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波纹管式传感器

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  • 应用分享 | 波纹管开裂失效分析
    波纹管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性壳体,其生产历史已有一百多年。直到第二次世界大战时期才用作仪器、仪表的弹性敏感元件和各类管道的联结元件,现已广泛用于矿山、石油、化工、冶金、电力、热力、航海、航天等工程设备中,起密封、吸振、降噪、储能、热补偿和介质隔离作用。 波纹管有多种形式就波的形状而言,以U型波纹管应用广泛,其次还有C型、Ω型、矩形和S型等 就层数而言,则分为单层和多层波纹管。 本例针对某机型机头与容器间壁厚为0.2mm,运行2000多小时发生泄漏的单层U型波纹管,使用金相显微镜,扫描电子显微镜等专业设备对波纹管失效部位做全面分析。 拿到波纹管泄漏样品(图 1),对于搞机械的来讲,很容易想到用气压测试确定波纹管泄漏大致位置。事实也是如此,采用此种方法可以很方便的确认泄漏位置大致位于接头焊缝附近。紧接着去除波纹管接头部保护环及编织网,裸眼观测,对于大一些的裂纹可以直接看到,但是对于微小裂纹或者说想要知道裂纹萌生——发展——失稳的整个过程,就必须要借助于体式显微镜。体视显微镜放大倍数50倍,以其较经典显微镜更为出色的大景深,广泛应用于各种断口的宏观观察和拍照。 图 1 波纹管宏观形貌 图 2为是焊缝附近裂纹。其拍摄照片可以直观的反映出裂纹位置以及近裂纹表面焊接过程中产生的高温氧化色。仅仅观测到裂纹,确定裂纹位置对于查找其产生的根本原因还是远远不够的。想要了解的是整个波纹管寿命周期,从生产到使用究竟是哪个环节的问题导致了其异常开裂,进而引起泄漏。这就需要搜集各个环节的信息,越详细越好,例如:生产制造工艺、材料技术标准、设计技术条件、安装过程、使用过程… … 。通常想要真正了解原因,这些条件都是必要的。 图 2 焊缝部位裂纹局部宏观形貌 接下来要使用的更为精密设备和复杂的制样来观察分析。众所周知,机械行业大多传动部件其加工过程中都要热处理,其目的就是通过改变材料组织进而优化材料机械性能。对于生产检验,一般测试机械性能就可以了,但是对于失效分析,想要查清问题背后的原因,仅测性能是不够的,需要观察组织去了解影响性能背后的原因。观察组织就要用到材料领域的——金相显微镜。这里使用的是金相显微镜,其可在50-1000倍观察样品。图 3、图4和图 5是使用显微镜拍摄的照片。其中开裂确切位置清晰可见——焊接热影响区,同时可见波纹管管壁痕迹,表明母材与焊料熔合不是很好,管壁裂纹起始位置可见细小的晶间裂纹。 图 3 焊缝部位裂纹周围组织局部形貌 图 4 断裂起始位置表面晶间裂纹局部形貌 图 5 表面晶间裂纹周围组织局部形貌 失效分析当中的重头戏——断口分析,其要使用的设备也是失效分析中重量级的设备——扫描电子显微镜,简称SEM。SEM以其出色的放大倍数和观察景深而闻名。随机配备的能谱仪,更使其如虎添翼,使得其在失效分析领域大放异彩。图6 、图7 为使用SEM拍摄到的波纹管断裂面的照片,其清晰告知断裂模式为晶间腐蚀—疲劳断裂。 图 6 断口开裂源部位表面晶间裂纹局部形貌 图 7 断口裂纹扩展区疲劳纹局部形貌 304不锈钢的敏化温度区间大致为425-815℃[1]。在焊接接头的焊接过程中,热影响区热循环峰值温度在600-1000℃。在随后的冷却过程中,如果在304敏化温度区域停留时间过长将会导致材料晶间腐蚀敏感性增加。焊接时可以通过提高焊接速度的方法来增大电流,维持较低的热输入,从而降低晶间腐蚀的倾向,也可以对焊接后的不锈钢进行固溶处理和稳定化处理来降低焊接件晶间腐蚀敏感性[1,2]。 综上,结合各种背景信息以及各种测试分析手段的相互佐证,可以得出造成连接机头和容器波纹管泄漏的原因为波纹管接头焊接工艺不当,使得304表面使用过程中产生晶间腐蚀,进而萌生晶间裂纹在周期性载荷作用下造成波纹管早期疲劳开裂。 参考文献[1]. 张晶莹. 304奥氏体不锈钢的晶间腐蚀与防护.装备制造技术,2012,2:154-155.[2]. 赵强,肖维宝 等.304不锈钢法兰焊接裂纹分析与返修.焊接,2017,2:54-56. 作者阿特拉斯科普柯(无锡)压缩机有限公司 程晓波
  • 盘点|压力测量仪器与技术大全
    压力是工业生产中的重要参数,如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的,必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中,压力还直接影响产品的质量和生产效率,如生产合成氨时,氮和氢不仅须在一定的压力下合成,而且压力的大小直接影响产量高低。此外,在一定的条件下,测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。伴随经济、技术的进步,压力测试在实际的生产工作中发挥着至关重要的左右,为生产活动提供了大量有价值的参考信息,使生产和科研活动的质量和效率都得到了实质性的提升。而压力测量仪表是用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表,又称压力表或压力计。压力测量仪表按工作原理分为液柱式、弹性式、负荷式和电测式等类型。类别原理仪器种类液柱式根据流体静力学原理,将检测压力转换成液柱高度进行测量U形管压力计、单管压力计、斜管压力汁等弹性式利用各种形式的弹性元件,在被测介质的作用下,使弹性元件受压后产生弹性形变的原理弹簧管压力计、波纹管压力计及膜片式压力计等电测式将压力转换成电信号进行传输及显示电阻式压力计、电容式压力计、压电式压力计和压磁式压力计等负荷式直接按照压力的定义制作。这类压力计误差很小,主要作为基准仪表使用常见的有活塞式压力计、浮球式压力计和钟罩式压力计仪器信息网特盘点各类常见压力检测仪器,以供读者参考。液柱式压力计 液柱式压力计是利用液柱所产生的压力与被测压力平衡,并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。所用的液体叫封液——水,酒精,水银等. 液柱式压力计结构简单,灵敏度和精确度都高,常用于校正其他类型压力计,应用比较广泛。液柱式压力计按照结构形式可大致分为U形管压力计、单管压力计、斜管压力汁等。U形管压力计是根据流体静力学原理用一定高度的液柱所产生的静压力平衡被测压力的方法来测量正压、差压和负压既真空度的。由于其结构简单、坚固耐用、价格低廉、使用寿命长若无外力破坏几乎可永久使用、读取方便、数据可靠、无需外接电力既无需消耗任何能源。故在工业生产各科研过程中得到非常广泛的应用,广泛用于测量风机和鼓风机的压力、过滤器阻力、风速、炉压、孔压差、气泡水位、液体放大器或液压系统压力等,也可用于燃烧过程中的气比控制和自动阀门控制,以及医疗保健设备中的血压和呼吸压力监测。斜管压力计 在测量微小压差时,由于h值较小,用U形管或单管液柱式压力计测量时的相对误差极大,此时可休用斜管式压力计,斜管式压力计分墙挂式和台式两种。  在许多实验中往往需要同时测量多点的压力,例如压力分布实验。这时就要采用多管式压力计,多管式压力计的工作原理与斜管压力计相同,实际就是多根斜管压力计,由于多管压力计各测压管的内径不可能一样,因此,由毛细现象所造成的各测压管的初读数也不一致,测量前必须读出每根测压管的初读数,并作适当的修正。弹簧管压力计 弹簧管压力计又称波登管压力计。它是一种常见的也是应用最广泛的工程仪表,主要组成部分为一弯成圆弧形的弹簧管,管的横切面为椭圆形,作为测量元件的弹簧管一端固定起来,通过接头与被测介质相连,另一端封闭,为自由端,自由端借连杆与扇形齿轮相连,扇形齿轮又和机心齿轮咬合组成传动放大装置。当被测压的流体引入弹簧管时,弹簧管壁受压力作用而使弹簧管伸张,使自由端移动,其移动距离与压力大小成正比,或者带动指针指示出被测压力数值,适用于对铜合金不起腐蚀作用的气体和液体。波纹管压力计 波纹管压力计的波纹管由金属片折皱成手风琴风箱状,当波纹管轴向受压时,由于伸缩变形产生较大的位移,故一般可在其自由端安装传动机构,带动指针直接读数,从而测量出介质压力。波纹管压力计可广泛应用于石油、化工、矿山、机械、电力及食 品行业,直接测量不结晶体,有腐蚀性的气体、液体的压力。波纹管压力计的特点是低压区灵敏度高,常用于低压测量,但迟滞误差大,压力位移线性度差,精度一般只能达到1.5级,常在其管内安装线性度较好的螺旋弹簧。膜片式压力计 膜片压力计适用于测量无爆炸危险、不结晶、不凝固、有较高粘度,但对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。 膜片压力计耐腐蚀性能取决于膜片材料。不锈钢耐腐膜片压力计的导压系统和外壳等均为不锈钢,具有较强的耐腐蚀性能。主要用于化学、石油、纺织工业对气体、液体微小压力的测量,尤其适用于腐蚀性强、粘稠介质(非凝固非结晶)的微小压力测量。 膜片压力计的工作原理是基于弹性元件(测量系统上的膜片)变形。在被测介质的压力作用下,迫使膜片产生相应的弹性变形——位移,借助连杆组经传动机构的传动并予放大,由固定于齿轮上的指针将被测值在度盘上指示出来。压阻式压力计 压阻式压力计是基于单晶硅的压阻效应而制成。采用单晶硅片为弹性元件,在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺,在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻,并将电阻接成桥路,单晶硅片置于腔内。当压力发生变化时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化,再由桥式电路获相应的电压输出信号。 具体来讲,当力作用于硅晶体时,晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化,扰动了载流子纵向和横向的平均量,从而使硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异,因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计,前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化,后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化,而且前者的灵敏度比后者大50~100倍 压阻式压力计是电阻式压力计的一种。采用金属电阻应变片也可制成压力计,测量原理以金属的应变效应为主。电容式压力传感器 电容式压力传感器,是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力计。特点是,输入能量低,高动态响应,自然效应小,环境适应性好。 电容式压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极,当薄膜感受压力而变形时,薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化,通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器,可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。压电式压力传感器 压电式压力传感器是基于压电效应的压力传感器。它的种类和型号繁多,按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上,由膜片将被测压力传递给压电元件,再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。 这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图,在测量中不允许用水冷却,并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料最适合于研制这种压力传感器。目前比较有效的办法是选择适合高温条件的石英晶体切割方法。而LiNbO3单晶的居里点高达1210℃,是制造高温传感器的理想压电材料。压磁式压力传感器 压磁式压力传感器是利用铁磁材料的压磁效应制成的,即利用其将压力的变化转化成导磁体的导磁率变化并输出电信号。压磁式的优点很多,如输出功率大、信号强、结构简单、牢固可靠、抗干扰性能好、过载能力强、便于制造、经济实用,可用在给定参数的自动控制电路中,但测量精度一般,频响较低。 所谓压磁效应就是在外力作用下,铁磁材料内部发生应变,产生应力,使各磁畴之间的界限发生移动,从而使磁畴磁化强度矢量转动,因而铁磁材料的磁化强度也发生相应的变化,这种由于应力使铁磁材料磁化强度变化的现象,称为压磁效应。 若某一铁磁材料上绕有线圈,在外力的作用下,铁磁材料的导磁率发生变化,则会引起线圈的电感和阻抗变化。当铁磁材料上同时绕有激磁绕组和测量绕组时,导磁率的变化将导致绕组间耦合系数的变化,从而使输出电势发生变化。通过相应的测量电路,就可以根据输出的量值来衡量外力的作用。霍尔式压力计 霍尔式压力计是利用霍尔效应制成的压力测量仪器。当被测压力引入后,弹簧管自由端产生位移,从而带动霍尔片移动,改变了施加在霍尔片上的磁感应强度,依据霍尔效应进而转换成霍尔电势的变化,达到了压力一位移一霍尔电势的转换。 霍尔压力计应垂直安装在机械振动尽可能小的场所,且倾斜度小于3°。当介质易结晶或黏度较大时,应加装隔离器。通常情况下,以使用在测量上限值1/2左右为宜,且瞬间超负荷应不大于测量上限的二倍。由于霍尔片对温度变化比较敏感,当使用环境温度偏离仪表规定的使用温度时要考虑温度附加误差,采取恒温措施(或温度补偿措施)。此外还应保证直流稳压电源具有恒流特性,以保证电流的恒定。活塞式压力计 活塞式压力计又称为静重式压力计,是利用流体静力平衡原理及帕斯卡定律工作的的一种高准确度、高复现性和高可信度的标准压力计量仪器。 流体静力平衡是通过作用在活塞系统的力值与传压介质产生的反作用力相平衡实现的。活塞系统由活塞和缸体(活塞筒)组成,二者形成极好的动密封配合。活塞的面积(有效面积)是已知的,当已知的力值作用在活塞一端时,活塞另一端的传压介质会产生与已知力值大小相等方向相反的力与该力相平衡。由此,可以通过作用力值和活塞的有效面积计算得到系统内传压介质的压力。在实际应用中,力值通常由砝码的质量乘以使用地点的重力加速度得到。 活塞式压力计也常简称活塞压力计或压力计,也有称之为压力天平,主要用于计量室、实验室以及生产或科学实验环节作为压力基准器使用,也有将活塞式压力计直接应用于高可靠性监测环节对当地其它仪表的表决监测。浮球式压力计 浮球式压力计是以压缩空气或氮气作为压力源,以精密浮球处于工作状态时的球体下部的压力作用面积为浮球有效面积的一种气动负荷式压力计。 压缩空气或氮气通过流量调节器进入球体的下部,并通过球体和喷嘴之间的缝隙排入大气。在球体下部形成的压力将球体连同砝码向上托起。当排除气体流量等于来自调节器的流量时,系统处于平衡状态。这时,球体将浮起一定高度,球体下部的压力作用面积(即浮球的有效面积)也就一定。由于球体下部的压力通过压力稳定器后作为输出压力,因此输出压力将与砝码负荷成比例。钟罩式压力计 钟罩式压力计的作用原理,是直接从压强定义出发,用一台天平对压力在液封受力器上 的垂直作用力F进行测定。这个受力器是一只几何形状有一定要求的钟罩,根据对钟罩几何 尺寸的精密测量和理论分析,求出其受力有效面积S后,待测压强p可由公示p=F/S求出。 因为钟罩式压力计有独特的结构原理,并具有、足够高的精度,这就可以通过与其他基准压力仪器比对,发现未知的系统误差。同时,钟罩式压力计在测量压强差时,其单端静压强可以根据需要调整,直至单端压强为零,即可以测量绝对压强。另外,该仪器还具有操作简单、受外界干扰小等优点。在高新科技快速发展的现今,静态的压力测量方法已获得了较大的优化,成为了各领域中常用的测量体系,并逐渐朝着动态的压力校准趋势发展。由此,相关技术人员针对压力计量检测方法的进步展开了深入的探究。简而言之,压力计量检测的未来趋势表现在测试精度等级、测试响应速率、测试可靠性与智能化水平这几个方面的提高。比如,在活塞式仪表测试中融进了智能加码与操作部位激光监测方法,如此不仅提升了检测效率,并且提高了测试的精准性,同时为绝压式仪表与活塞式仪表智能测试体系的进步打下了良好的基础。针对数字式仪表及压力变送器和压力传感器等设备的量传任务有了精良的全智能压力控制其能够用作量传标准,利用1台控制器配置若干个压力模块能够操作许多量程范围,随意确定测试点的高精度检测任务,而且能够选用气介质来工作,如此防止了采用液体介质在检测压力时引起的诸多问题,大幅度提升了数字式仪器的测试效率与智能化程度。
