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Temperature Compensation Fiber Bragg Grating Pressure Sensor Based on Plane Diaphragm 被引量:13
1
作者 Minfu LIANG Xinqiu FANG Yaosheng NING 《Photonic Sensors》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第2期157-167,共11页
Pressure sensors are the essential equipments in the field of pressure measurement. In this work, we propose a temperature compensation fiber Bragg grating (FBG) pressure sensor based on the plane diaphragm. The pla... Pressure sensors are the essential equipments in the field of pressure measurement. In this work, we propose a temperature compensation fiber Bragg grating (FBG) pressure sensor based on the plane diaphragm. The plane diaphragm and pressure sensitivity FBG (PS FBG) are used as the pressure sensitive components, and the temperature compensation FBG (TC FBG) is used to improve the temperature cross-sensitivity. Mechanical deformation model and deformation characteristics simulation analysis of the diaphragm are presented. The measurement principle and theoretical analysis of the mathematical relationship between the FBG central wavelength shift and pressure of the sensor are introduced. The sensitivity and measure range can be adjusted by utilizing the different materials and sizes of the diaphragm to accommodate different measure environments. The performance experiments are carried out, and the results indicate that the pressure sensitivity of the sensor is 35.7pm/MPa in a range from 0MPa to 50MPa and has good linearity with a linear fitting correlation coefficient of 99.95%. In addition, the sensor has the advantages of low frequency chirp and high stability, which can be used to measure pressure in mining engineering, civil engineering, or other complex environment. 展开更多
关键词 Fiber Bragg grating plane diaphragm temperature compensation pressure sensor performanceexperiment low frequency chirp
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波纹膜片性能分析 被引量:11
2
作者 郭长旭 庞士信 张治国 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第4期9-10,55,共3页
利用ANSYS有限元分析软件对波纹膜片性能进行了计算机模拟分析。对波纹膜片的几个主要参数对性能的影响进行了分别的介绍。文中主要针对工作直径为19 mm的膜片进行讨论,根据波纹膜片性能的分析结果,优化波纹膜片的结构设计,进而改善了... 利用ANSYS有限元分析软件对波纹膜片性能进行了计算机模拟分析。对波纹膜片的几个主要参数对性能的影响进行了分别的介绍。文中主要针对工作直径为19 mm的膜片进行讨论,根据波纹膜片性能的分析结果,优化波纹膜片的结构设计,进而改善了波纹膜片对压力传感器性能的影响,提高了波纹膜片的设计效率和设计质量。 展开更多
关键词 波纹膜片 有限元分析 压力传感器
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光纤光栅压力传感器的理论建模及实验研究 被引量:8
3
作者 冉新涛 马少平 +1 位作者 李西柳 薛小乐 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期873-879,共7页
鉴于压力传感器为工业生产中压力监控的一种必不可少的设备,分析了光纤光栅中心波长与光纤光栅应变之间的关系,阐述了带有硬中心的圆形膜片受到均匀压之后,膜片中心的挠度与压力之间的数学关系。在此基础上设计了圆形膜片作为流体压力... 鉴于压力传感器为工业生产中压力监控的一种必不可少的设备,分析了光纤光栅中心波长与光纤光栅应变之间的关系,阐述了带有硬中心的圆形膜片受到均匀压之后,膜片中心的挠度与压力之间的数学关系。在此基础上设计了圆形膜片作为流体压力转化光纤光栅敏感物理量的元件,并结合辅助元件完成对光纤光栅传感器组装,建立了传感器输入输出之间的线性数学模型。通过实验验证传感器线性度和重复性,运用数学计算得出了光纤光栅压力传感器各项参数,灵敏度Km=-0.658nm/MPa,初始波长λ0=1 578.441nm,为后期传感器稳定性作好了铺垫。 展开更多
关键词 光纤传感 光纤光栅 圆形膜片 压力传感器
