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端面薄膜法布里-珀罗腔光纤动态压力传感器仿真与实验研究

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光学学报 2024年第7期44卷 227-235页

作者：张雄星孙哲赵学庆高子皓冯晓军潘文陈海滨西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西北核技术研究所陕西西安710024 西安近代化学研究所陕西西安710065

为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测... 详细信息

为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测量范围内,传感器的波长灵敏度和腔长灵敏度分别为0.0809 nm/MPa和0.3200 nm/MPa,与仿真结果一致;在动态压力测量中,传感器成功捕捉到了压力峰值为7.41 MPa和上升时间为75 ns的冲击波信号。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗腔薄膜压力测量

基于硅MEMS技术的高灵敏度微型光纤法布里-珀罗压力传感器

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光子学报 2024年第5期53卷 149-157页

作者：李文豪贾平岗王军薛波万顺侯凯耀熊继军中北大学仪器与电子学院省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

基于微机电系统技术设计制备了一种微型化光纤法布里-珀罗传感器,具备高灵敏度和可批量制造的特点。传感器内部的法珀腔由刻蚀后的SOI晶圆与BF33玻璃阳极键合而成,传感器敏感膜片采用了绝缘衬底上的单晶硅材料。采用激光精细切割技术对... 详细信息

基于微机电系统技术设计制备了一种微型化光纤法布里-珀罗传感器,具备高灵敏度和可批量制造的特点。传感器内部的法珀腔由刻蚀后的SOI晶圆与BF33玻璃阳极键合而成,传感器敏感膜片采用了绝缘衬底上的单晶硅材料。采用激光精细切割技术对传感器单元进行独立分离,使得单个传感器的整体外径仅为400μm,高度为220μm。在此基础上,搭建了信号解调实验平台,并对传感器的感压特性进行了详尽测试。测试结果显示,在0~50 kPa的压力范围内,传感器的压力灵敏度可达到18.5 nm/kPa,最大非线性度为0.47%,重复性为0.18%,迟滞为0.18%。此外,该传感器具有体积小、灵敏度高、电磁兼容、生物兼容以及稳定性强等优点,在生物医学和医疗领域具备巨大的商业转化价值。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗微型化压力测量微机电系统

流体润滑用压力敏感量子点传感器材料研究进展

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摩擦学学报（中英文） 2024年第1期44卷 107-116页

作者：孙剑楠闫柯陈学杭洪军西安交通大学现代设计与转子轴承系统教育部重点实验室陕西西安710049

流体润滑广泛存在于工程领域,润滑接触区各点局部压力的测量对研究机械润滑状态、保证系统平稳运行具有重要作用.量子点具有优异的化学和光致发光稳定性以及优异的光学性能,其对压力的敏感性使其应用于流体润滑领域监测压力成为可能.为... 详细信息

流体润滑广泛存在于工程领域,润滑接触区各点局部压力的测量对研究机械润滑状态、保证系统平稳运行具有重要作用.量子点具有优异的化学和光致发光稳定性以及优异的光学性能,其对压力的敏感性使其应用于流体润滑领域监测压力成为可能.为此,本文中总结了研究常用的压力敏感量子点材料以及常用的制备方法,介绍了量子点的压力依赖性原理,并分别从原位压力试验和第一性原理计算两方面对量子点压力依赖性常用的研究方法进行了总结,最后,从工程应用角度对量子点的应用潜力以及目前仍存在的问题和挑战进行了介绍.

关键词：流体润滑压力测量量子点传感材料研究进展

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基于光纤传感的管道和容器压力测量方法研究

中国测试 2022年第2期48卷 41-48页

作者：王洋中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所北京100095

为解决飞机、舰船、火箭、车辆、石油及天然气领域所涉及的管道和压力容器的压力测量问题,对涉及的管道、容器的压力泄露进行监测、泄露分析和预警,避免传统介入式测量方法弊端。应用一种基于光纤传感的管道和容器的压力测量方法,通过... 详细信息