  • imec集成薄膜固定光电二极管以实现卓越的短波红外成像传感器
    2023年8月14日在比利时鲁汶,imec作为纳米电子学和数字技术领域的全球研发和创新中心宣布成功集成了固定光电二极管结构到薄膜图像传感器中。通过添加固定光电栅和传输栅,薄膜成像器超过一微米波长的吸收质量终于可以被利用,以一种成本效益的方式解锁感知可见光之外光线的潜力。检测可见光范围之外的波长,例如红外光,具有明显的优势。应用包括自动驾驶汽车上的摄像头,以“看穿"烟雾或雾霭,以及用于通过面部识别解锁智能手机的摄像头。虽然可见光可以通过基于硅的成像器检测,但需要其他半导体材料来检测更长的波长,比如短波红外线(SWIR)。使用III-V材料可以克服这一检测局限。然而,制造这些吸收体的成本非常高,限制了它们的使用。相比之下,使用薄膜吸收体(如量子点)的传感器最近出现为一个有前景的替代方案。它们具有良好的吸收特性和与传统CMOS读出电路集成的潜力。尽管如此,这种红外线传感器的噪声性能较差,导致图像质量较差。早在20世纪80年代,固定光电二极管(PPD)结构就在硅CMOS图像传感器中引入。该结构引入了一个额外的晶体管栅极和一个特殊的光检测器结构,通过该结构, charges可以在积分开始前全部排空(允许在没有kTC噪声或前一帧影响的情况下复位)。因此,由于噪声更小、功耗性能更好,PPD主导了基于硅的图像传感器的消费者市场。 在硅成像之外,至今还不可能集成此结构,因为难以混合两种不同的半导体系统。现在,imec在薄膜图像传感器的读出电路中成功集成了PPD结构。 一种SWIR量子点光电检波器与一种氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管单片集成成PPD像素。 随后,该阵列被进一步处理在CMOS读出电路上以形成一个完整的薄膜SWIR图像传感器。 imec的“薄膜固定光电二极管"项目负责人Nikolas Papadopoulos 表示:“配备4T像素的原型传感器表现出显着低的读出噪声6.1e-,相比之下,传统的3T传感器超过100e-,证明了其良好的噪声性能。" 因此,红外图像的拍摄噪声、失真或干扰更小,准确性和细节更高。imec像素创新项目经理Pawel Malinowski补充说:“在imec,我们正在红外线和成像器的交汇处处于地位,这要归功于我们在薄膜光电二极管、IGZO、图像传感器和薄膜晶体管方面的综合专业知识。通过实现这一里程碑,我们克服了当前像素架构的局限性,并展示了一种将性能最佳的量子点SWIR像素与经济实用的制造方法相结合的方法。下一步包括优化这项技术在各种类型的薄膜光电二极管中的应用,以及扩大其在硅成像之外的传感器中的应用。我们期待通过与行业伙伴的合作进一步推进这些创新。“研究结果发表在2023年8月《自然电子学》杂志"具有固定光电二极管结构的薄膜图像传感器"。初步结果在2023年国际图像传感器研讨会上呈现。原文: J. Lee et al. Thin-film image sensors with a pinned photodiode structure, Nature Electronics 2023.摘要使用硅互补金属氧化物半导体技术制造的图像传感器广泛应用于各种电子设备,通常依赖固定光电二极管结构。 基于薄膜的光电二极管可以具有比硅器件更高的吸收系数和更宽的波长范围。 但是,它们在图像传感器中的使用受到高kTC噪声、暗电流和图像滞后等因素的限制。 在这里,我们展示了具有固定光电二极管结构的基于薄膜的图像传感器可以具有与硅固定光电二极管像素相当的噪声性能。 我们将一种可见近红外有机光电二极管或短波红外量子点光电二极管与薄膜晶体管和硅读出电路集成在一起。 薄膜固定光电二极管结构表现出低kTC噪声、抑制暗电流、高满量容和高电子电压转换增益,并保留了薄膜材料的优点。 基于有机吸收体的图像传感器在940 nm处的量子效率为54%,读出噪声为6.1e–。
  • 北航文力课题组《Nature Communications》:基于超精密3D打印柔性传感的软体机器人
    人们经常向往能够拥有魔法,以实现各种神奇的操作比如隔空操控、隔空取物,即在不主动触碰某个物体的情况下,用类似意念的超能力操控物体移动,多用于神话科幻电影或小说。正所谓,科技来源于想象,想象力是推动人类走向物种最顶端的原动力。而当科技发展到一定程度时,这种对于超能力的向往、对神奇操作的想象有时也会成为现实。2022年8月26日,国际顶级期刊《自然通讯》(Nature Communications)报道了北京航空航天大学机械工程及自动化学院仿生机器人研究团队文力课题组在软体机器人交互控制领域取得的最新进展。 操作人员通过裸手不仅能够实现对具有大量自由度的软体机器人的非接触控制,而且可以完成各类复杂的操作。能够将复杂的软体机器人的运动控制变得大众可及,得益于北京航空航天大学研究团队最新提出的基于双模态智能传感界面的软体机器人非接触交互示教方法。在该研究中,基于研究团队所研发多模态柔性传感界面,示教者在不接触软体机器人、无任何穿戴设备的情况下利用裸手交互地示教软体机器人(如连续体软体臂),使其实现复杂三维运动。其主要原理是,利用“隔空”条件下交互界面与人手表面电荷产生的静电感应,将人手和软体机器人之间的距离信号转换为传感信号,进而“诱导”机器人的运动。这类基于多模态柔性感知的非接触的示教方法可以显著拓展人类与软体机器人的交互方式。该论文第一作者为北京航空航天大学机械工程及自动化学院博士研究生刘文博,朵有宁、刘嘉琦、袁菲阳为共同第一作者,文力教授为论文通讯作者。中国科学院北京纳米能源与系统研究所与清华大学计算机系为本研究的合作单位。瞄准领域痛点问题软体机器人是一种新型柔软机器人,能够适应各种非结构化环境。由于软体材料的自由度可以根据需求自由变化,因此软体机器人有着极高的灵活性,并且软体机器人与生俱来的高度适应性,使其在与人类互动方面同传统的刚性机器人相比更具安全优势,在生物工程、救灾救援、医疗领域有着很大的应用前景,受到越来越多的关注。然而,由于目前软件机器人在建模和编程方面存在一定挑战,使得非专业人员在使用软件机器人实现特定动作及执行特定任务时常常面临一些不容忽视的困难。交互式示教方法能够高效、灵活地引导软机器人实现对应的运动,这将有助于软体机器人在室内、生产线和其它非结构化环境中的应用。攻克两大研究挑战在传统刚性机器人上常用到的拖拽示教的方式,并不能很好地应用于软体机器人,其主要是由于软体机器人顺应性高、具有无限自由度的自身特性。因此,直接进行“拖拽”会使软体机器人产生很大的被动变形。如果想检测这些被动变形,则需要在软体机器人上布置大量传感器。在解决软体机器人示教交互问题上,目前面临着两大挑战。(1)一种柔性多模态智能传感器-能够在适应软体机器人大变形的前提下,对多种环境信息(距离、压力以及材质等)做出响应。(2)一种友好的无需编程的软体机器人示教系统-能够简单高效地将人的指令传递给软体机器人。挑战一:多模态柔性传感器由于操作人员在与软体机器人交互过程中可能产生多种信号,且传感器需适应软体机器人自身柔软的特性,因此用于人机交互的传感器应具有检测多模态信号、柔软可变形等特点。课题组基于摩擦纳米发电机原理和液态金属的压阻效应提出了一种能够对非接触信号和接触信号进行实时感知和解耦的柔性双模态智能传感器(flexible bimodal smart skin, FBSS)。该传感器结构上主要包括柔性介电层、柔性电极层、激励层、液态金属图案和封装层组成。该团队利用新型微立体面投影光刻技术(nanoArch S140,摩方精密)实现了柔性介电层表面微型金字塔模具的3D打印,该传感器自身具有较强的柔性和可拉伸性。图1. 接触/非接触柔性双模态智能传感器(FBSS)的设计与传感原理。(a)传感器将不同功能层堆叠在一起。包括柔性介电层(青色)、柔性电极层(灰色)、刺激层(浅黄色)、液态金属(黑色)和封装层(橙色)。(b)柔性介电层顶部微金字塔结构的电子显微镜图像。该金字塔型微结构一方面可以有效介电层的表面积,增加表面电荷量进而提高非接触传感的灵敏度;另一方面可以减少外力作用在液态金属腔道上的面积增加压强促进液态金属腔道变形,进而提高接触传感的灵敏度。(c)印刷在硅胶材料层上的液态金属材料的光学显微镜图像。(d) FBSS可被弯曲,展示了其柔性。(e)样机可被拉伸(最大拉伸率为58.4%)。(f)样机的接触/非接触传感机制:i)柔性介电层(灰色)和外部物体(红色)在接触几次后,由于电子亲和性不同,产生了等密度的负电荷和正电荷。ii)当外部物体接近柔性介电层时,自由电子被驱动并从大地流向柔性电极。iii)外部物体开始接触FBSS,电子转移量增加,液态金属电阻增加。iv)外部物体与FBSS完全接触,转移的电子数和液态金属的电阻都达到最大值。v)随着外界压力的释放,电子从柔性电极(灰色)回流到大地,液态金属的电阻减小。vi)随着外部物体(红色)与FBSS分离,回流电子增多,液态金属的电阻恢复到初始状态。研究团队对柔性双模态智能传感器进行了系统的实验测试,研究结果表明,该传感器可以灵敏地检测外界物体与传感之间的距离以及接触压力,并且能够实时解耦这两种模态。此外该传感器利用不同材质得失电子能力的差异性,还可以对接触物体的材质进行检测。最后,实验研究表明该传感器具有一定环境抗干扰能力以及良好的稳定性和耐久性。研究团队所提出的柔性双模态智能传感器可以有效地检测外部物体的接近和接触信息,比如高速下落的网球,在整个过程传感器可以实时感知和区分网球的接近和击中传感器的逐个阶段。此外,该传感器还可以检测一个羽毛的飘落过程:随着羽毛逐渐接近,传感器输出的非接触信号逐渐增加。该柔性双模态智能传感器还能够感知人手的接近和按压信号,无需在手上增加任何外接设备:研究人员将该传感器连接进入LED灯控制电路,利用人手的接近信号控制控制红色LED灯亮度,接触信号控制蓝色LED灯亮度。图2. FBSS接触和非接触传感特性的表征结果。(a, b)网球从FBSS上方落下(下落距离200mm)的高速相机图像和接触、非接触输出信号。(c, d)人手指按压FBSS时的场景和接触、非接触输出信号。当检测到的非接触信号超过一个阈值时,红色发光二极管点亮;当手指按压FBSS时,蓝色LED点亮。在此基础上,课题组人员尝试将多模态柔性传感器与一些简单的软体机器人结合,实现了软体机器人与环境、与人的初步交互。将柔性多模态智能传感器放置在一段软体驱动器末端,通过人手能够实现非接触地直接控制驱动器的弯曲和收缩。这给人一种魔法般的体验;将柔性多模态传感器与气动折纸结构软体手结合,即使软体手完全埋进沙子依旧能够感知附近玩具昆虫的接近信息,并对其进行精准地抓取;柔性多模态智能传感器与气动驱动软体手爪结合,亦可实现运动路径上目标物体的搜寻与抓取:随着软体手爪逐渐靠近目标物,传感器输出的非接触信号逐渐增加,当超过一定阈值时系统判定为软体抓手找到了目标物并进行抓取,抓取过程中传感器输出的接近信号开始逐渐增加,最终实现了对目标物体的成功抓捕。图3. 自驱动软体机器人被人和环境的非接触信号触发。气动三自由度软体机械臂被人手的接近信号触发实现(a)弯曲和(b)缩短。(c)装有FBSS的气动软体折纸机器人成功检测并抓住玩具昆虫。(d)一个装备有FBSS的软体抓手自主搜索、检测和抓取塑料圆柱体物体,(e)在这个过程中接触和非接触信号随时间变化的结果。挑战二:针对软体机器人的示教交互方式基于多模态柔性传感器,课题组针对10自由度(软体臂主体由9根波纹管式气动驱动器组成,末端有一气动软体手)气动软体机械臂提出了一种非接触示教交互方式:利用人手的接近信号进行非接触控制,软体机械臂运动的步长大小对应非接触信号的大小,人手的按压信号用于控制末端软体手的开合。无需额外的穿戴设备,操作人员通过裸手即可与软体机械臂进行交互。同时,为了实现对软体机器人复杂姿态的控制,研究团队另辟蹊径,提出了“变换传感器位置&示教”的方法。在传感器的背部以及软体机器人上放置小的圆形磁铁,利用磁力快速改变传感器在软体机器人上的位置,从而实现对软体机器人各个驱动段的位姿控制。为简单验证上述示教控制系统的可行性,课题组人员控制软体机械臂进行二维、三维空间物体抓取任务。其重复过程能够很好地对示教过程进行复现。这种示教方式能够有效地捕捉并抓取空间内高、中、低大范围内的目标物体。由于交互控制系统能够完整地记录示教交互过程的控制步长数据,操作人员可以对复现过程的速度进行控制,并且根据用户的需求做出相应的调节。此外,研究人员还在软体机械臂每一段末端和贴附传感器的弧形片上安装了小磁片,便于交互过程中传感器位置的切换。该方法通过简单、快速地更换传感器的位置,实现了对每一段的高效交互控制,最终实现了整个软体复杂位姿的简单控制。图4. 基于“传感器换位与示教”方法交互式示教软体机械臂实现复杂运动。FBSS I和FBSS II随时间变化的非接触和接触信号的归一化结果。每个图中的红色和蓝色箭头表示用户正在将FBSS从一个位置移动到另一个位置,以便与软体机械臂的不同位置进行交互。(a)示教者使用“传感器换位与示教”方法操纵软体臂实现二维空间运动。(b) 使用“传感器换位与示教”方法操纵软体臂实现复杂三维空间运动。除了简单的控制软体机器人完成空间物体的抓取任务以外,还可以与软体机器人进行无接触的互动教学,从而实现更加复杂、更具挑战性的任务。例如,将一根水彩笔安装软体臂末端,通过示教方式“教会”软体机械臂在迷宫中行走;通过示教方式操作软体机械臂进行咽拭子采样。为更好地展现软体机械臂的灵活性和示教交互方式的效果,课题组人员在软体机械臂和目标物之间放置一块障碍物,通过示教方式,“教会”软体机械臂越过障碍并成功抓取一朵花。图5. 交互式示教自驱动软机器人潜在应用的展示。(a)示教软体机械臂走迷宫的实验场景。(b, c)软体机械臂走迷宫实验中示教和复现的轨迹。(d)走迷宫实验示教过程中的信号曲线。咽拭子采集实验示教过程的(e)实验场景和(f)信号曲线。(g)交互式示教软体机械臂越过障碍物并成功抓取花朵。研究团队提出一种基于多模态柔性传感的软体机器人的“非接触示教”方法。基于所研发多模态柔性传感界面,示教者利用裸手可以无接触地、交互地示教软体机器人(如连续体软体臂),使其实现复杂三维运动。这类基于多模态柔性感知的非接触的示教方法可以扩展人类与软体机器人交互方式。这种简单、高效、友好的非接触交互示教方式,为软体机器人在非结构化环境中的交互控制提供了一种新的范式。图6. 软体机器人非接触交互示教概念图:人们通过非接触示教的方式轻松控制软体机器人在非结构化环境中作业。
