一、压力测量膜片的形变计算(论文文献综述)
司文荣,傅晨钊,卜剑,倪鹤立,李浩勇,王谢君,鞠登峰,虞益挺[1](2021)在《基于多孔式敏感膜片的MEMS光纤珐珀传感器及其局部放电检测》文中研究指明基于微机电系统(Micro-electromechanical Systems,MEMS)的非本征光纤珐珀超声传感器具有抗电磁干扰、信号传输距离远、体积小、质量轻等特点,对电力设备中局部放电所释放的超声信号有着良好的检测与定位能力。该型传感器的敏感结构通常为圆形完整膜片,其加工方法相对简单,但是膜片的内外温度差异或压力不平衡会导致传感器性能指标的偏移,减小或消除这种影响是促进光纤珐珀超声传感器工业化应用的基本前提。提出了一种基于多孔式敏感膜片的光纤珐珀超声传感器,敏感膜片采用MEMS工艺制造,其厚度仅有5μm,加工方法简单,成本低廉;进一步地,结合3D打印技术与防水透声膜完成了敏感膜片的保护性封装。实验结果表明:该传感器在液体中具有良好的超声响应,静压灵敏度可达到1.25 V/Pa,距离衰减、方向响应与静态压力等性能与空气中保持相同规律,且通气孔避免敏感膜片内外出现气压不平衡的情况。因此,该传感器在液体中局部放电检测领域展现出较好的应用潜力。
姜昌兴,宋超鑫,雷小华,刘显明,章鹏[2](2021)在《基于一体化探针的航空发动机内流多方向压力测量技术研究》文中进行了进一步梳理航空发动机内流场多方向压力测量可为航空发动机压缩比计算提供重要的数据支撑。本文针对现有多孔探针结合电类压力测量法存在迟滞且测量精度低的问题;结合多孔探针和光纤传感技术优势,设计了一种适用于航空发动机内流多方向压力测试的一体化探针。分析了一体化探针的多方向压力传导与压力测量原理,采用FLUENT软件对多方向气流传导性能进行分析并优化多孔气流传导结构参数;研制了5孔一体化光纤探针并开展了压力测试实验。结果表明:在0.7~1.6 MPa压力范围内,一体化探针各方向压力传感器的平均灵敏度为-16.267μm/MPa,重复性误差小于2.98%,各传感器压力测量最大误差小于1.72%。
张博[3](2021)在《多程吸收增强型光纤光声气体传感技术研究》文中认为随着社会发展,微量气体检测成为人类生活中不可或缺的工具,活跃在大气环境检测、电力系统油中溶解气分析、煤矿采空区自然发火监测、无创医疗诊断等领域。光声光谱微量气体检测方法具有灵敏度高、选择性好、响应速度快的优势。针对诸多领域对于光声光谱技术小采气量、高灵敏度的应用需求,本文立足于设计小型化多程吸收池以及优化微音器灵敏度,取得了如下研究成果:第一、设计了一种基于钛膜的光纤法布里-珀罗膜片式声波传感器,膜片的半径为4.5mm、厚度为3μm。实验结果表明,该光纤麦克风(FOM)的共振频率为410Hz,在110Hz处的灵敏度达到126.6nm/Pa,在110Hz处的信噪比比电学麦克风高20.8d B。第二、设计并制作一种灵敏度极高的FOM,该FOM使用圆柱空芯聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)管作为声学换能器,空芯管的外径为17.85mm,厚度为0.45mm,长度为100.22mm。该FOM能够克服传统基于膜片或基于强度解调的FOM的诸如正交点漂移、对环境干扰敏感等缺陷。实验结果表明,FOM在共振频率处的灵敏度超过6800nm/Pa,在1000Hz处的声压灵敏度和最小可检测声压水平(Minimum Detectable Sound Pressure Level,MDSPL)分别达到315.3nm/Pa以及-20.4d B/Hz1/2(1.9μPa/Hz1/2)。第三、搭建了一种基于侧壁多次反射的光声光谱微量气体检测系统。在所设计的光声池中,激光从光声管的侧壁倾斜入射,在光声腔的内表面上发生多次反射,气体吸收路径大幅度增加,相应的光声信号强度得到放大。光声腔的内径为6mm,长度为30mm,体积仅为848μL,吸收程达到258mm,实现了小型化光声池的吸收程放大,吸收程-体积比达到300(103 m-2)。实验结果表明,当准直器倾角为5.1°时,光声信号的放大倍数为6.4。系统的归一化噪声等效吸收(NNEA)系数达到1.1×10-8cm-1·W·Hz-1/2。当积分时间为400s时,系统对乙炔的最小检测极限(MDL)达到31ppb。第四、搭建了一种基于多程吸收增强的光纤光声气体传感系统。该系统使用小型化Herriott多程吸收池以及基于钛膜片的FOM。光声腔的体积仅为622μL,气体吸收程却达到374mm,吸收程体积比达到600(103 m-2)。实验结果表明,系统的NNEA系数为1.4×10-9W·cm-1·Hz-1/2。在平均时间为100s时,系统对乙炔的MDL达到8.4ppb。
