给出了该方法对4种典型传感器故障的检测与诊断实例。结果表明主元分析法对LRE传感器具有很好的故障检测和故障诊断能力。     

提高振动测量系统可靠性方法研究

针对振动测量系统薄弱环节,从传感器、测量电缆两方面着手,分析了导致传感器灵敏度变化的原因。建立了测量电缆数学模型,提出了可靠性检测相关方法。试车验证了该方法的有效性。     

带有温度补偿电路的IC化电力传感器

日立制作所研制一种小型、高性能的IC化压力传感器。它是利用了硅的压阻效应(当加压力时,晶体电阻发生变化的现象)。由于附带了独特的温度补偿电路,使这类压力传感器所存在的温度误差减小了。     

智能化传感器的研究初探

智能化传感器是一种带有微处理器兼有检测和信号处理功能的传感器。本文所说的智能化传感器是一种压力、温度信号测试一体的传感器，它可同时实现压力和温度信号的检测，而温度信号又作为对压力传感器温度特性补偿的依据。由于它具有很高的测量精度和极快的测量速度，因此是气动静态压力测量中理想的仪表。     

斜装冗余传感器的分布式导航系统研究

为了满足低成本、高性能惯性导航要求,解决传统单一主惯导系统的成本高、体积大等问题,利用低成本MEMS惯性传感器,采用传感器斜装冗余配置,在最优卡尔曼滤波的基础上提出了一种基于虚拟传感器的最优信息融合技术,简化了测量系统的动态模型,减小计算的同时提高了测量精度。将斜装冗余惯性测量节点安装在载体的不同位置构成基于斜装冗余传感器的分布式导航系统,分析了分布式结构,利用基于虚拟传感器的等效模型,设计了分布式导航系统的测量融合系统。通过仿真试验,校验了基于虚拟传感器的最优信息融合有效地提高了测量精度,基于斜装冗余传感器的分布式导航具有较高的导航精度,同时证明此方法具有一定的抗干扰能力,能够抑制载体局部随机扰动对导航性能的影响。     

合金薄膜高温压力传感器研究进展

合金薄膜压力传感器克服了粘贴式应变压力传感器的缺点,性能更优良,适应恶劣环境压力测量要求。对合金薄膜压力传感器的工作原理进行了介绍,比较了几种压力传感器的优缺点,并以应用温度范围这一指标为中心论述了镍铬、铂钨及钯铬薄膜压力传感器的性能特点及研究现状。镍铬薄膜传感器适用于中、低温介质压力测量,而铂钨、钯铬薄膜传感器适用于...