  • 德国开发出检测玻璃幕墙裂纹的传感器
    据德国弗劳恩霍夫研究所网站报道,该所科学家研发的一个特殊传感器系统可以检测到玻璃幕墙上微小的裂纹,并对即将发生的玻璃破碎的危险发出警告。相关技术将在5月18日至20日举行的纽伦堡国际传感器、测试测量技术展上进行展示。  玻璃幕墙体现了现代建筑学与美学结构设计的最佳结合。不过,玻璃幕墙上的玻璃破碎坠落危及行人的情况也时有发生,而迄今为止,相关安全检查一般仅依靠敲打玻璃的声音来判断。这样的检测只能确认已经形成整条裂痕的玻璃,而不能警告即将发生的危险。  现在,位于维尔茨堡的德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所(ISC)与行业合作伙伴共同开发了一个传感器,它可识别5毫米长的微裂纹,并在玻璃实际破裂之前就及时发出维修提示。负责该研究的伯恩哈德布伦纳博士介绍说,他们在一块玻璃上按照一米的间距安装多个压电传感器执行器模块(piezoelektrische Sensor-Aktor-Module),一个传感器执行器模块产生超声波,其他传感器接收这种注册过的超声波。如果超声波信号保持不变,说明玻璃是完好的 如果信号发生变化,就表明玻璃产生了裂痕。通常,这些裂纹从玻璃的边缘产生,最初是不可见。随着时间的推移,例如在环境温度变化的影响下,它才会逐渐扩大。  该传感器通过电缆连接到建筑物的控制系统,所有传入的数据都会被自动分析,当玻璃出现微小裂缝时就会触发警报。研究者还成功将传感器安装到层压玻璃面板间。由于这些传感器在层压玻璃的生产过程中就已经被整合到两块玻璃板之间,因此,它们能在玻璃安装前就检测到玻璃在运输过程中出现的缺陷。  这一新的安全系统不仅可以提前预测玻璃碎裂,还能提供舒适的功能:该传感器执行器模块同温度和光传感器相连,可以根据光照情况选择开关百叶窗,从而控制室内环境。
  • 船舶气象仪-一款有条不紊的微型气象传感器
    船舶气象仪-一款有条不紊的微型气象传感器#2022已更新【品牌型号:天合环境TH-Y6】雷雨大风天气对船舶航行安全会带来很大影响,船舶在大风浪区域航行,将出现较剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定,以及由此引起的其他操纵方面的困难,甚至出现难以预料的危险,而且大雨、暴雨会引起能见度下降,影响航行安全。一、产品简介山东天合环境科技有限公司作为专业研发生产销售微型气象仪的企业,一直致力于微型气象仪和气象环境解决方案推广应用。具有完整的生产链、实力雄厚的技术团队和全面的营销团队,我们研发生产的超声波风速风向仪、五要素微气象仪、六要素微气象仪和小型自动气象站等气象产品,已广泛应用到气象监测、城市环境监测、风力发电、航海船舶、航空机场、桥梁隧道等领域,客户遍布全国各地,并取得了良好的社会效益和经济效益。TH-Y6型六要素微气象仪原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向。与传统的超声波风速风向仪相比,我司产品克服了对高精度计时器的需求,避免了因传感器启动延时、解调电路延时、温度变化而造成的测量不准问题。TH-Y6型六要素微气象仪创新性地将气象标准六参数(环境温度、相对湿度、风速、风向、大气压力、压电雨量)通过一个高集成度结构来实现,可实现户外气象参数24小时连续在线监测,通过数字量通讯接口将六项参数一次性输出给用户。二、产品特点1、顶盖隐藏式超声波探头,避免雨雪堆积的干扰,避免自然风遮挡2、原理为发射连续变频超声波信号,通过测量相对相位来检测风速风向3、风速、风向、温度、湿度、大气压力、压电雨量六要素一体式4、采用先进的传感技术,实时测量,无启动风速☆5、抗干扰能力强,具有看门狗电路,自动复位功能,保证系统稳定运行6、高集成度,无移动部件,零磨损7、免维护,无需现场校准8、采用ASA工程塑料室外应用常年不变色9、产品设计输出信号标配为RS485通讯接口(MODBUS协议);可选配232、USB、以太网接口,支持数据实时读取☆10、可选配无线传输模块,最小传输间隔1分钟11、探头为卡扣式设计,解决了运输、安装过程松动不准的问题☆三、技术参数1、风速:0~60m/s(±0.1m/s);2、风向:0~360°(±2°);3、空气温度:-40-60℃(±0.3℃);4、空气湿度:0-100%RH(±3%RH);5、大气压力:300-1100hpa(±0.25%);6、压电雨量:0-4mm/min(±4%)7、功率:1.08W8、生产企业具有ISO质量管理体系、环境管理体系和职业健康管理体系认证☆9、生产企业具有知识产权管理体系认证证书和计算机软件注册证书☆四、产品尺寸图五、产品结构图六、注意事项1.传感器水平周围1米半径无遮挡,避免水滴飞溅影响2.传感器安装位置应避开强机械振动源3.传感器安装上方应为开阔区域,雨滴应直接滴落至传感器,应免二次滴落和连续水流冲击
  • 灵动佳芯发布非接触式红外体温传感器
    随着全球气候变暖,带动各行各业对温度的讨论和关注;人们对健康越来越重视;医疗领域中先进仪器设备的持续引入,温度传感器技术不断升级,不仅在精度、响应速度等方面得到了提高,还出现了更多的类型和功能。近期,苏州灵动佳芯推出一款非接触式红外体温传感器芯片ZT9799,采用量子阱红外光电探测技术,快速探测红外波段的光信号,完成红外波段光信号探测,转换为电信号并通过芯片内部的温度计算单元实现实时温度值计算,精度可以达到±0.1℃以内。产品特点1) 尺寸小,LGA封装 6PIN,仅为1.9mm x 2.3mm x 0.68mm;2) 功耗低:休眠模式在0.76μA,低功耗模式2.56μA@2HZ,高信噪比模式19.71μA;3) 响应速度快:最快可以20ms计算温度值@50HZ;4) 测量精度高:实验室测试校准后测试精度在0.1℃内(高精黑体精度达0.007℃);5) 接口简单:通过I2C接口读取计算后的温度值(±0.1℃),对于功耗要求高的场景,可以通过预设温度值,INT方式唤醒MCU读取温度值。应用场景高精度非接触式人体温度测量(医疗级别)家电产品温度检测应用可穿戴产品温度监控IOT、工业、仓储领域温度监控应用案例| 基于ZT9799温度传感器的耳温枪设计灵动佳芯用ZT9799组装了一个耳温枪DEMO,并进行了包括精度测试,热冲击测试以及真人测试等在内的各种场景测试。耳温枪精度测试灵动佳芯基于上述结构设计考虑,组装成耳温枪DEMO实际测试看测温效果,从实际测试情况来看,在35℃~42℃范围内测量精度在±0.1℃内,在这个温度之外测量精度控制在±0.3℃以内。耳温枪热冲击测试在抗热冲测试具有比较好的表现,能够满足医学红外耳温计标准要求。行业标准要求在60s内达到精度0.2℃,但灵动ZT9799可以在40s内达到精度0.1℃,测试速度及精度远高业内标准。耳温枪真人实际测试数据对比国外知名耳温枪做了对比测试,从测试结果上看,灵动佳芯温感测试温度与国外耳温枪测试结果数据一致,在国内自研自产以及性价比上更具优势!| TWS耳机温度传感器灵动佳芯针对TWS耳机增加温度传感器并进行测试。用高精度黑体作为被测物体,测试温度从35℃到42℃,测试数据显示,灵动ZT9799能保证测量精度在0.1℃范围内,达到医疗级别。| 智能手表温度传感器智能手表越来越普及,在可穿戴产品中,智能手表的佩戴时间相对比较长时间,增加温度传感器来检测人体温度是比较不错的产品类别。灵动佳芯推出的非接触式光学温度传感器,完美的解决了传统接触式温度传感器对测温时长及测温环境的限制,在智能手表上设计相对简单(温感芯片ZT9799 FPC软板固定在手表内壳上,在手表后壳上用硅平片作为光窗),对佩戴要求没那么严格,只要能保证红外温度传感器能对准手腕皮肤就可以实现精准体温测温。灵动佳芯简介苏州灵动佳芯有限公司总部位于江苏省苏州市高新区。以压电陶瓷/化合物有机压电材料开发,芯片设计,算法开发为核心,集材料研发、芯片设计、技术服务、生产于一体,与中科院达成长期技术合作。公司产品包括各类压电传感器,光学传感器整体解决方案。服务于机器人,智能穿戴,消费电子,车载,医疗等相关领域,致力于成为智能传感器解决方案领导者。
  • 《2011-2012仪器科学与技术学科发展报告》正式出版
    《2011-2012仪器科学与技术学科发展报告》,中国科学技术出版社出版  由中国科学技术协会主编,中国仪器仪表学会编著的《2011-2012仪器科学与技术学科发展报告》(以下简称“报告”)于近期正式由中国科学技术出版社出版。该报告从2011年5月开始筹备,到2012年1月初完成修订,历时近9个月。  清华大学金国藩院士担任该报告首席科学家,中国仪器仪表学会副理事长兼秘书长吴幼华担任该报告编写组组长。在报告编写过程中共有三十多位院士、教授和专家参与了该报告的编写和讨论,中国仪器仪表学会分析仪器分会、仪器信息网参与了部分内容的组织编撰。  报告主要阐述了近三年我国仪器科学与技术学科领域科技和产业发展取得的重大进展和科技成果。报告还介绍了仪器科学与技术学科的内涵和组成,学科领域科技和产业发展的特点及趋势,我国在该学科领域的基本状况及差距,最后对政府支持学科科技和产业发展提出了建议。  报告全文分为两大部分:综合报告和专题报告,内容涉及7个学科领域,共约15万字。在综合报告中,分别介绍了7个学科领域的主要特点及发展趋势,目前基本状况和差距,近期主要进展,以及对于主要领域科技和产业发展的建议。在专题报中,分别对这7个学科领域近期获得的主要进展进行了详细总结和介绍,内容如下。  (1)自动化测控技术及工业自动化仪表的控制系统:主要涉及工业软件,工业无线通讯,物联网以及自动化技术等   (2)科学测试、分析技术及科学仪器:主要涉及色谱、质谱、光谱、显微成像技术、试验机、电化学、生命科学与仪器等   (3)人体诊疗技术及医疗仪器:主要涉及医学影像、医用电子仪器、体外诊断仪器、医用激光仪器、放疗仪器等   (4)电磁测量技术及电工仪器仪表:主要涉及电磁测量技术及电工仪器仪表科技和产业主要特点、发展趋势、差距   (5)电子计测技术及电子测量仪器:主要涉及电子测量与仪器发展状况、主要进展以及发展建议   (6)相关传感器及技术:主要涉及传感器发展方向、国内外传感器发展分析比较及发展趋势   (7)仪表元件及技术:主要涉及离散传感器、生物医学光学薄膜滤光器件、金属波纹管等   报告注重学术性,又不失可读性,它对推动我国仪器仪表学科领域科技和产业的发展一定会发挥积极的作用 另外,对于希望快速、综合了解我国及国外仪器科学与技术最新进展的学者、仪器仪表相关单位研发人员和决策者、政府机构等,该报告是一份很有价值的参考资料。
  • 川仪股份一季度加大技术创新投入,营收同比 增长30.30%
    近日,川仪股份(603100.SH)发布一季度报告,公司年内营业收入为13.41亿元,同比增长30.30%,归属于上市公司股东的净利润为1.08亿元,同比下降27.96%。基本每股收益0.27元。来源:川仪股份2022第一季度报告公告显示,营业收入增长主要是由于川仪股份大力开拓市场,在石油化工、冶金、轻工建材等行业合同订单同比增加。这得益于川仪股份一季度加大技术创新投入、加强精益制造能力建设。今年1月,川仪股份牵头实施重庆仪器仪表“一链一网一平台”建设项目,汇聚60家以上的产业链企业,建设服务于产业链的工业互联网平台。包括产业链上游传感器、元器件、芯片、仪表材料等企业,下游以石化、冶金等为代表的流程工业和以加工装配、服务为主的离散工业企业。 据了解,“一链一网一平台”是指“行业生态一条链、数据协同一张网、应用服务一平台”,通过聚焦制造业产业链中的发动机、变速器等重点行业,支持“链主”企业、重点企业建设工业互联网平台,并带动产业链上下游企业“上云上平台”,以此打通企业之间的数据链、信息链、要素链,解决产业链企业间的信息数据孤岛、协作效率低等痛点,实现供应链协同、产品全生命周期管理和绿色节能生产等。 近期,川仪股份大口径三通波纹管调节阀成功应用,突破了长行程波纹管制造工艺,成功解决了大口径高压差低泄漏密封技术,产品达到国际标准ISO15848微渗漏A级要求。 而对于一季度净利润减少的原因,川仪股份表示,是由于2021年2月5日重庆银行在上海证券交易所上市,公司持有的限售流通股股价增值,增加2021年1季度净利润7,785.30万元;本报告期,公司所持该股票已解除限售,按照市价进行计算,增加当期净利润629.07万元。 报告期内,公司经营活动产生的现金流量净额为-2.17亿元,同比减少11,846.83万元,主要是收入规模增长采购支付增加,支付绩效奖金等增加所致。 截至本报告期末,川仪股份总资产64.62亿元,归属于上市公司股东的所有者权益32.82亿元。归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润为9260.46万元,同比增长30.03%,主要是得益于营业收入增长,主营业务利润同比增加。 重庆川仪数十年来专注于工艺装置自动化、智能化测量及控制系统研发、设计和制造。产品技术先进、具有自主知识产权,涵盖智能温度仪表、智能压力变送器、智能流量仪表、智能物位仪表、智能控制阀、智能执行机构、智能分析仪器及系统、新一代分布式DCS控制系统、记录仪。
  • 一文解读气体传感器原理、分类、用途