杨蓓蕾[4](2021)在《高灵敏度扩散式光纤光声气体传感器研究》文中进行了进一步梳理伴随着经济发展和工业规模的不断扩大,种类繁多的气体在工业生产中扮演着愈发重要的角色。这些气体中存在着大量的易燃易爆以及有毒有害气体。危险气体的富集可能会造成火灾、爆炸等巨大的危害事故,然而微量气体的泄漏,尤其是无色无味气体的泄漏往往不易被察觉。选择高灵敏度的气体检测方案在发生泄漏的早期发现问题并判断故障类型,对避免上述危害事故发生具有重要意义。本文重点研究了高灵敏度小型化光纤光声传感器的设计并对气体检测结果的稳定性进行分析。为了提高光纤光声传感器的气体探测灵敏度,本文深入分析了光纤法布里-珀罗(F-P)声波传感器的物理特性,根据声压响应特性优化声波传感器,设计并制作了一种小型化光纤光声传感器。并且探索了不锈钢悬臂梁声波敏感元件的制备方法,结合悬臂梁光纤F-P声波传感器和光声光谱气体探测技术,该传感器在谐振频率处灵敏度达到2251 nm/Pa。相比于共振式光声池,小型化光纤传感器更能适应狭窄、恶劣的使用环境以及需要远距离遥测的场所。小型化传感器采用扩散式换气机制,利用小孔扩散的方式进行气体交换,不需要电磁阀控制气体的流通,实现了全光气体探测,在本质安全的同时大大的减小了系统响应时间。同时光纤传感器的扩散小孔还具有隔绝外界高频噪声的效果,使声音敏感结构悬臂梁不直接暴露在气体环境当中,提高了光纤传感器的稳定性和寿命。分别利用Fluent流体仿真软件和COMSOL声学仿真模块对系统的响应时间以及隔音降噪功能进行分析,进一步优化传感器结构尺寸参数。最后,分析了悬臂梁光纤F-P声波传感器的温度特性和光声信号的温度效应,验证光纤传感器的频响曲线随温度漂移的特性,并且实现了光纤光声气体探测技术的温度自补偿。找到光纤光声传感器温度不敏感的点,采用波长调制方法,在温度发生变化时,该工作频率处气体检测的测量误差大大减小,进一步提高测量结果的稳定性。最终利用搭建的光声光谱气体检测系统分别对乙炔(C2H2)和甲烷气体进行了测试。采用白光干涉解调算法,在积分时间为1 s的情况下,对CH4和C2H2气体的检测极限分别达到了1.41 ppm和60 ppb,实现了小型化光纤光声气体传感器对痕量气体的高灵敏度、高稳定性检测。
贾春旺[5](2021)在《电容薄膜真空计及其相关技术研究》文中研究表明真空测量技术是真空科学与技术中的重要环节,国防领域与民生领域均对真空测量技术提出了更高的要求,准确测量真空度尤为重要。电容薄膜真空计具有体积小、重量轻、测量精度高、线性度好和动态响应快,能够测量气体和蒸汽的全压力,测量结果与气体成分无关等一系列优点,被广泛使用于核物理、半导体、航空航天和高端装备制造等工业科研领域。目前,国内在电容薄膜真空计的研制上与国外相比还不够成熟,因此,亟需开展电容薄膜真空计的自主研制,以实现核心真空仪器的自主可控。本文对电容薄膜真空计传感器设计过程中的相关技术进行了研究,采用理论分析与仿真模拟相结合的方法,研究了影响电容薄膜真空计线性度及灵敏度的因素,提出了真空计温度补偿的方法,并基于有限元分析软件对真空计进行了热结构耦合分析及模态分析。主要工作如下:(1)构建了圆形与方形感压膜片形变的理论模型及真空计电容计算的理论模型。基于弹性力学中弹性薄板的形变模型,推导了周边固支的圆形薄膜与方形薄膜在大挠度及小挠度变形下的解,介绍了受有预张力的圆形薄膜的挠度解,并对比分析了圆形薄膜大挠度及小挠度的变形结果,为感压膜片结构设计提供理论基础。基于平行板电容器电容计算原理,分析推导了真空计初始电容及可变电容的计算公式,为真空计的输出特性研究提供理论基础。(2)分析了影响电容薄膜真空计线性度及灵敏度的因素,并找到了其内在影响规律。从感压膜片的结构,包括其形状(圆形、方形和矩形)、结构参数(面积和厚度)及结构形式(平膜和岛膜),感压膜片的材料,感压膜片预张力,固定极板结构及极板间距,传感器的工作模式五个方面分析其对真空计线性度及灵敏度的影响规律,并给出了适合于电容薄膜真空计感压膜片的结构。(3)电容薄膜真空计零点热漂移温度补偿办法及热结构耦合分析。建立了简化的传感器零点热漂移模型,研究了温度对真空计零点热漂移的影响,分析了真空计产生温度漂移的原因,既而提出了真空计温度补偿的办法,并建立了电容薄膜真空计的整体模型,分析了其温度场及应力场分布情况。结果表明,感压膜片本身的结构特性、各部件的热膨胀及微小的极板间距是造成零点热漂移的主要原因;真空计从室温恒温加热至45℃至少需要5小时,恒温加热过程中真空计温度分布具有良好的一致性,最大应力为62.8 MPa,满足工作要求。(4)电容薄膜真空计感压膜片及整体模态分析。基于热结构耦合分析所建立的真空计几何模型,分别对不同预张力下的感压膜片、带保温腔及不带保温腔的真空计进行模态分析,获得了相应的固有频率及振型。感压膜片固有频率理论解与仿真解吻合度较高,验证了仿真模型的可靠性。仿真所得结果对实际产品的设计具有一定指导作用。
樊庆赓[6](2020)在《基于光纤光栅的压力传感特性研究》文中研究说明压力是反应管道系统运行状态的重要参数,对管线压力进行监测是保证管道安全运行的必要条件。光纤Bragg光栅(fiber Bragg grating,FBG)是一种具有波长调制作用的光纤无源器件。经过四十多年的发展,光纤光栅因其体积小、耐腐蚀、电绝缘性好、检测精度高、抗电磁干扰能力强、易于实现复用以及可进行信号的远距离传输等优点,为实现油气管线压力监测提供了有效的解决方案。在输油气站的进站口或出站口的阀室铺设光纤光栅压力传感器,通过信号分析及解调处理,可以及时发现管道泄漏情况。本文主要研究工作如下:本文首次以方形膜片作为压力敏感元件,设计出三种不同结构的光纤Bragg光栅压力传感器。1)设计了一种基于方形膜片、钢桁架及垂直梁结构的光纤光栅压力传感器。膜片与光纤光栅分离解决了直接粘贴光纤光栅于膜片表面受力不均的现象。在02 MPa压力范围内实验表明,传感器的压力灵敏度为622.71 pm/MPa,线性相关系数为0.99996。