为解决飞机、舰船、火箭、车辆、石油及天然气领域所涉及的管道和压力容器的压力测量问题,对涉及的管道、容器的压力泄露进行监测、泄露分析和预警,避免传统介入式测量方法弊端。应用一种基于光纤传感的管道和容器的压力测量方法,通过对光纤光栅波长和标准压力值的标定,拟合波长-压力直线的关系,以光纤光栅波长的变化表征管路压力变化。该方法克服管道和容器的壁厚影响,避免介入式测量的打孔要求和对系统内流体流场的干扰,能够有效地消除系统误差,提高测量精度。同时,该方法兼具光纤传感测量的优势,灵敏度较高,可以用于高温、高压、电气噪声、腐蚀或其他恶劣环境,同时能够克服管道和容器形状、安装位置及安装空间等的影响。这种基于光纤传感的管道和容器压力测量方法具有可行性,有重要使用价值。

关键词：管道系统压力容器压力测量光纤传感

基于压力袜压力测量的气囊式柔性压力传感器的研究

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基于压力袜压力测量的气囊式柔性压力传感器的研究

作者：周文慧天津工业大学

学位级别：硕士

医用压力袜作为一种有效预防和治疗下肢静脉曲张的医疗器械类纺织品,其压力的测量及分布研究已成为当今备受关注的课题。柔性压力传感器可以感知外界的压力刺激,并将其转化为可收集的电信号,是压力袜压力测量的重要手段。本文基于医用... 详细信息

医用压力袜作为一种有效预防和治疗下肢静脉曲张的医疗器械类纺织品,其压力的测量及分布研究已成为当今备受关注的课题。柔性压力传感器可以感知外界的压力刺激,并将其转化为可收集的电信号,是压力袜压力测量的重要手段。本文基于医用压力袜的结构特点,将碳纳米管/聚氨酯多孔导电复合薄膜和导电银浆柔性电极结合,设计并制备了一种气囊式柔性压力传感器,并将其应用于压力袜的静态压力测量,同时对不同等级压力袜的压力分布规律进行了研究。首先,本文采用非溶剂致相分离法制备了碳纳米管/聚氨酯多孔导电复合薄膜,探究了碳纳米管含量对导电复合薄膜的微观形貌,电学性能和压阻响应性能的影响。结果显示,在0.5-10kPa的压强范围内,碳纳米管含量为10%的导电复合薄膜的综合性能最优,灵敏度最高为36.41kPa-1,迟滞性和重复性误差分别为±10.87%和±13.95%。然后,采用丝网印刷法制备了导电银浆柔性电极,探究了基底材料,固化温度和固化时间对导电银浆涂层固化反应的影响,即对柔性电极力学性能和电学性能的影响。结果显示,银浆涂层的固化反应越完全,柔性电极的电阻率越低,在拉伸和弯折形变条件下电学性能越稳定。其中,以PVC薄膜为基底材料的柔性电极在3%拉伸率拉伸或3万次弯折后,都仍保持优异的电学性能,电阻变化率分别为15.10%和3.65%。最后,将碳纳米管/聚氨酯导电复合薄膜和导电银浆柔性电极结合,并采用热压法组装成气囊式传感器,测试了传感器压力测量的准确性和稳定性。结果显示,在l0-100mmHg的压力范围内,传感器的测量压力值与理论压力值之间具有较强的线性相关性,相关系数接近于1,最大差值仅为3.02mmHg;传感器的重复性标准差最大为0.37mmHg,变异系数最大仅为0.85%。为了验证所制备气囊式柔性压力传感器的实用性,将传感器应用于不同等级压力袜的静态压力测量,并结合有限元模拟仿真,进一步探究了压力袜的压力分布规律,为今后压力袜的静态压力分布研究提供了可靠的数据基础和依据。

关键词：导电复合薄膜柔性电极气囊式柔性压力传感器压力测量

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压力测量在曲轴箱通风系统故障诊断中的应用

内燃机与配件 2022年第7期 92-94页

作者：邵鹭福建工业学校福建福州350000

随着发动机涡轮增压、全可变气门升程等新技术的应用,曲轴箱通风系统的故障诊断愈发复杂。传统拆解发动机的方法,费时费力。借助集成式测量接口盒读取曲轴箱及环境压力,比对分析两者数据流,可以快读判断曲轴箱通风系统中调压阀、油气分... 详细信息