    所谓气体传感器,是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测,测量该气体在传感器附近是否存在,或在传感器附近空气中的含量。因此,在安全系统中,气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上,通常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器。从使用方法上,通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上,通常分为扩散式气体传感器(即传感器直接安装在被测对象环境中,实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式气体传感器(是指通过使 用吸气泵等手段,将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释,又可细分为完全吸入式和稀释式等)。从分析气体组成上,通常分为单一式气体传感器(仅对特定气体进行检测)和复合式气体传感器(对多种气体成分进行同时检测)。按传感器检测原理,通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性:1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途:一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型(采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件)、表面电位型(采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件)、体积控制型(基于半导体与气体发生反应时体积发生变化,从而产生电导率变化的工作原理) 等。可以检测百分比浓度的可燃气体,也可检测ppm级的有毒有害气体。优点:结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足:测量线性 范围较小,受背景气体干扰较大,易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质,当用作气体传感器时,它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中,可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高,灵敏度和选择性好,几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用,其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间,选择性、灵敏度高于半导体气体传感器,寿命长于电化学气体传感器,因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器,即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层,在一定温度下,可燃气体在表面催化燃烧,因此铂电阻温度升高,导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹,因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体,但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流,得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器(也称:加伏尼电池型气体传感器,也有称燃料电池型气体传感器,也有称自发电池型气体传感器),他们的原理行同我们用的干电池,只是,电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例,氧在阴极被还原,电子通过电流表流到阳极,在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器,这种传感器用于检测还原性气体非常有效,它的原理与原电池型传感器不一样,它的电化学反应是在电流强制下发生的,是一种真正的库仑分析(根据电解过程中消耗的电量,由法拉第定律来确定被测物质含量)传感器。这种传感器用于:一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中,是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器,具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧,会自发形成浓差电动势,电动势的大小与气体的浓度有关,这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器,有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧(气)浓度传感器,用于汽车的氧气检测,和钢水中氧浓度检测。主要优点:体积小,功耗小,线性和重复性较好,分辨率一般可以达到0.1ppm,寿命较长。主要不足:易受干扰,灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物,PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率,通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史,其仪表类型较多,能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应,其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧),其典型为催化燃烧式气体传感器,其主要工作原理是在一定温度下,一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥,主要用于检测可燃气体,如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体,采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量,石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量,燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端,当有气体时,对红外光产生吸收,接收到的红外光就会减少,从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器,使检测更准确、可靠。优点:选择性好,只检测特定波长的气体,可以根据气体定制;采用光学检测方式,不易受有害气体的影响而中毒、老化;响应速度快、稳定性好;利用物理特性,没有化学反应,防爆性好;信噪比高,抗干扰能力强;使用寿命长;测量精度高。缺点:测量范围窄;怕灰尘、潮湿,现场环境要好,需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护;现场有气流时无法检测;价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中,常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器,利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽,是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器(按构成方式不同,又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式)和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途:用于氧气的检测,选择性极好,是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁,废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术,分离并测定气样中各组分浓度,因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中,已有应用。工作时,从进样装置定期采取一定容积的气样,在流量一定的纯净载气(即流动相)携带下,流经色谱柱,色谱柱中装有称为固定相的固体或液体,利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同,使各组分在两相中反复进行分配,从而使各组分分离,并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理,气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点:灵敏度高,适合于微量和痕量分析,能分析复杂的多相分气体。不足:定期取样不能实现连续进样分析,系统较为复杂,多用于 试验室分析用,不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊,其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时,就会形成湍流,产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素,超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散,但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象,测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量,只能用于氧气检测,选择性极好。
  • 日本研发膏药式脑电波传感器 可随时查看大脑状态
    日本大阪大学的科研团队于2016年8月17日宣布,他们成功研发出如同“降温贴”一般,可以贴在额头上使用的膏药式脑电波传感器,能够帮助人们实时观察大脑状态。  以大阪大学产业科学研究室为中心的医脑理工合作项目小组与该校的谷池雅子教授等数位专家共同完成了相关研发工作。  实验证实,这款膏药式脑电波传感器能够对睡眠中的脑电波进行无线测量,精确水平与大型医疗设备基本持平。它不仅能够检测出深度睡眠期常见的δ 波(频率范围0.5-2Hz),而且对人体的负担非常小。  膏药式脑电波传感器让使用者可以在家中自己进行大脑活动检测,轻松确认自己和家人的睡眠品质。每天进行检测还有助于及时发现包括老年痴呆症在内的大脑疾病的初期症状。此外,该机器还能够应用到各种领域,比如让家长通过观察孩子的注意力集中程度判断其对不同学习科目的喜好 监测司机大脑状态,在其身体突然不适时切换成自动驾驶模式等。
  • 世界最小超声波传感器问世
    英国研究人员16日说,他们制造出了世界上最小的超声波传感器。它是如此微小,以至于可以在一根头发丝上排成队列。这一成果可广泛用于探索细胞内部等微观环境。  英国诺丁汉大学当天发布公报说,该校应用光学研究小组制造出了这种微型超声波传感器。它比现有的超声波传感器要小许多,500个这种传感器排在一起才会达到一根头发丝的宽度。它同时具有超声波特性和光学特性,在感知到超声波时会微微变形,这种变形可以被照射它们的激光所探测到,从而获得超声波的信息 反过来,如果对它发出一个激光脉冲,它也可以受激向外发出超声波,探测目标对象。  研究人员马特克拉克说,纳米技术的兴起带来了对微型超声波探测器的需求,他们开发的新设备将超声波探测技术推广到了纳米尺度上。目前人们比较熟悉的超声波应用是医疗检查,这种新型设备就可以用来对一个细胞的内部进行超声波检查,提供过去难以获得的生理信息。  此外,这种超声波传感器的分辨率也很高,它所用的声波频率超出了可见光的频率,因此在理论上它可以获得比最好的光学显微镜还要清晰的图像。
  • 石墨烯生物传感器:中国SCI发文量全球第一
    石墨烯,是当前世界上最薄、最轻、最硬、导电性最好而且拥有强大灵活性的纳米材料。它的强大能力常常令人咋舌。一块1厘米厚的石墨烯板,能够让一头5吨重的成年大象稳稳站在上面 用石墨烯做的手机电池,一秒内就能把电充满 以石墨烯为材料的平板电脑,可以随意折叠成手机大小放在口袋里。在电子、航天军工、新能源新材料等领域也有着广泛应用。  11月25日,在中科院文献情报中心产业情报研究中心主办的第20期《产业技术情报》发布会上,研究人员详细梳理了石墨烯在超级电容器和生物传感器方面的应用情况,首次将两个发布主题聚焦于同一领域,并基于权威数据库分析,对两者未来的发展趋势作出研判。  石墨烯超级电容器技术:中国处于快速增长期  当今能源及环境问题日趋严重,以新能源电动汽车为代表的绿色交通工具的发展需求越来越大。而解决其制动能量回收系统的问题是产业发展的关键之一,因此产业对兼顾高能量密度与高功率密度的电化学储能器件的需求越来越迫切。与此同时,超级电容器因具备使用寿命长、充电时间短等优点,被赋予较大期待。石墨烯超级电容器主要研究领域包括:用于电极材料的过渡金属氧化物、活化煤以及氮掺杂石墨烯、集电器表面等方面,涉及技术包括氧化石墨烯单体、过度金属氧化物、氮掺杂、煤活化等。  随着2004年英国曼彻斯特大学物理学家发现石墨烯的分离制备方法,石墨烯在超级电容器中的应用也逐渐开始迅速发展,专利年发表数量快速增长,于 2012年达到峰值每年280项。目前相关技术专利平均在每年250项左右。中国的石墨烯超级电容器领域技术的发展2009年起迅猛增长,年申请量迅速超过每年100项,于2012年达到峰值,此后基本保持在每年120项以上,处于快速增长期。  记者发现,在石墨烯超级电容器技术专利权人排名中,前25名专利权人中数量最多的是来自中国的机构(17家)。排名前5位的依次是:海洋王照明科技股份有限公司、中国科学院、韩国三星公司、美国Nanotek仪器公司和浙江大学。  “从产业技术情报发布的内容来看,我们国家在石墨烯领域的论文和专利的数量还是比较可观的,这些数据充分反映了我们国家的科技活力。”清华大学化工系教授骞伟中说。  他介绍,目前石墨烯的主要制造市场和应用市场均在中国,国内的众多机构在该领域进行了专利布局。北京和江苏已分别成为国家石墨烯发展和研发较为集中的地区,未来5年到10年这些地区还将在石墨烯领域进行大力布局。  “从产业化角度来看,目前石墨烯电容器领域技术更多地集中在高校实验室,离产业化还有一段路要走。我们国家应推动高校和企业的衔接,大力推动石墨烯电容器的产业化发展。”骞伟中建议。  石墨烯生物传感器:中国SCI发文量位列第一  石墨烯因其特殊的纳米结构,优良的光学、电学等特性以及良好的生物相容性,迅速成为生物传感器研究中的热点材料,并成功检测多种生物小分子、DNA、酶、蛋白质以及细胞等。  “生物传感器是生命分析化学及生物医学领域中的重要研究方向,已广泛应用于临床疾病诊断和治疗研究。但石墨烯生物传感器目前处于实验室阶段,还未实现产业化。”国家纳米科学中心博士研究生史济东说。  据中科院文献情报中心研究人员介绍,石墨烯用于生物传感器领域研究的重点集中在以下两个方面:一是石墨烯电化学生物传感器,包括安倍型传感器、电化学发光型和场效应晶体管型等,涉及酶传感器(用于检测过氧化氢、葡萄糖、抗坏血酸、多巴胺、尿酸等)、免疫传感器(用于检测病毒、细菌、癌症标志物等)、DNA传感器、蛋白质传感器等 二是石墨烯光学生物传感器,包括荧光传感器和基于共振能量转移传感器。  石墨烯用于生物传感器领域的SCI论文发文年代分布呈现出如下特征:2005 年至2009年发文量相对较少,年发文量不超过100篇,主要来自美国和中国,研究进展相对缓慢,处于技术孕育期 随着2010年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫因在石墨烯材料方面的研究获得诺贝尔物理学奖,全球石墨烯用于生物传感器领域的SCI发文量增长趋势逐渐明显,其中 2015 年SCI发文量突破了2300篇,相关技术进入快速成长阶段。  统计数据显示,全球共有85个国家和地区开展了石墨烯用于生物传感器的相关研究,其中中国、美国、印度等10个国家和地区在石墨烯用于生物传感器领域的SCI发文量占总量的81.61%。其中中国在该研究中占有明显优势,发文量占全部论文的47.76% 位居第2位的是美国,发文量占全部论文的 9.39%。  在高被引论文方面,石墨烯用于生物传感器领域的SCI论文属于ESI高被引论文有345篇,来自35个国家和地区。其中ESI高被引论文主要来自中国(176篇)、美国(86篇)、新加坡(39篇)、韩国(23篇)和印度(15篇)。  值得一提的是,前10位ESI高被引SCI论文中,有6篇发文来自中国福州大学、中科院长春应用化学研究所、清华大学和中科院上海应用物理研究所4家机构,可以看出中国在该技术领域拥有一定的技术优势。
  • “传感器”仍是卡脖子问题!海洋监测当如何破题?