计算后的传感器非线性误差、迟滞误差和重复性误差分别为0.3219%(FSO),0.6639%(FSO)及0.2773%(FSO),表明该压力传感器具有低迟滞性和良好的重复性。补偿后的传感器压力测量相对误差为1.46%,表明所设计的压力传感器可以有效地消除温度对于压力测量的干扰。2)针对工程应用中传感器结构若设计不合理会出现应力集中的现象,对所设计的传感器进行了有限元分析。仿真结果表明,结构最大应力低于材料屈服强度,传感器的设计满足工程应用要求。3)将方形膜片与悬臂梁相结合,设计出新型光纤光栅压力传感器。压力实验得到传感器灵敏度为273.72 pm/MPa,线性拟合系数为0.9992。迟滞性和重复性误差分别为0.688%(FSO)及3.368%(FSO)。恒压下实验得到压力传感器的分辨率为0.046 MPa。利用两FBG中心波长漂移量做差,得到补偿后的传感器压力测量误差占总测量范围的2%,温度补偿效果良好。4)应用有限元软件将方形膜片与圆形膜片对比分析,得出在一定压力下,方形膜片中心挠度高于圆形膜片30%,即同等条件下,以方形膜片作为压力敏感元件的光纤光栅压力传感器灵敏度高于圆形膜片式压力传感器。两种压力传感器的线性度仿真结果表明二者差异很小。5)设计了一种基于方形膜片的高灵敏度光纤Bragg光栅压力传感器。实验得到传感器压力灵敏度为-3.225 pm/k Pa,95%置信区间(CI)为[-3.288,-3.162],线性拟合系数为0.9993。计算后得到传感器迟滞误差及重复性误差较低。对实验波长数据平均值添加了误差棒。恒压下实验表明传感器的分辨率较高,为6.02 k Pa。温度补偿后的传感器压力测量相对误差为3.01%,表明可以有效地消除温度对于压力测量的干扰。6)对所建立的高灵敏度光纤光栅压力传感器的压力与应变解析模型的有效性进行了分析。通过有限元软件求解得到,方形膜片中心处的挠度与中心传力杆自由端挠度十分接近,相对误差为0.36%,所建立的解析数学模型是有效的。
王雪[7](2020)在《基于MEMS复合法珀微腔的光纤大气物理参量传感方法研究》文中研究说明光纤MEMS法珀传感器具有灵敏度高、体积小、抗电磁干扰、耐高温、可靠性高、可批量化生产等优势,非常适用于航空航天等领域中大气物理量的传感。本文针对大气物理参量高精度、同时测量的需求,开展了光纤MEMS复合法珀传感器的研究。对光纤MEMS法珀压力传感器中影响测量精度的因素进行理论分析,提出法珀微腔内部残余气压长期监测方法。研究了高精度光纤MEMS复合法珀折射率和温度、气压和温度传感器,实现了双参量同时传感和温度补偿。本文的主要工作包括:1、研究了复合法珀微腔干涉理论模型和基于光谱的复合法珀微腔干涉混合解调方法,将傅里叶变换法和谱峰追迹法相结合,实现大动态范围和高分辨率的解调,比传统的傅里叶变换法解调精度提高了52.8倍,为复合法珀腔多参量传感器的研究奠定了基础。2、研究了光纤MEMS硅-玻璃复合法珀腔压力传感器的传感特性,构建了硅膜片形变量与微腔残余压力和热应力的关系模型,分析了二者对传感器热稳定性的影响。实验分析对比了利用阳极键合技术和热压键合技术制作的传感器的性能。提出一种无需破坏或改变现有光纤传感器结构的微腔残余气压测量方法,为残余气压的长期监测和筛选高精度传感器提供了手段,并对两种工艺制作的传感器残余气压的大小进行了实验验证,为评估键合质量提供了有效依据。3、研究了光纤MEMS复合法珀微腔大气折射率和温度双参量传感器。利用硅-玻璃-硅三层结构,构成复合的法珀硅腔和开放的法珀空气腔,分别用于温度测量和大气折射率测量。分析了双参量传感原理,利用硅腔的温度单参量高灵敏度敏感特性对空气腔的折射率-温度交叉敏感误差影响进行了有效补偿,实现高精度、高稳定性的双参量同时传感。4、研究了光纤MEMS全硅复合法珀大气压力与温度双参量传感器。利用热膨胀系数相同的单晶硅基底和带有微腔的硅膜片直接键合构成温度敏感的硅腔和压力敏感的真空腔,解决了键合界面热应力的问题。研究了双参量交叉敏感原理和高温下温度传感特性。实验证明传感器的热应力和残余气压问题有明显改善,压力测量的热稳定性有显着提高。实验测试了传感器在高温宽温范围下的双参量传感特性,为高温恶劣环境下的双参量高精度同时测量提供了方法。
高涵[8](2020)在《隔膜泵膜片的设计研究》文中提出由于隔膜泵运输扬程长、流量小,而且能够用来运输含磨砺性颗粒物和粘度高、腐蚀性大等危险液体的特点,使其成为全球工业界的重要动力设备。作为汽轮机组配套用的锅炉加药计量泵——隔膜泵,其连续运行时间的长短直接影响到机组设备的安全运行。常规往复式隔膜泵,其输送压力一般为10兆帕左右,用于常规锅炉加药,而大型电站尤其是超临界机组电厂的加药压力一般为24兆帕,最高时能达到25兆帕,该类高压隔膜计量泵在实际使用过程中,其膜片的工作部位极易发生变形撕裂问题,进而造成漏浆事故,影响机组正常运行。为了适应超临界汽轮机组配套设备隔膜泵的可靠性与安全性,对传统隔膜泵的平板膜片建立数学模型,并利用ANSYS仿真软件进行数学模拟,对模拟结果的分析表明,平板膜片的固定处内缘和中心区域外缘是隔膜片应力和形变量较大的两处危险部位。针对膜片应力分布不均和应力集中的情况,设计出一种新型(异形)膜片,对设计的新型膜片的厚度与尺寸参数进行优化,根据新型膜片ANSYS仿真分析的结果,最终总结得到膜片结构参数的变量值,优化设计了新型膜片的结构尺寸,确定新型膜片的设计尺寸。新型膜片的设计结构改善了膜片应力集中的情况,考虑影响膜片疲劳寿命的要素,以及氯丁二烯橡胶材料的S-N曲线,将Workbench中针对膜片的有限元分析结果导入到ANSYS中,对优化后的新型膜片与传统膜片进行疲劳分析,最终结果表明新型膜片的疲劳寿命远远长于传统膜片的疲劳寿命验证了新型膜片结构的可靠性。