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ANALYTICAL ANALYSIS OF MEMS CAPACITIVE PRESSURE SENSOR WITH CIRCULAR DIAPHRAGM UNDER DYNAMIC LOAD USING DIFFERENTIAL TRANSFORMATION METHOD(DTM) 被引量:6
4
作者 Marzieh Molla-Alipour Bahram Azizollah Ganji 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI CSCD 2015年第4期400-408,共9页
In this paper, first a circular diaphragm is modeled using the classical plate theory. An analytical solution based on differential transformation method (DTM) and Runge-Kutta method is employed for solving the gove... In this paper, first a circular diaphragm is modeled using the classical plate theory. An analytical solution based on differential transformation method (DTM) and Runge-Kutta method is employed for solving the governing differential equation for the first time. Then the influences of various parameters on central deflection of the diaphragm, stress distribution and capacitance of pressure sensor with a time-dependent pressure are examined. Several case studies are compared with simulations to confirm the proposed method. The analytical results compared with ABAQUS simulation show excellent agreement with the simulation results. This method is very promising for time saving in calculating micro-device characteristics. 展开更多
关键词 MEMS capacitive pressure sensor circular diaphragm DEFLECTION analytical model theoretical analysis
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双膜结构FBG土压力传感器优化设计及灵敏度分析
5
作者 邢广志 陈博智 吴文婧 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期248-261,共14页
为实现桩基础结构安全及其服役状态的监测和有效评估,提出一种双膜结构土压力传感器,以光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)为传感元件,通过保护结构中增加的温度补偿膜,实现温度作用与外部荷载作用的彻底分离。基于双膜结构土压... 为实现桩基础结构安全及其服役状态的监测和有效评估,提出一种双膜结构土压力传感器,以光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)为传感元件,通过保护结构中增加的温度补偿膜,实现温度作用与外部荷载作用的彻底分离。基于双膜结构土压力传感器的工作原理,讨论了传感器压力灵敏度系数特性。结合有限元分析和实验研究,对灵敏度系数的影响参数展开了系统分析。数值分析结果表明,膜片厚度对压力敏感度系数的影响最大,结构半径和膜片厚度可选取为20 mm和1.8 mm;实验结果表明,在0-2 MPa范围内,压力灵敏度系数达3.32 pm/kPa。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 双膜结构 土压力传感器 灵敏度分析
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调频连续波光纤压力传感器及其测量特性分析 被引量:4
6
作者 白浪 郑刚 +1 位作者 张雄星 孙彬 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期208-215,共8页
为了满足压力测量中的高灵敏度、高分辨率、高可靠性等要求,本文提出了一种基于调频连续波激光干涉解调原理的高精度膜片式珐珀腔光纤压力传感器。首先推导了基于该原理的压力测量模型,然后搭建了一套测量装置,通过气泵向SUS631不锈钢... 为了满足压力测量中的高灵敏度、高分辨率、高可靠性等要求,本文提出了一种基于调频连续波激光干涉解调原理的高精度膜片式珐珀腔光纤压力传感器。首先推导了基于该原理的压力测量模型,然后搭建了一套测量装置,通过气泵向SUS631不锈钢膜片组成的密封腔连续给压,得出气压在0~600 kPa范围内变化时膜片中心(即珐珀腔腔长变化量)随气压变化的特性曲线;之后,测试25℃环境条件下不同压力测量值的稳定性,讨论引起腔长变化量漂移的原因;最后,在消除系统误差后得出了压力测量的分辨率。结果表明:该传感器的灵敏度为286.55 nm/kPa,分辨率为0.287 nm/Pa,压力传感器的测量随机误差呈正态分布。该调频连续波光纤压力传感器可以进行高灵敏度、高分辨率和高稳定性测量。 展开更多
关键词 测量 调频连续波激光干涉 珐珀腔干涉仪 膜片压力原理 压力传感头
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基于L型悬臂梁的膜片式FBG压力传感器 被引量:4
7
作者 梁磊 冯坤 +1 位作者 朱振华 徐刚 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期938-943,共6页