    2020年,传感器国家工程研究中心等四个行业核心机构,联合发布权威报告《中国传感器发展蓝皮书》,提到中国高端传感器的应用市场几乎被国外垄断,尤其是高端传感器市场,90%以上仍需要靠进口。值得一提的是,其中一类传感器领域的国产占比竟为0%,换句话说,该类传感器领域要 100%靠进口——它就是“海洋传感器”,主要为CTD传感器。由于海洋观测监测平台都要集成和应用温盐深(CTD)传感器,这一难题极大限制了我国海洋监测技术的发展。卡脖子“背后”的国内现状据悉,国内海洋 CTD测量技术始于 20世纪 70年代, 国家海洋技术中心先后研制了千米和 3000 m 自容式 CTD 自记仪, 并成功参与了我国首次南大洋考察。随着国家对海洋监测的重视程度升级,“九五”时期,海洋监测技术被正式列入国家科技部“863”计划。随后,以国家海洋技术中心、山东省科学院海洋仪器研究所、中科院声学所等国内知名科研机构为首的联盟,先后研发了各种新型 CTD 传感器,部分技术指标于国内领先并接近国际先进水平。尽管如此,由于自主研发的产品与国际仍存在一定差距,且存在生产周期长、成本高, 产品一致性、可靠性差等系列问题, 无法满足市场快速发展,大量的海洋传感器应用仍依赖进口。院士支招,关键在于“对症下药”2023年5月,《中国工程科学》刊登了文章《我国海洋监测仪器装备发展分析及展望》,第一作者为王军成院士,文章中展望了我国海洋传感器的研发重点,以下为原文引用内容,对于海洋监测卡脖子难题的“破解”具有指导意义:一是构建与国际评价体系接轨的我国海洋传感器检定校准测试体系,形成统一的海洋监测仪器测试环境。开展海洋传感器校准测试的基础理论方法研究,发展海洋传感器新传递量值标准器、量值溯源传递体系。建立海洋传感器标定、校准实验条件并达到国际一流水平,革新海洋传感器标定与校准体系并提高检定校准及评价水平。二是借鉴国际海洋传感器评价方面的先进技术及标准,构建系统完备、运行高效的我国海洋标准化评价体系。建设计量校准检测技术支撑平台,形成海洋标准计量质量“三位一体”工作模式,体现严谨公正,达到国际领先水平。实施“海洋标准 化+”工程,推动标准融入海洋领域各细分方向,改善标准制定、修订的速度与质量。三是开展海洋监测仪器检测评价、标准化、质量控制方面的国际合作。建设全球海洋传感器计量检测技术交流合作平台,逐步扩大我国海洋传感器评价体系的国际影响力,推动海洋标准、海洋监测仪器计量校准结果的国际互认。基于此,为助力我国海洋生态环境的持续改善,仪器信息网将于7月18日举办“近岸海域环境监测技术进展”网络研讨会,届时将邀请海洋领域内的权威专家出席,分享海洋监测技术进展,旨在为我国海洋监测技术发展贡献绵薄之力。7月18日,国家海洋环境监测中心、国家海洋技术中心、连云港生态环境监测中心、中科院青岛海洋所、天津科技大学、中国水产科学研究院单位专家,不同维度解析近岸海域监测技术进展。免费参会链接:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ocean2023/ (仅部分报告有回放,限时免费报名,优先看直播)
  • 超声波气体流量传感器国产化助力燃气计量行业转型升级
    一、燃气表行业背景分析近年来,我国加快推进“煤改气”工程建设,天然气已经成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一。到2020年,天然气在一次能源消费结构中的占比力争达到10%左右,到 2030 年,占比提高到15%左右。在这些燃气迅速发展的利好消息促进下,燃气计量行业将迎来巨大的发展契机。膜式燃气表因其技术成熟、质量稳定和价格低廉等优点,在我国城市燃气发展中得到广泛应用,随着计算机和微电子技术的发展,膜式表也逐步实现了智能化,目前在燃气计量行业仍然占据着主导地位。但膜式燃气表结构复杂、易磨损、易受管道介质温度压力等客观因素的影响,导致测量精度降低。热式(MEMS)燃气表是利用热传递原理测量燃气标准状况下流量的一种新型燃气计量器具,采用全电子结构,无机械运转部件,体积小、精度高。虽然可以针对特定天然气组分进行修正,但是从原理上还是易受多种不同气体组分影响,温度的影响修正也相对复杂,同时长期的污染物沉积使得MEMS芯片响应变慢影响精度,使得其应用受到限制。超声波燃气表以其非接触测量、无可动部件、无压力损失、极高的计量精度和可结合更多的智能化应用等优势,引起国内外的高度重视,是近年来燃气计量领域的开发热点。 二、超声波燃气表的研究与应用现状其实早在上世纪九十年代,英国、德国等国的多家燃气公司已陆续开发了超声波燃气表。受当时超声波探头、计时芯片、电子技术等的因素限制,价格还是非常高昂,无法与传统膜式燃气表竞争。进入二十世纪后,超声波燃气表的关键部件价格大大降低,迎来了超声波燃气表的快速发展。日本东京燃气公司于2003年7月开展了超声波燃气表的各种现场测试,于2005年率先安装了5000台超声波燃气表至用户家中,在2008年全面使用超声波燃气表。目前国际上的超声波燃气表技术主要来源于松下、西门子等公司,他们在超声波领域深耕多年,从流道结构、软件算法、超声波换能器及模块到整机,都有着诸多专利。虽然国内现有多家燃气表公司已开始研发超声波燃气表,但是大多数厂家还是使用松下的超声波燃气表传感器方案,也就是购买松下的电路板和超声波探测器,自己配套外壳组装成超声波燃气表。这样的模式使得国内厂家生产的超声波燃气表价格偏高,市场推广受到限制。我国燃气表产业生态已经基本建立,因此积极开展自主知识产权、可以满足燃气表规范要求的超声波气体流量传感器的技术研究,对于打破国外技术垄断、促进我国燃气表转型升级发展具有重要意义。 三、超声波燃气表用气体流量传感器核心关键(1)超声波换能器的自主研制。目前满足超声波燃气表计量要求的核心部件的超声波换能器基本都是进口,价格占总成本的40%。国产化的难点是其带宽以及高低温特性,既要保证较长的测试距离提高测试分辨率、较高灵敏度提高信噪比,还需要考虑不同温度下的测试漂移。 (2)燃气表的性能和稳定性问题。超声波燃气表由于无机械部件,理论上稳定性较传统膜式表要高很多,但膜式表在国内多年的使用中,已广泛被燃气表公司和客户接受。超声波燃气表如何在稳定性上达到燃气表公司的需求,打消燃气表公司的顾虑,是超声波燃气表迈向市场化的非常重要的一关。(3)气体污染问题。与膜式燃气表一样,由于超声波燃气表的常年运行,燃气中的粉尘或杂质会附着在超声波换能器上,影响换能器对信号的接收敏感度,从而影响燃气表测量准确度。(4)气源适应性问题。天然气密度比空气小,信号也较空气小;不同密度的气体通过超声波换能器后,其信号的波形会很不稳定。超声波信号传输会受传播介质、环境(温度、湿度、压力)以及管道内反射等各种因素影响,接收到的超声波信号通常存在着波形变化、幅值变化。因此,家用波燃气表要想进入家庭,并广泛使用,对气源的适应性是需要克服的最重要一关。 四、超声波燃气表用气体流量传感器技术特点四方光电公司自2008年开展对超声波气体传感器的研究以来,通过在超声波换能器、时间计量芯片以及时差自动计算方法、流程成分同时感知等领域取得突破,特别是在超声波氧气流量传感器、超声波沼气流量计等领域实现了规模化生产应用,具有较好的技术和产业基础。针对家用燃气表需要的超宽量程比、宽温度范围、抗污能力、脉动气流测量等特殊要求,开发成功满足超声波燃气表用的超声波气体流量传感器。(1)“L”型流道结构设计。超声波燃气表用超声波气体流量传感器采用“L”型流道设计,包括腔体、进气口、出气口及两个超声波换能器,通过将气室腔体的横截面设置为圆形,将超声波信号在第一个换能器安装孔和第二换能器安装孔之间的传播路径设置为“L”型流道,如图1所示。 图1. 燃气表用超声波气体流量传感器结构原理图传统超声波燃气表气体流量计量气室的“W”型发射流道,“V”型对射单通单流道以及“N”型对射单通单流道,都是通过超声波在流道内产生一次或多次反射而形成的路径以增加超声波声程,间接增大了换能器的有效距离,从而获得更高测量精度。但其缺点是通过反射后探测器信号较弱,信噪比降低,对换能器的要求很高。因此造成成本也较高。采用“L”型流道、圆形横截面的超声波燃气模块,克服了现有超声波燃气表气体流量计量气室管道的横截面积较大,气室体积较大,成本较高的问题,以及两个超声波换能器之间传播距离较短,降低测量结果准确性的问题。同时,还避免了被测气体中的污染物污染超声波换能器,从而影响检测结果准确性的问题。(2)用双阈值过零检测与数据选择技术。以时差法超声波气体流量计为基础,采用双阈值过零检测与数据选择算法技术,区别于超声波自动增益控制法,不对信号进行处理,通过关联幅值与飞行时间周期变化的关系,根据幅值判断飞行时间是否发生周期性变化,从实际测量得到多个结束方波脉冲对应的时间值中选择合适的结果,作为最终的飞行时间,从而精确计算气体流量。(3)自动调零算法。燃气表在温度、压力等外部因素变化条件下,对超声信号产生一定的影响,从而影响计量的时间差;此产生的时间差变化,可能只有ns级别,对高端流量几乎没影响;但对于低端流量,特别是Qmin,影响非常大,造成测量精度超过标准要求。另外,燃气表在无流量情况下的零点,可能受到超声波换能器零点的漂移影响,产生整体计量的漂移,对低端流量造成较大的影响,这是低端流量精度和稳定性超标最重要的原因。针对超声波换能器的零点漂移问题,在软件算法上,采用自动调零的处理算法,超声波燃气表采用可调整的零点,并根据超声波换能器的信号波动特点,软件上自动调整超声波燃气表的零点,保证在外部因素或内部因素作用下,超声波燃气表的零点随环境变化而适当做出调整,抵消由于零点漂移对低端流量产生的影响;同时,考虑电路整体对时间差值的影响,在软件算法上,补偿此部分对测量的影响。 五、超声波燃气表用气体流量传感器的应用基于专利的气体流量传感器硬件和软件核心技术,四方光电公司针对我国家用表以及五小工商户客户的需求,成功开发出超声波家用和商用燃气表。其核心传感器部件见图2:图2. 家用和商用超声波燃气表核心传感器部件解决核心燃气表气体流量传感器后,就可以利用以往具有的外壳、皮膜阀、电源管理等组装燃气表。图3是采用超声波核心流量传感器的G4燃气表。 图3. G4超声波燃气表(内置国产化核心流量传感器)根据燃气表的计量要求,进行了宽量程的燃气表误差特性以及耐久性实验。 图4. G4超声波燃气表典型误差曲线 图5. G4超声波燃气表耐久性误差曲线由于我国超声波燃气表的国家标准还处于征求意见稿阶段,因此借鉴了EN-14236欧洲有关“ultrasonic-domestic-gas-meters”标准进行完整的测试。除以上图示的基本试验,还进行了线性度、压损、高低温、交变湿热、耐粉尘、脉动流量等试验。试验表明基于超声波气体流量传感器核心模块的燃气表均满足燃气表的各项指标要求。作者简介熊友辉博士,教授级高工。中国科协九大代表、中国仪器仪表学会理事、分析仪器分会副理事长。主持过科技部重大科学仪器设备开发专项、工信部物联网专项、湖北省重大科技专项等多项国家和省市科技项目。现任武汉四方光电科技有限公司总经理。 公司简介武汉四方光电科技有限公司是一家专业从事气体传感器、气体分析仪器及物联网解决方案的国家高新技术企业,其全资子公司——四方仪器自控系统有限公司,以自主知识产权的核心传感器技术为依托,陆续推出了红外/紫外烟气分析仪、红外煤气分析仪、红外天然气热值仪、激光拉曼气体分析仪等气体成分分析仪器,并先后研制了超声波气体流量计、超声波燃气表核心传感器部件、智能超声波燃气表等燃气流量测量产品。四方光电通过了ISO9001、ISO14000、ISO18000、IATF16949等有关质量、环境、健康安全、汽车电子等体系认证,目前已与多家世界五百强企业建立长期配套合作关系。