黄强强[9](2020)在《光纤-金膜微腔声压传感单元的结构设计与测试》文中指出声压传感器在海洋探测、水下对抗等领域一直是研究的热点和重点发展对象。随着器件进入微米甚至纳米尺度,传感单元的结构设计和制造工艺难度不断提升,在实际制造之前需要通过理论计算为后期制作和装配工艺提供指导,对仿真设计和计算的需求增加。在目前的高灵敏度、可微型化声压传感单元结构中,膜片式微腔干涉/谐振结构最具应用潜力,其中膜片的选择是性能优劣的关键问题之一。贵金属膜片可通过物理气相沉积法制备使厚度达到几十纳米到几百纳米,且该材料具有反射率高、声压灵敏度高、制备工艺较为成熟等优点,适合作为声压传感器的敏感材料。本文在对光纤-金膜微腔传感单元结构的力学和光学特性、器件几何参数、工作点设计进行充分理论分析与仿真计算基础上,搭建静态压力测试系统,优化光纤-金膜微腔传感单元设计参数;构建传感模型,完成动态声压测试和性能验证。论文的主要工作和创新点包括:建立光纤-金膜微腔声压传感模型,对传感单元的力学和光学两方面特性进行理论分析。传感单元的力学特性分析分别采用经典弹性理论和球壳模型,得到金膜的压力-形变模型;重点分析了膜片几何参数(直径、厚度)和预应力对形变特性的影响;采用有限元方法对比验证了理论计算结果的正确性;针对传感单元的光学特性,由Fabry-Perot多光束干涉入手,结合高斯光束耦合理论定量分析了微腔两端面的反射率、腔长和入射光波长对干涉光谱的影响;完成光纤-金膜微腔传感单元的参数设计,为后续的传感单元结构制作提供了指导。采用磁控溅射方法在硅基片上沉积氧化锌牺牲层和金薄膜,并将金薄膜通过湿法转移至陶瓷插针的端面,转移膜片前利用紫外臭氧处理方法对陶瓷插针进行处理,解决膜片转移中的褶皱问题,使处理后的膜片与陶瓷插针贴合紧密平整;搭建控制平台精确控制微腔长度,制作完成直径为125μm,腔长为81.5μm的传感单元。设计并搭建了静压力与动态声压测试系统。在静压下,采用双峰解调法测试得到了0-100k Pa范围内传感单元的压力-形变曲线,获得压力灵敏度为19.5nm/k Pa。在动态声压测试系统中,采用强度解调法得到了传感单元在0.3-9.0k Hz下的频率响应曲线。结果表明,实验声压传感单元在0.3-2.0k Hz的频率范围具有较平坦的响应;膜片结构在谐振频率为2.6k Hz时,声压灵敏度最高为80.61nm/k Pa,且此时对应的最小可探测声压为1.3m Pa/Hz1/2@2.6k Hz。论文的研究结果表明,采用金膜构成微腔结构作为声压传感单元,灵敏度高、工艺简单,具有实际应用和微型化的潜力。
许佳伟[10](2020)在《光纤—金膜短腔F-P水声传感单元研究》文中研究指明随着海洋资源逐渐被开发,水声信号在海洋油气勘探、环境监测以及水下通信等领域的应用和发展受到越来越多的关注。水声传感器当前的主要发展趋势是小型化、高灵敏度和大动态范围。利用纳米级厚度敏感膜片的薄膜型光纤Fabry-Perot(F-P)传感器在实现高灵敏度水声探测的同时,结合MEMS加工工艺可以做到非常小的结构尺寸。目前,针对光纤F-P声压传感器的研究主要集中在提升膜片的压力响应灵敏度,通常所使用的F-P腔长在几十到几百微米。研究发现由高反射界面组成的短腔(微米或亚微米)光纤F-P传感器,由于具有更高的耦合效率和光信号强度,能够有效提高响应灵敏度和信噪比。本论文重点研究了光纤短腔F-P传感器的光学特性;设计并制备了腔长最短约为4~5μm的水声传感单元;搭建水声测试系统对传感单元的性能进行了测试和评估。论文的主要研究工作和创新点如下:1、光纤-金膜F-P短腔的光学特性、声压响应特性和解调方法的理论仿真与分析。采用传输矩阵法推导了光纤-金膜F-P短腔的光学特性并分析了非对称性光谱出现的原因;研究了传感单元在声压作用下薄膜的振动响应理论,着重分析计算了论文采用的金膜片的形变灵敏度和响应频率;确定了强度解调方案及工作点的控制为其技术关键。2、传感单元的设计、制备与测试。根据传感单元的光学灵敏度和频率响应范围的要求,设计传感单元的结构参数;探索并优化了传感单元的制备工艺,制备并组装了长6.4mm,直径1.25mm的小型水声传感单元;搭建了静态光谱测试系统,空气中的测试结果表明,制备的两个光纤短腔F-P传感单元腔长分别为4.7μm与7.4μm,其中7.4μm的样品在水下保持了较好的气密性。3、传感单元的水声响应测试与标定。搭建了振动液柱法水声测量系统,能够满足10Hz~2k Hz水声信号的测量要求;强度解调系统的输出信号,通过与标准水听器进行比对与校准,获得了论文工作所制备的水声传感单元的灵敏度、频率响应和动态范围。测试结果表明,所制备的水声传感单元在100~800Hz范围内具有较好的响应平坦度,灵敏度为-178d B±0.4d B,动态范围在800Hz时最高可达78d B。