随着发动机涡轮增压、全可变气门升程等新技术的应用,曲轴箱通风系统的故障诊断愈发复杂。传统拆解发动机的方法,费时费力。借助集成式测量接口盒读取曲轴箱及环境压力,比对分析两者数据流,可以快读判断曲轴箱通风系统中调压阀、油气分离器等内部故障,提高故障诊断准确性和工作效率。

关键词：曲轴箱通风系统压力测量

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SF_6断路器强电流开断喷管内压力测量

中国电机工程学报 2010年第7期30卷 131-136页

作者：刘卫东吴俊勇黄瑜珑吴军辉关永刚张华田刚领电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 河南平高电气股份有限公司河南省平顶山市467001

研究了SF6断路器强电流开断时喷管内暂态压力测量的方法。对一台252kVSF6断路器进行了强电流开断试验,采用压阻式压力传感器和毕托管,测量了压气缸、喷管上游、喷管喉部和喷管下游的暂态压力。毕托管有效地保护传感器,免受喷管中高温和... 详细信息

研究了SF6断路器强电流开断时喷管内暂态压力测量的方法。对一台252kVSF6断路器进行了强电流开断试验,采用压阻式压力传感器和毕托管,测量了压气缸、喷管上游、喷管喉部和喷管下游的暂态压力。毕托管有效地保护传感器,免受喷管中高温和高电压的影响。毕托管内压力波的来回反射对压力测量产生干扰,在毕托管内放置颗粒可阻尼压力波,抑制干扰。文中所建立的压力测量方法能够有效测量断路器开断全过程中压气缸和喷管上游的压力变化;有效测量断路器吹弧过程中喷管喉部的压力变化。

关键词： SF6断路器喷管压力测量

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激波驱动的气固两相流的动态压力测量

力学学报 2010年第3期42卷 407-414页

作者：施红辉张晓娜章利特浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

利用水平圆柱形激波管对激波驱动的可压缩性气固两相流进行了试验研究.利用压电式压力传感器、电荷放大器、示波器及计算机组成的压力信号测试系统,对激波与颗粒作用前后的气相参数进行测量及分析.试验中测得了激波在管中的传播速度,波... 详细信息

利用水平圆柱形激波管对激波驱动的可压缩性气固两相流进行了试验研究.利用压电式压力传感器、电荷放大器、示波器及计算机组成的压力信号测试系统,对激波与颗粒作用前后的气相参数进行测量及分析.试验中测得了激波在管中的传播速度,波后气流的压力,反射激波、透射激波的压力和速度等.分别考察颗粒、装载比、驱动气源以及入射激波马赫数等因素的差异对气相参数的影响.试验结果表明:激波与颗粒群相互作用时,会产生反射激波和透射激波,其强度与驱动气源、颗粒大小、颗粒装载比等参数有关;激波衰减率随着装载比、马赫数的增大而减小.研究指出,在颗粒群被激波加速的初始阶段,颗粒间的弹性碰撞起着重要的作用.

关键词：激波管可压缩性气固两相流气相参数压力测量反射激波

端面薄膜法法布里-珀罗腔光纤动态压力传感器仿真与实验研究

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光学学报 2024年

作者：张雄星孙哲赵学庆高子皓冯晓军潘文陈海滨西安近代化学研究所西北核技术研究所西安工业大学光电工程学院

为实现冲击波动态信号的测量，研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法珀压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真，搭建了静态和动态压力测量系统，并对其进行测试与分析。结果表明，在0 MPa-60 MPa的静态压力测... 详细信息

为实现冲击波动态信号的测量，研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法珀压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真，搭建了静态和动态压力测量系统，并对其进行测试与分析。结果表明，在0 MPa-60 MPa的静态压力测量范围内，传感器的波长灵敏度和腔长灵敏度分别为：0.0809 nm/MPa和0.320 nm/MPa，与仿真结果一致；在动态压力测量中，传感器成功捕捉到了压力峰值为7.41 MPa和上升时间为75 ns的冲击波信号。

关键词：光纤传感器法珀腔薄膜压力测量