  • 简述超声波风速风向传感器的原理特点和应用
    风既有大小,又有方向,因此风的预报包括风速和风向两项。风速,是指空气相对于地球某一固定地点的运动速率,常用单位是m/s。风速是没有等级的,风力才有等级,风速是风力等级划分的依据。一般来讲,风速越大,风力等级越高,风的破坏性越大。在气象上,一般将风力大小划分为十七个等级。 气象上把风吹来的方向确定为风的方向。风来自北方叫作北风,风来自南方叫作南风。当风向在某个方位摇摆不能肯定方位时,气象台站预报就会加以“偏”字,比如偏南风。利用风向可以在人们的生活、生产、建厂、农业、交通、军事等各种领域发挥积极作用。 测量风速时可以使用测风器,风压板扬起所过长短齿的数目,表示风力大小。测量风向时可以使用风向标,风向标对的风向箭头指在哪个方向即表示当时刮什么方向的风。 同时测量风速和风向可以使用超声波风速风向传感器。超声波风速风向传感器是一款基于超声波原理研发的风速风向测量仪器,利用超声波时差法来实现风速风向的测量。由于声音在空气中的传播速度会和风向上的气流速度叠加,如果超声波的传播方式和风向相同,那么它的速度会加快;反之则会变慢。所以在固定的检测条件下,超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应,通过计算即可得到精确的风速和风向。超声波风速风向传感器与传统的风速风向传感器相比,它不需要维护和现场校准, 360°全方位无角度限制,没有启动风速的限制,可以同时获得风速、风向的数据;无移动部件,磨损小,使用寿命长;采用随机误差识别技术,大风下也可以保证测量的低离散误差,使输出更平稳。 超声波风速风向传感器安装也比较简单方便。那超声波风速风向传感器可以应用在哪些方面呢? 超声波风速风向传感器可以应用在新型能源开发领域,一些重要的设备十分容易受到风速变化的影响;可以应用在工矿领域,为了确保煤矿安全生产的正常进行,相关部门也推出了针对矿井环境必须使用风速传感器这类设备的规定;可以应用在塔式起重机,当大风影响起重机工作时,它会发出报警;也可以应用于气象领域和煤矿等。
  • LUFFT超声波风传感器在风功率预测市场的应用
    前言 风电功率预测是指对未来一段时间内风电场所能输出的功率大小进行预测,以便安排调度计划。风功率预测意义重大:通过风功率预测系统的预测结果,电网调度部门可以合理安排发电计划,减少系统的旋转备用容量,提高电网运行的经济性;提前预测风功率的波动,合理安排运行方式和应对措施,提高电网的安全性和可靠性;对风电进行有效调度和科学管理,提高电网接纳风电的能力;指导风电场的计划检修,提高风电场运行的经济性。 测风塔系统测风塔系统是风功率预测重要组成部分,其包括:风塔、传感器、电源、数据处理存储装置、安全与保护装置和传输设备等。传感器分为风速传感器、风向传感器、温度传感器、气压传感器和湿度传感器等,用来测量指定的环境参数为风功率预测提供依据。其中风速风向传感器以机械式和超声波测量为主。机械式风速风向传感器造价低,但是也存在着非常明显的缺陷:风速升高或降低时,由于惯性作用,升速或减速慢;有活动部件,极易磨损,易受沙尘等恶劣天气的损耗,易受冰冻、雨雪干扰,需定期维护; 对于阵风测量精度低;启动风速阈值高;风杯受到的风压力正比于空气密度,空气密度的变化将会影响测量精度; 风速和风向分立式,需要单独拉线,成本增加;本地采集端需要数据采集器进行模拟量到数字量的转换,成本增加而超声波风速风向仪很好地解决了以上的不足,技术成熟,安装方便,同时数字接口输出,可以节省本地数据采集器的成本。 Lufft测风塔解决方案Lufft作为全球专业的气象传感器供应商,其提供的超声波传感器WS200-UMB和气象五参数WS500-UMB很好地满足地测风塔数据的要求。WS200-UMB可以安装在30米、50米、70米和80米测量风速和风向,而WS500-UMB安装在10米高度测量风速、风向、温度、湿度和气压等参数。本文将从组成、传感器、数据采集、供电、防雷和通讯等几个方面阐述。 系统组成根据规范要求,系统配置包括:传感器(4* WS200,1*WS500)、机箱、太阳能板、电池和支架等组成。其中机箱内含有:电源模块、太阳能控制器、数据采集模块、通信模块,防雷模块、开关和接线端子等部件。 Lufft测风塔系统框图 现场安装示意图 传感器参数气象五参数WS500-UMB可以测量风速、风向、温度、湿度、露点温度、空气密度和气压,并配备电子罗盘,修正真风向。同时输出测量质量,判别测量输出数据的有效性。超声风探头配备加热功能,供电允许的情况下,有效抵制结冰积雪。 WS200-UMB WS500-UMB Lufft超声风传感器和气象五参数,性能良好,提供的数据丰富,产品特色总结如下:数字接口输出,无需外接数据采集器进行模数转换,可以直接连接数字通信模块(光端机或DTU),降低成本;除基本数据外,气象五参数还可以输出空气密度和风速风向的标准偏差数据;配备电子罗盘,现场安装施工难度大,人为调正北指向误差大,可用设备自身的修正风向;通过配置传感器参数,可以通过预留的接口连接第三方降水传感器,数字接口统一输出;探头具备加热功能,供电允许的情况下,可以有效防止结冰引起传感器的无法测量的问题,保证数据的完整性;测风质量是Lufft产品特有的技术指标,是传感器自身在测量过程中,单位时间内测量的有效次数与总次数比值的百分比;其体现了测量数据的有效性,尤其是同一地点不同设备输出数据的差别比较大的情况下,判断孰优孰劣的有力依据。 数据采集存储由于Lufft的传感器都是RS485数字接口,可以采用总线模式连接到数据采集模块或通信模块。同时,数据的采集和存储相对比较简单,不需要专门的数据采集器,可以选择带多个RS485口和以太网口的RTU模块(存储功能可以定制)。通信协议可以使用市场主流的Modbus协议。
  • 约稿|微孔材料孔径分析难点及解决方案
    近年来,多孔材料的开发和应用进展迅速,如多孔聚合物、多孔陶瓷、泡沫塑料、多孔金属材料等。这些材料具有一些共同的特点:密度小、孔隙率高、比表面积大,在化工、电化学、建筑、军工及航天等领域发挥着独特且重要的作用。与此同时,一些新兴领域也越来越多地应用多孔材料来解决相关问题,例如某新推出的电动汽车电池采用了多孔海绵状的纳米多孔硅,可抑制硅碳负极膨胀,从而大幅提高锂电池的容量,提升电动汽车的续航能力。多孔硅用于锂电池负极多孔材料孔结构的研究需要准确、简洁的表征技术。根据检测目的,一般可分为X射线小角度衍射法、气体吸附法、电子显微镜观察法、压汞法、气泡法、离心力法、透过法、核磁共振法等。目前,表征材料比表面积和孔径最普遍的方法是气体吸附法,即气体分子(吸附质)在被测材料(吸附剂)表面因为范德华力产生的吸附,通过测量样品的吸附等温线,采用等效代换的方法计算出材料比表面积和孔径的特征。当前国内比表面积的测量仪器主要分为2种,动态色谱法和静态法容量法均可,但孔径的测量方法则是国际通用的静态容量法,此方法测量孔径的范围从0.35nm到100nm以上,其中IUPAC对孔径做了分类,见下图, 纳米孔纳米孔:包括微孔、介孔和大孔;大孔:孔宽大于50nm的孔;Fe3O4、硅藻土等材料含此类孔;介孔:宽度介于2nm到50nm之间的孔;大多数超细粉体是在这一范围内;微孔:孔宽小于2nm的孔;活性炭,分子筛,沸石,MOF等材料中大都含有微孔,后面对微孔又做了细分和补充;极微孔:孔宽大于0.7nm的较宽微孔;超微孔:孔宽小于0.7nm的较窄微孔。1、 微孔测试难点对于微孔材料的孔径和孔体积进行分析是很困难的,如下图所示,在微孔内相对的两个孔壁距离很近,孔壁产生的作用势重叠,对吸附质分子的作用力比中孔和大孔大,在液氮温度77K下的N2吸附是微孔和介孔分析最常用的吸附质,此时气体分子的扩散速度和吸附平衡都很慢,填充0.35nm~1nm的孔要在相对压力10-9<P/P0<10-5间才会发生,为了达到微孔填充所需的较低相对压力需要涡轮分子泵级别真空,即整个真空系统需达到很高真空。2、 静态法高性能仪器针对微孔,超微孔以及极微孔的测试难点,国仪精测推出了静态法高性能UltraSorb仪器。静态法高性能UltraSorb仪器如上图所示,为保证整个测试过程的高真空度,UltraSorb仪器从分子泵、真空管路到样品管全体系采用金属面密封,通过VCR金属垫片连接。该仪器没有采用常规仪器所使用的石英样品管,而是采用了一种新型样品管——不锈钢焊接石英管。此样品管特点是:上部不锈钢部分与高性能UltraSorb仪器之间通过金属垫片进行硬连接,进一步提高整个仪器的密封性能,不锈钢焊接石英玻璃管的下部石英玻璃部分发挥石英玻璃样品管低导热性能,在实验测试中能够降低冷却液(液氮)挥发,从而提高液氮使用时间。为获取测试微孔所需较低相对压力,高性能UltraSorb仪器在提高真空系统真空度方面包括以下关键几点:1) 采用两级机械泵叠加涡轮分子泵协同工作实现更高真空。真空泵抽取真空将仪器系统降低到一定真空度后开启涡轮分子泵,通过高速旋转的旋叶将扩散至分子泵中的气体分子排出,从而减少真空体系中的气体分子,进一步实现更高的真空度。2)改进高真空涡轮分子泵连接方式。由于波纹管和O型密封圈在低真空下存在自身放气问题,将涡轮分子泵的连接方式进行了改进,传统仪器采用ISO-K连接方式,分子泵和波纹管通过O型圈密封;高性能仪器连接方式改为CF刀口法兰,即通过铜垫片将涡轮分子泵和高真空微焊管路系统进行连接,这种连接方式可以将分子泵极限真空度提高2个数量级。3)涡轮分子泵进气口采用轴向直连设置方式。较大的口径更便于气体分子的扩散,为了发挥涡轮分子泵的优势,设置分子泵轴向进气CF法兰连接方式,将工作口径优化到最大,且将涡轮分子泵和高真空微焊管路系统腔体采用CF刀口法兰直接连接的方式,可进一步提高整个系统真空度。4)优化气体管路,充分发挥分子泵优势。所有管路均为高真空微焊管路系统,全系统内管壁电抛光处理,管路之间采用金属面密封的VCR接口配件连接,克服O型圈密封在低真空下自身放气问题,确保高真空下漏气率达到1*10-11Pa.m3/S要求。5)配套的VCR接口气动阀门,消除电磁阀局部发热引入的测量误差。除此之外,高性能仪器还应用了高精度数字化压力测量以及数据采集系统,多量程压力传感器分段测量,工业标准RS485或RS232通讯模式,以及油浴控温腔,同位预处理方式等措施确保微孔测试数据的准确性。3、 总结静态法高性能UltraSorb仪器测试微孔标样测试结果见下图所示,相对压力P/P0最低可达到10-7,位于微孔分析相对压力区间,测试微孔的中值孔径为0.84nm,符合微孔标样的标准值,证明仪器在温度77K下氮气测试微孔完全可以满足要求。(国仪精测 供稿)