二、压力测量膜片的形变计算(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、压力测量膜片的形变计算(论文提纲范文)
(1)基于多孔式敏感膜片的MEMS光纤珐珀传感器及其局部放电检测(论文提纲范文)
1 引言 |
2 传感器设计与制造 |
2.1 工作原理 |
2.2 传感器膜片设计 |
2.3 膜片加工与制造 |
2.4 传感器探头装配 |
3 实验与结果分析 |
3.1 实验设置 |
3.2 传感器静态压力性能测试 |
3.3 传感器距离衰减与方向响应性能测试 |
4 结论 |
(2)基于一体化探针的航空发动机内流多方向压力测量技术研究(论文提纲范文)
0 引 言 |
1 一体化探针结构 |
2 一体化探针的压力测量原理 |
3 一体化探针气流传导结构参数优化设计 |
3.1 感压气孔内径对气流传导性能影响 |
3.2 感压气孔深度对气流传导性能影响 |
3.3 一体化探针头部锥度对对气流传导性能影响 |
4 感压膜片优化设计 |
4.1 灵敏度分析 |
4.2 频响性分析 |
5 一体化探针的工艺制造 |
6 一体化探针的压力测试实验 |
6.1 压力测试系统的搭建 |
6.2 压力测试实验与分析 |
7 结 论 |
(3)多程吸收增强型光纤光声气体传感技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 传统的气体检测手段 |
1.1.2 光学气体检测手段 |
1.2 光声光谱技术研究进展 |
1.2.1 国外光声光谱技术的发展 |
1.2.2 国内光声光谱技术的发展 |
1.2.3 多程吸收池 |
1.3 光纤声波传感与光声光谱技术 |
1.4 论文结构及主要内容 |
2 基本原理 |
2.1 分子的电偶极矩与红外振转跃迁 |
2.2 极性分子的红外吸收谱线 |
2.2.1 分子振转能级 |
2.2.2 振转跃迁选择定则与红外光谱分支 |
2.3 谱线展宽与光声信号的产生机理 |
2.3.1 吸收谱线的展宽机制 |
2.3.2 光声光谱技术的机理 |
2.4 基于Buneman频率估计的光谱解调法 |
3 光纤声波传感器的设计与性能评估 |
3.1 光纤F-P膜片式声波传感器 |
3.1.1 FOM的设计与优化 |
3.1.2 FOM的幅频响应特性 |
3.1.3 FOM的白光干涉谱与时域响应 |
3.1.4 FOM的极限检测声压 |
3.2 超高灵敏的基于无膜结构光纤声波传感器 |
3.2.1 FOM的设计 |
3.2.2 FOM的测试系统 |
3.2.3 FOM的白光干涉谱与时域响应 |
3.2.4 FOM的幅频响应特性 |
3.2.5 FOM的长期稳定性分析 |
3.2.6 FOM的线性响应特性 |
3.2.7 FOM的极限检测声压 |
3.2.8 FOM的应用展望 |
4 基于长程吸收的光声光谱气体检测系统 |
4.1 基于侧壁反射的长程吸收池 |
4.1.1 光声池的设计 |
4.1.2 测试装置的搭建 |
4.1.3 设计的光声气体传感器的幅频响应 |
4.1.4 系统的信噪比 |
4.1.5 系统对于不同浓度气体的二次谐波检测及线性响应特性评估 |
4.1.6 长程池和单程池的对比 |
4.1.7 系统的极限检测灵敏度 |
4.2 基于长程吸收的光纤光声光谱气体检测系统 |
4.2.1 光声池的设计 |
4.2.2 实验装置 |
4.2.3 气体吸收线选择以及调制深度优化 |
4.2.4 光声池的幅频响应特性与信噪比优化 |
4.2.5 微量气体检测与线性响应特性评估 |
4.2.6 系统极限检测气体浓度评估 |
5 论文的结论、创新点与展望 |
5.1 论文的结论 |
5.2 论文的创新点 |
5.3 论文的展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文以及申请专利情况 |
致谢 |
(4)高灵敏度扩散式光纤光声气体传感器研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 微量气体检测方案 |
1.2.1 传统电学气体检测方法 |
1.2.2 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)气体探测技术 |
1.2.3 光声光谱气体检测方法 |
1.3 小型化光纤光声传感器国内外研究进展 |
1.4 论文结构及主要内容 |
2 基于悬臂梁声波敏感结构的光纤光声传感器 |
2.1 基于Fabry-Perot干涉结构的光纤声波传感器工作原理 |
2.1.1 F-P干涉原理 |
2.1.2 基于F-P干涉结构的光纤声波传感器基本结构 |
2.2 基于悬臂梁膜片的光纤F-P声波传感器 |
2.2.1 膜片式声波敏感元件 |
2.2.2 悬臂梁声波敏感元件的特性分析 |
2.2.3 悬臂梁声波敏感元件的制作方法 |
2.3 光纤光声气体传感技术 |
2.4 本章小结 |
3 光纤微音器及光纤光声传感器的温度特性分析 |
3.1 基于悬臂梁的光纤微音器的温度特性 |
3.1.1 光纤微音器的温度特性分析 |
3.1.2 光纤微音器的声压响应测试 |
3.1.3 光纤F-P腔的温度特性测试 |
3.2 光纤光声传感器的温度特性 |
3.2.1 光声信号的温度特性分析 |