为满足油气管道压力测量需求,本文提出并研究了一种使用膜片和L型悬臂梁作为压力转换单元的光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器。基于传感器的结构模型,通过理论计算对传感器灵敏度和温度自补偿效应进行了分析,并利用有限元法分析了传感器... 为满足油气管道压力测量需求,本文提出并研究了一种使用膜片和L型悬臂梁作为压力转换单元的光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器。基于传感器的结构模型,通过理论计算对传感器灵敏度和温度自补偿效应进行了分析,并利用有限元法分析了传感器的静态和动态特性。实验结果表明,在0-2MPa范围内,该传感器的压力灵敏度为1 185.621pm/MPa,相关系数达到0.999 83,在0-80℃温度范围内温度灵敏度相关系数达到0.999以上,能有效消除温度交叉敏感。且具有良好的可靠性,这种FBG压力传感器可广泛用于油气管道压力的长期准分布在线监测。 展开更多
关键词 L型悬臂梁 膜片 压力传感器 光纤光栅 温度自补偿
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波纹膜片式FBG渗压传感器研究
8
作者 孟永东 张翔宇 +3 位作者 蔡征龙 徐晓蔚 张伟杰 袁昌纬 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2023年第3期1377-1385,共9页
传统的电式渗压监测传感器普遍存在精度低、长期稳定性差等缺点,很难满足长期高精度监测要求.结合波纹膜片的压力敏感特性以及光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的应变传感特性,研发了一种适用于岩土体渗压监测的波纹膜片式FBG... 传统的电式渗压监测传感器普遍存在精度低、长期稳定性差等缺点,很难满足长期高精度监测要求.结合波纹膜片的压力敏感特性以及光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的应变传感特性,研发了一种适用于岩土体渗压监测的波纹膜片式FBG传感器,克服了传统传感器的不足.传感器的性能测试以及与常规传感器的模型对比试验结果表明:在量程0~100 kPa范围内该FBG渗压传感器具有较高灵敏度和线性度;在模型试验中传感器的测量稳定性较好,实时性优越,能够适用于岩土体渗压小范围变化内的测量. 展开更多
关键词 岩土体 波纹膜片 光纤布拉格光栅 渗压传感器 渗压监测
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深海压力传感器的结构设计及力学特性研究 被引量:3
9
作者 曹永友 陈恩伟 +1 位作者 刘正士 仲凯 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期263-266,共4页
基于油液的可压缩性,将活塞式压力平衡装置与敏感膜片组合起来,设计了一种深海活塞式压力传感器,通过设置活塞式压力平衡装置使传感器能承受大压力,利用油液压缩体积与压力之间的关系来测量大压力,采用敏感膜片来测量水压的微小变化量,... 基于油液的可压缩性,将活塞式压力平衡装置与敏感膜片组合起来,设计了一种深海活塞式压力传感器,通过设置活塞式压力平衡装置使传感器能承受大压力,利用油液压缩体积与压力之间的关系来测量大压力,采用敏感膜片来测量水压的微小变化量,既能承受深海大压力又能实现高精度测量.阐述了其工作原理及结构特点,并对其进行动态分析,研究结果表明:敏感膜片应采用橡胶膜片,压力传感器内外压差较小. 展开更多
关键词 活塞式压力平衡装置 敏感膜片 动态分析 爬行现象 压力传感器
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基于膜片式压力传感器的粮仓谷物水分在线监测系统设计 被引量:2
10
作者 刘晓燕 《黑龙江科技信息》 2014年第7期55-56,共2页
本文介绍一种基于膜片式压力传感器针对粮仓谷物水分检测智能在线实时控制系统,根据粮仓内压力的关系而形成的含水量情况,探讨当传感器布置在不同位置压力随载荷重量的变化规律,确切找到压力传感器的采集位置,使该系统将所采集的粮食压... 本文介绍一种基于膜片式压力传感器针对粮仓谷物水分检测智能在线实时控制系统,根据粮仓内压力的关系而形成的含水量情况,探讨当传感器布置在不同位置压力随载荷重量的变化规律,确切找到压力传感器的采集位置,使该系统将所采集的粮食压力比值与其水分含量对应起来,为准确地确定水分含量的分布特性提供依据,从而更准确地显示出粮食的水分含量,实现对粮仓谷物水分检测的准确度,有效的提高了在线实时检测效率,对粮仓谷物水分检测获得行之有效的方法。 展开更多
关键词 膜片式压力传感器 粮仓谷物 BP神经网络技术 水分检测 在线监测系统
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瞬变温度流场速变压力测量传感器技术研究 被引量:1
11
作者 张从和 《流体力学实验与测量》 EI CSCD 2000年第4期64-68,共5页
从分析压力传感器的平面膜片结构在变温场中存在的失稳现象入手,突破常规设计方法,采用新颖的球壳状膜片结构,克服了失稳现象,结合采取一系列相应的技术措施,实现了瞬变温度流场速变压力的实时精确测量。
关键词 瞬变温度流场 失稳现象 压力传感器
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膜盒式压力传感器的创新设计原理与工程应用 被引量:1
12
作者 李绍炎 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2009年第1期24-26,31,共4页
弹性膜盒作为压力式传感器大量应用在石油化工、仪表、航空等领域,通过研究发现了弹性膜盒不同于上述传统应用方法的新特性,在大量试验数据的基础上,提出了一种创新设计理论与方法,成功地将其作为温度传感器应用于某温度控制继电器。采... 弹性膜盒作为压力式传感器大量应用在石油化工、仪表、航空等领域,通过研究发现了弹性膜盒不同于上述传统应用方法的新特性,在大量试验数据的基础上,提出了一种创新设计理论与方法,成功地将其作为温度传感器应用于某温度控制继电器。采用该原理和方法设计制造的新型温度传感器大批量生产应用于洗衣机、电热水器等家用电器,证明具有极佳的工作精度、重复性、稳定性与可靠性,为弹性膜盒开辟了一种新的应用领域。 展开更多
关键词 弹性膜盒 压力式传感器 温度传感器 温度控制继电器
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用金属膜片-SOS元件制作的低压传感器 被引量:1
13
作者 唐宏欣 朱英杰 付敬奇 《沈阳工业学院学报》 1999年第2期23-27,共5页
利用金属膜片感受被测压力并将其转换成集中力,再通过传压杆将集中力传递到SOS元件上,从而实现了比SOS元件量程低的压力测量.基于此原理,用0.3MPa量程的SOS元件,研制成了0.03MPa量程的压力传感器.