  • 宁波材料所在柔性应变-温度双模态传感器研究方面取得进展
    人体活动所产生的包括应变和温度等生理信号是医疗健康、运动监测的重要数据来源,利用柔性可穿戴设备实现应变和温度的感知意义重大。柔性传感器是柔性可穿戴设备的核心部件,其发展趋势是集成化和多功能化。发展柔性应变-温度双模态传感器,实现应变和温度等信号的监测以及区分,同时兼具高的分辨率仍是一个难点。   Co基磁性非晶丝具有优异的软磁性能和巨磁阻抗效应(GMI),可以实现对磁场的高灵敏探测,是发展柔性多功能传感器的理想材料之一。前期,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员李润伟、刘宜伟基于磁性非晶丝设计与发展了仿生触觉传感器与自供电弹性应变传感器,并在机器人假肢的触觉感知、运动捕捉的智能服装方面实现应用(Science Robotics. 2018, 3, eaat0429;Nano Energy, 2022, 92, 106754)。在此基础上,研究人员以磁性非晶丝为敏感材料,通过设计具有管状异质结构的双模态传感器实现了单一传感器对应变和温度的灵敏监测和实时区分。   该传感器具有独立的应变和温度感知机制。一方面,结合磁弹性体的磁弹效性和Co基非晶丝的巨磁阻抗效应可以实现应变灵敏探测;另一方面,用于阻抗输出的热电偶线圈具有显著的塞贝克效应,可以同时实现温度的检测。基于独立的感应机制,温度和应变信号之间不存在相互耦合,后续通过信号读取电路可实现温度和应变信号的实时区分和输出。   该研究中双模态传感器的应变-磁转换单元中具有磁弹效应的磁弹性体提供随应变而变化的磁场,通过内置的Co基磁性非晶丝,能够灵敏感知微小变化的磁场,从而输出变化的阻抗,实现应变的感知。此外,该工作设计了具有双功能的Cu-CuNi热电偶线圈,不仅可以实现阻抗的输出,而且本身具有的塞贝克效应可以实现对温度的感知。   进一步地,通过调控应变-磁转换单元的不同区域的相对模量,即磁弹性管和非磁性弹性管的相对模量,可以控制磁场变化快慢,从而能够实现应变灵敏度的可调。该传感器可实现0.05%的应变和0.1℃的低探测极限,5.29和54.9μV/℃的较高应变和温度感知灵敏度。   此外,该研究也从模拟和实验上对该双模传感器的应变-温度信号输出的耦合和相互干扰进行了验证。研究人员分别测试了双模传感器在不同应变下的温度输出信号和不同温度下的应变输出信号,发现该传感器具有的管状异质结构能够有效避免应变对温度的干扰,且磁性非晶丝和磁粉的磁性能在低于居里温度下具有良好的温度稳定性,可以确保温度对应变感知几乎没有影响。   该研究将所设计的管状线型双模传感器与织物集成,可以同时用于人体微小应变的探测,比如呼吸和吞咽等检测,也可用于膝盖弯曲等较大应变的探测,同时能实现体温或环境温度的实时监测,在健康监测、智慧医疗以及人机交互领域具有良好的应用前景。   相关成果近期以Dual mode strain-temperature sensor with high stimuli discriminability and resolution for smart wearables为题在线发表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到国家自然科学基金重大仪器研制项目、国家自然科学基金项目、国家自然科学基金委中德交流项目、中科院国际合作重点项目、浙江省自然科学基金等项目的支持。图1(a)双模传感器的感应机制,(b)具有管状异质结构的双模传感器传感器制备流程,(c)应变-磁转换单元中磁弹性管的微观形貌,(d-i)具有磁弹效应的磁弹性管不同磁化方向磁化具有不同的磁性能,(j-m)双模传感器外观和柔性展示图2 双模传感器的应变感知性能
  • 谁来挑战我,一款您不可错过的波前传感器
    〖导读〗目前,国际通用的波前传感器主要是四波横向剪切干涉类型的波前传感器,这款波前传感器采用的是国际名企--法国Phasics的专利技术,并在实际应用中得到广大科研工作者的一致认可! 四波横向剪切干涉类型的波前传感器采用的是法国Phasics对传统的夏克-哈特曼波前传感器的改进的专利技术: 四波横向剪切干涉和夏克-哈特曼技术的区别:PHASICS:SID4SH区别技术四波横向剪切干涉夏克-哈特曼是对夏克-哈特曼技术的改进,PHASICS全球售出超过300个探测器。强度采用傅里叶变换方法,测量对强度变化不敏感由于需要测量焦点位置,测量对强度变化灵敏关于测量精度,波前测量不依赖于强度水平。使用方便界面直观,利用针孔进行对准安装困难,需要精密的调节台SID4 产品使用方便。取样SID4-HR达300x400测量点64x6测量点(微透镜数量)SID4-HR具有很高的分辨率。这使得测量更可靠,也更稳定。数值孔径 NA:0.5NA:0.1SID4-HR动态范围更高。空间分辨率29.6μm115μmSID4-HR具有更好的空间分辨率。重复性2nm RMSλ/200( 5nm @1053 nm)更好的重复率,更稳定。获取频率10fps7.5fps分析速度快照明SID4的技术可以消色差。系统对不同波长和带宽响应一致。无需对每个波长进行校准。夏克-哈特曼技术基于微透镜,其特性依赖于波长(由于玻璃色散)。仪器需要对每个波长校正。PHASICS更灵活:可以测试宽波段,而不需要额外校准。Phasics波前传感器与传统哈特曼波前传感器测量结果对比: Phasics公司波前传感器具有高分辨率、消色差测量 、高动态范围 、高灵敏度、设计简洁紧凑、高性价比、测量可重复性高等优良特性 ,可广泛应用于光传输变换中波前特性分析中。谁来挑战我,法国Phasics公司的波前传感器,一款您不可错过的波前传感器:为了能让广大科研工作者更加直观的了解法国Phasics公司的波前传感器,我们瞬渺团队将出席4月14-16日在南京展览中心举办的---2017年中国(南京)国际教育装备暨科教技术展览会。届时,将展出该款波前传感器,瞬渺团队的技术工程师和销售精英亲临现场,为广大科研工作者全面解析法国Phasics公司的波前传感器!瞬渺团队对于瞬渺人来说,客户的支持是对我们团队最大的认可,面对日益激烈的国内市场,瞬渺将一直秉持客户为先的团队理念,为广大科研工作者带来专业的技术和售后支持!2017年4月14-16日,瞬渺团队将亲临南京-展览中心381展位(靠近交流会一区),届时,欢迎您前来咨询!
  • 沈阳仪表院:关键基础元器件研发的“国家队”
    6月5日,在沈阳仪表科学院有限公司(简称“沈阳仪表院”)光学薄膜芯片生产线上,一片繁忙景象。超净车间里,伴随着工作人员紧张有序的工作,一箱箱荧光滤光芯片组件源源不断地镀膜、检测、封装、打包、装箱,随即发送全国各地。  “这种生产节奏我们已经持续两年多时间。沈阳仪表院作为工信部疫情防控重点保障物资生产单位,承担了核酸检测仪用荧光滤光芯片的生产任务,产品占市场份额超过60%,为国家疫情防控工作作出贡献,获得国资委的表彰。”沈阳仪表院一位负责人自豪地说。  生物医学光学薄膜元器件是沈阳仪表院研发的一种高科技产品,可广泛用于分子生物学研究、精准医学诊断领域的核酸检测、基因检测、生物酶标定仪器,技术水平属“国际一流”。这也仅是沈阳仪表院作为国家专精特新企业的“代表作”之一。  1961年5月5日,沈阳仪表院前身“第一机械工业部仪器仪表工艺研究所”成立。时至今日,该院一直秉承着“仪表元件争创一流”的初心,以“引领仪器仪表行业发展,推动装备制造技术进步”为使命,以成为仪器仪表和高端装备细分领域一流创新型领军企业为发展目标。60余年踔厉奋发,成就了科技创新“国家队”的风采:完成科研项目1800多项,获得国家、省、市各项奖励400多项,获得国家级发明奖和国家科技进步奖11项,获得授权专利450余项(发明专利101项),主持和参与制订、修订国家和行业标准近500项、其中国家类标准100项。产品应用领域覆盖国民经济重点领域。  这些“代表作”不仅包括助力神舟系列飞船、嫦娥月球探测器、北斗导航卫星等国家重点项目的精密金属波纹管,还包括推动国家重点装备和能源管网检测国产化的高性能传感器和高端管道检测仪器,还有半导体装备、一键式清洗系统等。  2002年,国家唯一“传感器国家工程研究中心”落户沈阳仪表院。20年后,也就是今年3月5日,由院士领衔的专家评审组对沈阳仪表院攻关项目“高端装备用硅基压力传感器关键技术研究与应用”进行评估,得出结论为:总体达到国际先进、部分达到国际领先水平,其中硅基压力传感器及敏感芯片国产化率达到了百分之百。  正是凭借深厚的技术积累,在进军智能制造、物联网应用高速发展时代,沈阳仪表院实现了新的突破,抢占了仪器仪表及核心元器件、高端装备及关键零部件产业的制高点,成为名副其实的科技创新型领军企业。  近日,沈阳仪表院投资4亿元,占地3万平方米的新产业园破土动工,将新建传感器芯片、光学敏感元件、机械敏感元件、高端装备等实验室和生产线。  目前,沈阳仪表院拥有国家级技术创新平台和国家级质量检验中心,有传感器、弹性元件、光学器件、专用设备、检测服务在内的五大产品。作为国家重要战略科技力量,沈阳仪表院始终坚持科技创新驱动发展,以“四个面向”为战略引领,实现产业基础高级化和产业链现代化,推动产业实现高质量发展。  “沈阳仪表院坚守工艺元件争创一流的初心矢志不移。我们要在智能时代继续不断创新,在专精特新上下功夫,为推动新时代沈阳全面振兴全方位振兴实现新突破作出新贡献!”谈及未来,沈阳仪表院董事长曾艳丽自信地说。
  • 2022世界传感器大会科技成果展完美收官!
    2022世界传感器大会科技成果展在郑州国际会展中心 2A/2B展馆举行,展览时间为8月21-23日,历时三天。本次科技成果展11000多平展出面积,近200多家国内外企业参展,包括西门子、江森、华为、三菱、百度云、亚马逊、明电舍、汉威、传感器国家工程研究中心、京仪集团、E+H、福禄克、晶华微等多家国内外行业知名企业,代表着全球传感器产业的较高水平。不仅展出各类传感器,而且延伸到用传感器组装的仪器仪表、信息的采集传输通道及上位数据采集系统和控制系统,拉长参会企业链条,向传感器产业的研发、生产、应用等领域的上下游产业延伸,形成从传感器研制开发到最终应用的一条完整的产业链,突出了传感器的市场导向和应用导向。科技成果展展示手段科技化,科技感更加突出,除了大量的图片海报展示外,更多的实物也摆在观众面前操作表演,还配合动态视频演示实际应用场景,为参展企业提供了展示与推广的平台,也为采购商及技术人员提供了解新产品、新技术的渠道。今年科技成果展效果也得到了高度肯定,作为郑州建设国家中心城市重要的产业转型升级活动,对助推河南省、郑州市传感器产业发展,助力郑州高新区中国(郑州)智能传感谷招商引资等具有重要意义。
  • 常见的温湿度传感器有哪些?