3.2.2 光纤光声传感器的温度自补偿 |
3.3 本章小结 |
4 基于扩散式光纤光声传感器的痕量气体检测 |
4.1 光纤光声传感器的结构设计与性能仿真 |
4.1.1 光纤光声传感器的结构设计 |
4.1.2 气体扩散时间仿真 |
4.1.3 降噪效果仿真 |
4.2 光纤光声传感器的声波性能测试 |
4.3 光声光谱气体检测系统 |
4.4 乙炔气体检测实验 |
4.4.1 吸收谱线选择 |
4.4.2 乙炔气体检测结果 |
4.5 甲烷气体检测 |
4.6 本章小结 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文以及专利申请情况 |
致谢 |
(5)电容薄膜真空计及其相关技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 电容薄膜真空计的研制 |
1.2.2 电容薄膜真空计的校准及性能分析 |
1.2.3 电容薄膜真空计热流逸效应的修正 |
1.2.4 MEMS型电容薄膜真空计 |
1.3 课题来源及研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 研究内容 |
第2章 电容薄膜真空计相关原理和理论 |
2.1 电容薄膜真空计基本工作原理 |
2.2 电容薄膜真空计的结构与测压原理 |
2.2.1 电容薄膜真空计的结构 |
2.2.2 电容薄膜真空计的测压原理 |
2.3 薄膜挠度理论分析 |
2.3.1 薄膜小挠度理论分析 |
2.3.2 薄膜大挠度理论分析 |
2.3.3 薄膜大小挠度对比分析 |
2.3.4 受有预张力圆形膜片的挠度 |
2.4 电容理论计算 |
2.4.1 初始电容计算 |
2.4.2 可变电容计算 |
2.5 电容薄膜真空计的主要性能评价指标 |
2.6 本章小结 |
第3章 电容薄膜真空计线性度与灵敏度影响因素分析 |
3.1 电容薄膜真空计的线性度与灵敏度关系 |
3.2 感压膜片结构的影响 |
3.2.1 感压膜片形状 |
3.2.2 感压膜片结构参数 |
3.2.3 感压膜片结构形式 |
3.3 感压膜片材料的影响 |
3.4 感压膜片预张力的影响 |
3.5 极板间距及固定极板结构的影响 |
3.5.1 不同极板间距 |
3.5.2 不同固定极板直径 |
3.6 传感器的工作模式的影响 |
3.7 本章小结 |
第4章 电容薄膜真空计热结构耦合分析及模态分析 |
4.1 传感器的温度漂移 |
4.2 传感器温度补偿方法 |
4.3 电容薄膜真空计瞬态热结构耦合分析 |
4.3.1 模型建立 |
4.3.2 有限元剖分 |
4.3.3 边界条件设定 |
4.3.4 仿真计算结果及分析 |
4.4 电容薄膜真空计模态分析 |
4.4.1 模态分析基础 |
4.4.2 感压膜片模态分析 |
4.4.3 整机模态分析 |
4.5 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间所发表的学位论文 |
(6)基于光纤光栅的压力传感特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 光纤光栅技术及有限元分析发展历程 |
1.2.1 光纤光栅技术 |
1.2.2 有限元分析 |
1.3 光纤Bragg光栅压力传感器国内外研究现状 |
1.3.1 悬空式光纤光栅压力传感器 |
1.3.2 粘贴式光纤光栅压力传感器 |
1.3.3 嵌入式光纤光栅压力传感器 |
1.3.4 其他结构光纤光栅压力传感器 |
1.4 主要研究内容及章节安排 |
1.4.1 主要研究内容及章节安排 |
1.4.2 创新点 |
第二章 光纤Bragg光栅基本理论 |
2.1 光纤Bragg光栅传感原理 |
2.2 光纤Bragg光栅压力传感器温度补偿原理 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于方形膜片钢桁架垂直梁结构的光纤光栅压力传感器 |
3.1 传感器结构设计 |
3.2 传感器原理分析 |
3.3 有限元分析 |
3.4 实验及结果分析 |
3.4.1 光纤Bragg光栅压力传感器压力校验 |
3.4.2 光纤Bragg光栅压力传感器温度实验 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于方形膜片与悬臂梁结构的光纤光栅压力传感器 |
4.1 传感器结构 |
4.2 传感原理分析 |
4.3 有限元分析 |
4.4 实验及结果分析 |
4.4.1 光纤Bragg光栅压力传感器压力校验 |
4.4.2 光纤Bragg光栅压力传感器分辨率实验 |
4.4.3 光纤Bragg光栅压力传感器温度实验 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于方形膜片的高灵敏度光纤光栅压力传感器 |
5.1 传感器结构 |
5.2 传感原理分析 |
5.3 有限元分析 |
5.4 实验及结果分析 |
5.4.1 光纤Bragg光栅压力传感器压力校验 |
5.4.2 光纤Bragg光栅压力传感器分辨率实验 |
5.4.3 光纤Bragg光栅压力传感器温度实验 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所取得的科研成果 |