关键词 金属膜片 SOS元件 压力传感器 低压传感器
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基于石墨烯膜的光纤Fabry-Perot腔干涉特性分析 被引量:1
14
作者 李成 郭婷婷 +2 位作者 肖俊 樊尚春 靳伟 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期574-579,共6页
针对以新型材料石墨烯为膜片的光纤法珀压力传感器,应用圆薄膜大挠度弹性理论,利用有限元法分析了均布载荷下石墨烯膜的挠度形变;并基于Fabry-Perot干涉仪原理,建立了光纤Fabry-Perot腔压力传感的数学模型.根据石墨烯膜折射率特性,分析... 针对以新型材料石墨烯为膜片的光纤法珀压力传感器,应用圆薄膜大挠度弹性理论,利用有限元法分析了均布载荷下石墨烯膜的挠度形变;并基于Fabry-Perot干涉仪原理,建立了光纤Fabry-Perot腔压力传感的数学模型.根据石墨烯膜折射率特性,分析了层数、入射光角度等参数对石墨烯膜反射率的影响,获取了腔长损耗以及薄膜挠度形变导致腔长变化而引起的干涉光谱变化规律.仿真结果表明,增加薄膜层数可提高反射率、改善干涉性能;但随着载荷增加,其对挠度形变的影响表现为反向递减效应.8层石墨烯薄膜可获得0.715%的反射率,且当腔长为40μm时,直径25μm薄膜的理论压力灵敏度约为10 nm/k Pa.这为基于多层石墨烯的膜片式光纤压力传感器的设计提供了理论依据. 展开更多
关键词 光纤Fabry-Perot腔 石墨烯膜 大挠度 干涉特性 压力传感器
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光纤光学相干膜盒压力传感器设计 被引量:1
15
作者 赵文建 袁海骏 袁嫣红 《浙江理工大学学报(自然科学版)》 2015年第3期360-364,共5页
设计了一种新型光纤膜盒压力传感器,应用频率扫描光纤相干测距法感知波纹膜片位移量,从而得到压力测量值。设计的压力传感器应用单模光纤空间滤波特性进行测距,实现了对非光滑金属膜片表面的直接测距;压力膜盒通过退火工艺消除焊接产生... 设计了一种新型光纤膜盒压力传感器,应用频率扫描光纤相干测距法感知波纹膜片位移量,从而得到压力测量值。设计的压力传感器应用单模光纤空间滤波特性进行测距,实现了对非光滑金属膜片表面的直接测距;压力膜盒通过退火工艺消除焊接产生的残余应力,改善了迟滞特性。实验结果表明,设计的压力传感器不仅比指针式膜盒压力表拥有更高的精度和灵敏度,同时又拥有光纤传感器远距离测量和抗电磁干扰的特点。对其中一种尺寸的压力传感器进行了标定,给出了压力与距离的特性曲线以及零点温度漂移曲线,其迟滞仅为0.2%,非线性度为0.7%。 展开更多
关键词 光纤相干测距 单模光纤 波纹膜片 迟滞 压力传感器
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Analysis of Circular Resonator for Resonant Pressure Sensor
16
作者 NAY Soe Shwe 《Computer Aided Drafting,Design and Manufacturing》 2010年第1期21-24,共4页
The analytical and finite element analyses of circular resonator for Resonant Pressure Sensor are presented. The new idea of this paper is the Silicon circular diaphragm used as the sensing resonator for micro pressur... The analytical and finite element analyses of circular resonator for Resonant Pressure Sensor are presented. The new idea of this paper is the Silicon circular diaphragm used as the sensing resonator for micro pressure sensor. The thickness, radius and natural frequencies for the Si circular diaphragm are investigated. A system model is being developed to predict dynamic responses of the pressure sensor diaphragm and preliminary results are presented. The pressure range is 0-0.1Mpa. The resonant frequencies output of the homogenous circular diaphragm also realized by ANSYS software. The natural frequency of the resonator is about 63.418 kHz. 展开更多