(7)基于MEMS复合法珀微腔的光纤大气物理参量传感方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光纤法珀微腔传感技术发展现状 |
1.2.1 光纤法珀传感器的基本类型 |
1.2.2 光纤法珀气体物理参量传感器研究现状 |
1.2.3 光纤复合法珀微腔传感器研究现状 |
1.3 光纤MEMS法珀微腔传感器 |
1.3.1 光纤MEMS法珀微腔传感器的研究现状 |
1.3.2 光纤MEMS传感器法珀微腔制作方法 |
1.4 论文的意义及主要研究内容 |
第2章 光纤法珀微腔传感与解调基本理论 |
2.1 光纤法珀微腔干涉基本原理 |
2.2 光纤法珀微腔传感解调方法 |
2.2.1 光谱法解调原理 |
2.2.2 低相干干涉解调原理 |
2.3 复合法珀微腔传感理论及解调方法研究 |
2.3.1 复合法珀微腔传感理论分析 |
2.3.2 复合法珀微腔高精度混合解调方法研究 |
2.4 光纤MEMS膜片式法珀压力传感器膜片弹性力学特性分析 |
2.4.1 理想条件下膜片形变特性分析 |
2.4.2 残余气压对膜片形变影响分析 |
2.4.3 界面热应力对膜片形变影响分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 硅-玻璃复合微腔的光纤大气压力传感器及残余气压测试方法研究 |
3.1 光纤MEMS硅-玻璃复合腔大气压力传感器研究 |
3.1.1 传感器结构及压力传感特性分析 |
3.1.2 传感器热稳定性影响因素研究 |
3.1.3 基于阳极键合的传感芯片制作 |
3.1.4 基于热压键合的传感芯片制作 |
3.1.5 传感器压力响应特性实验 |
3.2 密闭微腔残余气压测试方法研究及实验验证 |
3.2.1 无损的微腔残余气压长期监测方法研究 |
3.2.2 传感器微腔残余气压测量实验 |
3.3 本章小结 |
第4章 硅-玻璃复合开放微腔的大气折射率与温度双参量传感器研究 |
4.1 光纤MEMS复合开放法珀腔双参量传感器 |
4.1.1 传感器结构及双参量传感原理 |
4.1.2 复合开放法珀腔传感器制作方法 |
4.2 光纤MEMS复合开放法珀腔传感器双参量实验与分析 |
4.2.1 大气折射率与温度双参量测量实验 |
4.2.2 传感器精度与稳定性分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 光纤MEMS全硅微腔大气压力与温度双参量传感器研究 |
5.1 光纤MEMS全硅复合法珀微腔双参量传感器 |
5.1.1 传感器结构及双参量测量原理 |
5.1.2 全硅复合法珀微腔传感器制作方法 |
5.2 光纤MEMS全硅法珀微腔传感器双参量实验与分析 |
5.2.1 低温下传感器双参量测量实验 |
5.2.2 高温下传感器双参量测量实验 |
5.3 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和科研情况说明 |
致谢 |
(8)隔膜泵膜片的设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 问题提出及研究意义 |
1.2 国内外研究相关进展 |
1.2.1 国外研究概况 |
1.2.2 国内研究概况 |
1.3 本文主要研究思路与内容 |
2 隔膜泵膜片设计的基础理论 |
2.1 隔膜泵的结构及其工作原理 |
2.1.1 隔膜泵的结构组成 |
2.1.2 隔膜泵的工作特点 |
2.2 隔膜泵的相关参数 |
2.3 隔膜泵膜片的工作原理 |
2.4 隔膜泵的膜位控制系统 |
2.4.1 膜位控制系统 |
2.4.2 滑阀式膜位控制系统 |
2.5 圆平板理论 |
2.6 本章小结 |
3 新型膜片的结构设计 |
3.1 传统平板膜片 |
3.2 传统平板膜片的故障分析 |
3.2.1 膜片的破裂原因 |
3.2.2 膜片破裂的解决方案 |
3.3 膜片的设计原则 |
3.4 新型膜片的结构设计 |
3.5 本章小结 |
4 隔膜泵膜片的有限元分析 |
4.1 有限元基本原理和ANSYS软件的分析流程 |
4.1.1 ANSYS分析软件简介 |
4.1.2 有限元分析的基本原理 |
4.1.3 利用ANSYS软件的分析流程 |
4.2 传统平板膜片的ANSYS分析 |
4.2.1 传统膜片数学模型的建立 |
4.2.2 有限元模型的建立及边界条件 |
4.2.3 有限元计算结果分析 |
4.3 新型膜片的ANSYS分析及其优化 |
4.3.1 新型膜片的仿真分析结果 |
4.3.2 膜片凹凸部分宽度优化设计 |
4.3.3 膜片厚度优化设计 |
4.4 本章小结 |
5 膜片的疲劳分析 |
5.1 疲劳分析的基本理论 |
5.1.1 疲劳定义 |
5.1.2 膜片疲劳强度的计算方法 |
5.2 ANSYS疲劳分析的基本步骤 |
5.3 膜片的疲劳分析 |
5.3.1 膜片的S-N曲线 |
5.3.2 疲劳寿命的仿真分析 |
5.4 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(9)光纤-金膜微腔声压传感单元的结构设计与测试(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 光纤声压传感器 |
1.2 膜片式Fabry-Perot声压传感单元的结构类型与现状 |
1.3 光纤Fabry-Perot腔解调技术的发展 |
1.4 研究内容与章节安排 |
第2章 光纤-金膜微腔声压传感单元的理论模型 |
2.1 光纤-金膜微腔声压传感单元的参数设计 |
2.1.1 传感膜片的压力-形变特性 |
2.1.2 传感膜片的力学参数仿真 |
2.1.3 有限元法数值分析 |
2.2 光纤-金膜微腔声压传感单元的光学响应特性 |
2.2.1 腔内损耗对微腔多光束干涉的影响 |
2.2.2 传感单元结构的光学模型构建 |
2.3 光纤-金膜微腔声压传感单元的信号解调方法 |
2.3.1 静压实验的信号解调方法 |
2.3.2 声压实验的信号解调方法 |
2.4 本章小结 |
第3章 光纤-金膜微腔声压传感单元的制作与优化 |
3.1 微腔声压传感单元的制作 |
3.1.1 金膜的制备 |
3.1.2 传感单元的组装 |
3.2 微腔声压传感单元的参数测试与优化 |
3.2.1 微腔声压传感单元Fabry-Perot腔的几何参数设计 |
3.2.2 Fabry-Perot腔的参数测试与优化 |
3.3 本章小结 |
第4章 光纤-金膜微腔声压传感单元的实验测试 |
4.1 传感单元的静压力实验 |
4.1.1 静压力实验系统 |
4.1.2 静压力实验结果与预应力分析 |
4.2 传感单元的声压实验 |
4.2.1 声压实验系统 |
4.2.2 声压实验结果与分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录 |
(10)光纤—金膜短腔F-P水声传感单元研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 微型光纤F-P压力传感器研究现状 |
1.2.2 膜片式光纤F-P压力传感器研究现状 |
1.2.3 光纤短腔F-P声压传感器研究现状 |
1.3 论文安排 |
第2章 光纤-金膜短腔F-P声压传感机理与理论分析 |
2.1 光纤F-P腔干涉特性分析 |
2.1.1 F-P多光束干涉理论基础 |
2.1.2 光纤短腔F-P干涉理论与反射率匹配 |
2.1.3 光纤-金膜F-P干涉理论与非对称光谱 |
2.2 光纤-金膜短腔F-P声压传感理论分析与仿真 |
2.2.1 金敏感膜片的静态压力响应分析 |
2.2.2 金敏感膜片的动态声压响应分析 |
2.3 光纤-金膜短腔F-P声压信号解调方法 |
2.3.1 强度解调 |
2.3.2 相位解调 |
2.4 本章小结 |
第3章 光纤-金膜短腔F-P水声传感单元的设计与制备 |
3.1 传感单元的参数设计 |
3.1.1 敏感膜片的设计 |
3.1.2 传感单元的光学性质仿真 |
3.2 传感单元的制备 |
3.2.1 金膜片转移制备传感探头 |
3.2.2 光纤端面金薄膜的制备 |
3.2.3 传感单元的组装 |
3.3 传感单元的静态光谱特性 |
3.3.1 静态光谱测试系统 |
3.3.2 光谱测试结果与分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 光纤-金膜短腔F-P水声传感单元性能研究 |
4.1 水声测试系统的设计与搭建 |
4.1.1 振动液柱法水声测试系统 |
4.1.2 水声信号强度解调系统 |
4.2 水声实验测量结果分析 |
4.2.1 灵敏度与频率响应测试结果分析 |
4.2.2 最小可探测声压与动态范围测试结果分析 |
4.3 噪声测试结果与分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间获得的科研成果 |
四、压力测量膜片的形变计算(论文参考文献)
- [1]基于多孔式敏感膜片的MEMS光纤珐珀传感器及其局部放电检测[J]. 司文荣,傅晨钊,卜剑,倪鹤立,李浩勇,王谢君,鞠登峰,虞益挺. 光学精密工程, 2021(11)
- [2]基于一体化探针的航空发动机内流多方向压力测量技术研究[J]. 姜昌兴,宋超鑫,雷小华,刘显明,章鹏. 仪器仪表学报, 2021(10)
- [3]多程吸收增强型光纤光声气体传感技术研究[D]. 张博. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]高灵敏度扩散式光纤光声气体传感器研究[D]. 杨蓓蕾. 大连理工大学, 2021(01)
- [5]电容薄膜真空计及其相关技术研究[D]. 贾春旺. 兰州理工大学, 2021(01)
- [6]基于光纤光栅的压力传感特性研究[D]. 樊庆赓. 西安石油大学, 2020
- [7]基于MEMS复合法珀微腔的光纤大气物理参量传感方法研究[D]. 王雪. 天津大学, 2020(01)
- [8]隔膜泵膜片的设计研究[D]. 高涵. 沈阳工程学院, 2020(02)
- [9]光纤-金膜微腔声压传感单元的结构设计与测试[D]. 黄强强. 武汉理工大学, 2020(08)
- [10]光纤—金膜短腔F-P水声传感单元研究[D]. 许佳伟. 武汉理工大学, 2020(08)