关键词 MEMS resonant pressure sensor circular diaphragm finite element analysis
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应变膜在盾构隧道施工监测中的应用
17
作者 何涛 《山西建筑》 2011年第10期168-169,共2页
对应变膜原理作了分析,采用应变膜技术对盾构隧道管片在施工过程中进行了监测,相比于其他传统监测技术,应变膜能够实现面区域监测且价格相对较低,能提高监测的全面性和可靠性,结论表明,利用应变膜技术监测盾构隧道管片具有很好的效果。
关键词 应变膜 健康监测 盾构隧道
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天然气流量计量中一些问题的探讨 被引量:16
18
作者 赵宁 张红刚 +1 位作者 刘辰魁 陈世砚 《河北化工》 2010年第3期39-41,共3页
无论是在工业生产还是家庭日常生活中天然气的使用越来越普及,天然气计量的准确性越来越受到人们的关注,着重分析了目前气体流量计计量过程中存在的一些问题,并提出一些合理化建议。
关键词 膜式燃气表 智能流量计 温压补偿 温压传感器检定
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新型薄膜式压力传感器的参数设计 被引量:1
19
作者 王昭 吴祖堂 +2 位作者 杨军 李焰 刘文祥 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期172-182,共11页
利用待测压力与薄膜加速度之间的正比例关系来获取冲击波反射超压峰值的新型测量方法已经得到初步实验验证,该方法具有无需标定、制作简单、成本低廉、测量精度高等优点。为优选薄膜式压力传感器的主要参数,并获取压力测量的不确定度,... 利用待测压力与薄膜加速度之间的正比例关系来获取冲击波反射超压峰值的新型测量方法已经得到初步实验验证,该方法具有无需标定、制作简单、成本低廉、测量精度高等优点。为优选薄膜式压力传感器的主要参数,并获取压力测量的不确定度,开展了数值模拟,分析了薄膜厚度、待测压力、拟合参数等因素对压力测量的影响。对薄膜的位移或速度信号进行了拟合处理,获得了冲击起始时刻薄膜的加速度,进而得到了待测压力峰值;将获得的压力与标准压力进行比对,得到了拟合时长、拟合多项式阶次、薄膜厚度等因素的优选值,并获得了薄膜式压力传感器的主要技术指标。另外,开展了激波管比对实验,验证了数值模拟的相关结论。 展开更多
关键词 薄膜式压力传感器 反射超压 冲击波 激波管实验
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一种光纤调频连续波激光干涉液位传感器 被引量:5
20
作者 白浪 郑刚 +1 位作者 张雄星 孙彬 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第7期285-292,共8页
提出一种基于调频连续波干涉测量技术的膜片式法布里-珀罗(F-P)腔液位传感器。根据调频连续波干涉技术液位测量体系理论制作液位传感器,搭建液位测量系统,并对其进行线性度、灵敏度和分辨率等测试。实验结果表明,调频连续波液位传感器... 提出一种基于调频连续波干涉测量技术的膜片式法布里-珀罗(F-P)腔液位传感器。根据调频连续波干涉技术液位测量体系理论制作液位传感器,搭建液位测量系统,并对其进行线性度、灵敏度和分辨率等测试。实验结果表明,调频连续波液位传感器液位测量的线性度为0.99998,液位测量的灵敏度为465 nm/mm,分辨率约为33.998 nm,对应的液位值为0.0731 mm,而且具有很好的稳定性、重复性和迟滞性。因此,所设计的调频连续波光纤液位传感器可以实现高精度且稳定的液位测量。 展开更多
关键词 激光光学 调频连续波激光干涉 法布里-珀罗(F-P)腔干涉仪 膜片压力原理 光纤液位传感头 液位测量
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