    过去的温湿度传感器都比较简单,而随着技术的成熟,科技的进步,如今温湿度传感器发展也是越来越好。由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系,所以温湿度一体的传感器就会相应产生。 温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。 市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。结合目前市场上的传感器类型,即使是温湿度传感器,这一类型的传感器,还会分为很多种类,有很多的类型。当然它们的应用领域也是千差万别的。下面具体来看下湿度传感器的种类都有哪些?温湿度传感器按监测方法分有接触式和非接触式两种接触式: 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。非接触式: 它的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律,称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法(见光学高温计)、辐射法(见辐射高温计)和比色法(见比色温度计)。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。温湿度传感器也分分体式和一体式两种,上面介绍了一体式,下面介绍分体式。分体式又温度传感器和湿度传感器组成。温度传感器通过感温元件来分类可以大致分成铂热电阻温度传感器、热电偶温度传感器、热敏电阻温度传感器三大类。1:铂热电阻温度传感器铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的,按0℃时的电阻值R(℃)的大小分为10欧姆(分度号为Pt10)和100欧姆(分度号为Pt100)等,测温范围均为-200~850℃。利用PT100铂热电阻作为感温元件的型号有铠装式、装配式、插座式、端面热电阻。主要应用了需要温度误差小的行业或者是精密仪器仪表。2:热电偶温度传感器热电偶是温度测量中常用的温度传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境,而且结实、价低,无需供电,也是便宜的。热电偶由在一端连接的两条不同金属线(金属A和金属B)构成,当热电偶一端受热时,热电偶电路中就有电势差。通过电势的变化来得出相应的温度变化。热电偶是简单和通用的温度传感器,但热电偶并不适合高精度的的测量和应用。3:热敏电阻由金属氧化物陶瓷组成,是低成本、灵敏度高的温度传感器。热敏电阻是用半导体材料, 大多为负温度系数,即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变,因此它是灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差,并且与生产工艺有很大关系。热敏电阻在两条线上测量的是温度, 有较好的精度,但它比热偶贵, 可测温度范围也小于热偶。一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ,每1℃的温度改变造成200Ω的电阻变化。注意10Ω的引线电阻仅造成可忽略的 0.05℃误差。它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用。尺寸小对于有空间要求的应用是有利的,但必须注意防止自热误差。湿度传感器的湿敏元件分为电阻式和电容式 两种。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。常见的湿度测量方法有:动态法(双压法、双温法、分流法),静态法(饱和盐法、硫酸法),露点法,干湿球法和形形色色的电子式传感器法。
  • 2019世界传感器大会——郑州传感器产业政策正式发布
    p style="text-align: center "strongimg style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/80ebe4fa-cdc5-4ac2-bffa-7d4286e94d77.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg"//strong/ppstrong仪器信息网讯/strong 中华人民共和国工业和信息化部、中国科学技术协会、河南省人民政府指导,中国仪器仪表学会联合郑州市人民政府共同主办的“2019世界传感器大会暨展览会”于11月9日-11日在郑州国际会展中心举行。br//pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/1992bfd4-5a67-45bc-9f3e-f65e601e16a5.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg"//pp  为推进河南智能传感器产业发展,壮大经济发展新动能,更快更好地建设中国(郑州)智能传感谷,2019年11月9日,由中国仪器仪表学会、郑州市人民政府主办,河南省智能传感器创新联盟、河南省仪器仪表学会、郑州国家高新技术产业开发区管理委员会、智汇工业承办,松下神视株式会社协办的“传感器产业政策发布”活动同期在郑州举行。/pp  陆军研究院曹国侯将军,郑州市人民政府副市长史占勇,中国仪器仪表学会理事长特别顾问吴幼华,郑州高新区党工委书记、管委会主任王新亭,中国仪器仪表学会监事长李明远等相关领导及专家、企业高管一同出席了此次活动。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/280e2f50-135f-4d9b-bee9-d9e5d7b3af98.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg"//pp style="text-align: center "  郑州市人民政府副市长史占勇 致辞/pp  会上,首先由郑州市人民政府副市长史占勇致辞。史占勇市长提到,传感技术作为现代科技的前沿技术,是信息技术的一个基础环节,是各种信息和人工智能的桥梁,是现代信息技术的三大支柱之一。传感器作为一种检测装置,应用非常广泛,是物联网的基础,智能传感器更是物联网最基础的产业,其技术水平是影响物联网应用普及的关键因素。这也正是郑州正在围绕打造“中国(郑州)智能传感谷”,形成智能传感器产业“一面一线多点”布局的发展方向。他指出,郑州高新区是打造中国(郑州)智能传感谷的中坚力量,并专门制定了《郑州高新区促进智能传感器产业发展的若干措施》,将着力突破智能传感器材料、智能传感器系统和智能传感器终端三大集群,通过上下游协同发展,推进智能传感器产业发展。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 267px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/ee5f7706-839b-458c-ab0a-73e083d78263.jpg" title="4.jpg" alt="4.jpg" width="400" height="267" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "  郑州高新区党工委书记、管委会主任 王新亭/pp  郑州高新区党工委书记、管委会主任王新亭在会上发布了郑州高新区传感器产业政策,推出含金量十足的智能传感器产业“十条”,分别从产业集聚、企业落户及项目落地、服务体系建设、市场开拓、企业并购、关键技术研发、人才奖励、金融、产业生态等方面政策支持,最高补助1000万元。智能传感器产业“十条”的正式发布将助力郑州高新区招商引资、招才引智,对推进产业链协作,打造传感器高地,推动中国(郑州)智能传感谷建设具有重要意义。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/a0d39647-627e-4e55-80f8-2097a19c137f.jpg" title="5.jpg" alt="5.jpg"//pp  未来,郑州高新区将建设约3平方公里的智能传感器产业小镇,打造智能传感器材料、智能传感器系统、智能传感器终端“三个产业集群”,发展环境传感器、智能终端传感器、汽车传感器“三个特色产业链”,经过3至5年的努力,建成千亿级国家智能传感器产业基地。/p
  • 【2023世界传感器大会】智慧物流与智能感知分场活动盛大收官
    2023年世界传感器大会的智慧物流与智能感知分场活动于11月5日下午圆满结束。本届世界传感器大会由中国科学技术协会和河南省人民政府主办,主题为“感知世界 智创未来”,强调传感器产业在现代科技中的关键地位。本次大会为期三天,涵盖主旨报告会、10场分场活动、产销对接会、中欧传感器产业合作交流会,传感器创新创业大赛,科技成果展。而智慧物流与智能感知应用场景分场活动重点关注传感器在物流行业中的应用,尤其是在物流智能化的关键作用。此次分场活动由中国仪器仪表学会携手中德智能技术研究院承办,吸引了国内外众多知名专家学者和行业领袖的积极参与,围绕物流行业的智能化发展和前沿动态进行了深刻的讨论和精彩交流。本次智慧物流分场活动特邀了德国国家科学与工程院院士阿克塞尔库恩院士、同济大学博士生导师房殿军教授、同济大学访问学者弗洛里安罗斯迈尔等国际一流专家,他们就物流与供应链发展大趋势,基于传感器技术的物流元宇宙时代、基于智能传感器的搬运机器人发展趋势等议题进行了精彩的主旨演讲,为与会者呈现了物流行业的前沿技术和趋势。德国国家科学与工程院院士,青岛中德智能技术研究院德方院长阿克塞尔库恩教授在分场活动做了题为《物流与供应链发展大趋势》的主旨演讲。库恩教授在演讲中分享了他对物流与供应链未来发展方向和趋势的见解,对于物流行业的创新、转型和升级提出了建设性的宝贵意见。同济大学教授、博士生导师,青岛中德智能技术研究院中方院长房殿军教授在智慧物流分场活动做了题为《基于智能传感器技术的物流元宇宙时代》的主题演讲。房殿军教授在演讲中指出,在物流各中间环节引入传感器技术,实现物流全流程的数字化,是建立物流元宇宙的第一步。发展物流元宇宙不是脱实向虚,而是通过智能传感器和执行器,实现物流物理维度与信息维度的高度集成。物流元宇宙将能推动实体经济与数字经济加速深度融合,促成新的商业模式的产生与发展。在同期展览环节,共有近300家企业和机构参展,展示了自身的最新产品成果和前沿科研技术,吸引了超过超过10000名行业人士观展、以及近300位行业人士积极参与智慧物流分场活动。展览会为企业提供了产销对接机会,吸纳创新平台、科技孵化机构和制造业项目的加入,为参会企业和机构智能科技成果转化和品牌推广拓展提供了有力支持。自2018年创办以来,世界传感器大会已成功举办五届,引起了国内外传感器产业界的广泛关注和高度认可,为传感器产业的持续发展和产业生态的构建作出了巨大贡献。此次智慧物流分场活动更是聚焦于物流行业的智能化,重点关注传感器技术在物流智能发展中的关键应用,为物流行业的智能化、数字化转型注入新动力,双向助力传感器领域和智慧物流领域的蓬勃发展。
  • “金刚石薄膜电极式海洋盐度传感器研制与应用”获2022年度青岛市科技进步一等奖
    8月22日上午,青岛市委、市政府召开全市科技创新大会,深入学习贯彻习近平总书记关于科技创新的重要论述,认真落实全省科技创新大会精神,总结成绩,表彰先进,研究部署我市科技创新工作。市委书记陆治原出席会议,为市科学技术最高奖获得者颁奖并讲话,市委副书记、市长赵豪志主持,市人大常委会主任王鲁明出席。大会宣读了《青岛市人民政府关于2022年度青岛市科学技术奖励的决定》。2022年度青岛市共授予科学技术最高奖1人,自然科学奖10项(一等奖3项、二等奖7项),技术发明奖3项(一等奖1项、二等奖2项),科技进步奖105项(一等奖22项、二等奖83项),国际科学技术合作奖1人。山东省科学院海洋仪器仪表研究所作为第一完成单位共获市科学技术奖4项,其中科技进步一等奖2项(全市共22项),二等奖2项;获奖数量创历史新高。   “山东省科学院海洋仪器仪表研究所海洋仪器装备成果转化卓越贡献团队”荣获2022年度青岛市科技进步奖科技成果转化卓越贡献个人(团队)类一等奖(全市共3项)。该奖项体现了研究所在科技成果转化工作的突出成绩和社会贡献。近年来,研究所通过不断探索创新,牵头建设国家海洋技术转移中心海洋仪器领域分中心、国家海洋监测装备产业技术创新战略联盟、青岛市海洋监测装备创新创业共同体,加入了青岛市科技创新服务机构库,构建了从市场技术需求对接、专利布局与保护、成果中试、成果推广应用、成果产业化等全链条技术服务体系;打造了可复用可移植的科研机构成果转化模式;推动了系列具有自主知识产权的重大仪器装备产业化;成立产业化公司8家,总注册资本18457万元,社会资本投资5807万元,提供就业实习岗位28个,工作岗位上百个,已吸引就业人员70余人。   “金刚石薄膜电极式海洋盐度传感器研制与应用”荣获2022年度青岛市科技进步一等奖,彰显了团队在海洋盐度传感器领域的领先地位。该项成果由海洋功能薄膜材料与应用创新单元盖志刚研究员主持完成,突破了海洋盐度核心传感电极材料及其器件化“卡脖子”技术,建立了从金刚石薄膜敏感材料设计制备,到盐度传感器研制应用及系列化传感器市场化的国产化替代技术链条,形成了系列化的温盐深传感器产品,打造核心技术自主可控、国内唯一的金刚石薄膜温盐深传感器产品线,有力支撑了国家海洋立体监测网络建设和海洋强国战略。
  • 【2023世界传感器大会】中欧传感器产业合作交流会在郑州顺利召开
    11月6日,2023世界传感器大会——中欧传感器产业合作交流会在郑州顺利召开。此论坛由河南省人民政府、中国科学技术协会主办,中国仪器仪表学会、郑州市人民政府、德中友好协会联合会承办,来自高校、科研院所、企业等代表150余人参会。论坛由清华大学苏州汽车研究院(相城)协同控制所副所长刘玉敏主持。中国仪器仪表学会副秘书长张莉、郑州市人民政府副秘书长王凤霞为论坛致开幕辞。中国仪器仪表学会副秘书长张莉致辞郑州市人民政府副秘书长王凤霞致辞清华大学苏州汽车研究院(相城)协同控制所副所长刘玉敏主持论坛欧洲科学院院士亨利H拉达姆森以线上报告的形式介绍了红外器件的发展现状和中国在该领域的新机遇,他展示的采用了短波红外(SWIR)技术的照片,相比传统光学照片和热成像照片有更多成像细节和成本上的优势。“这项突破性技术可以广泛应用在汽车制造、肿瘤检测等领域。”亨利院士兴奋地表示,相关的设备和芯片都已在中国生产,这项技术拥有着光明的未来。葡萄牙使馆商务处中国区投资主管玛丽安娜威尔逊介绍了葡萄牙半导体产业发展现状和合作机遇,分享了葡萄牙在半导体、传感器、信息技术、AMKOR技术等领域的发展,在传感器相关领域的人才培养,以及葡萄牙的营商环境等。“大多数人工智能的动作以及应用场景都是通过传感器来进行表达和传达的。”剑桥大学制造研究院工业顾问刘铠文博士介绍了AI人工智能领域前沿应用—通过AI多模态测评技术革新教育评价体系。他举例,“剑桥大学老师每年要花600个小时去给学生做评价,我们研发的打分评价系统,可以直接帮老师减少80%的繁重工作量。”着重分享了AI多模态测评技术在教育评价体系中的优势与应用。IMAP大中华区管理合伙人王俊雄介绍了欧洲传感器行业的并购市场情况。“欧洲市场现在由于技术创新,汽车、医疗、航空航天、消费电子等领域都处在爆发式的增长期。”王俊雄认为,国内很多厂商的资质和能力、产品、质量,已经完全够得上抢占海外市场先机。中国以色列商务发展经理刘思嘉介绍了以色列创新传感器产业、商业环境与中国合作机遇。Newsight(中国)董事长李利凯做《投资传感器产业—打造中国世界级行业领袖》主题报告,分享了投资传感器产业的心得经验。海德堡印刷电子有限公司及创新实验室总经理迈克尔克罗格尔介绍了柔性传感器带来无限机遇,分析了不同场景的柔性传感器使用方案。海德堡创新实验室业务发展主管佛罗里安乌尔里希通过汽车安全带提醒技术的实际案例,分享了柔性印刷传感器在汽车领域的应用。本次论坛围绕中欧传感器产业,通过不同的角度进行了精彩的分享,来自俄罗斯联邦驻华商务代表处、德国驻华大使馆经济处、上海阿根廷总商会的专家、企业家们也参与其中,共同研讨中欧智能传感器产业的新发展、新理念。论坛的成功举办促进了中欧文化和科技的交流,让参会代表对传感器产业有了更多新的认识与理解。
  • 新品上市-环刚度试验机 高密度管材抗压测试
    热塑性塑料波纹管排水管导管高密度管材抗压测试 环刚度试验机ZB-810型50KN伺服控制环刚度试验机主要适用于各类管材的环刚度指标测试,更换不同夹具,还可以做拉伸、弯曲等试验。环刚度试验机仪器特点:1. 采用高精度力量传感器,具有精度高,线性好等优点;2. 动力系统采用伺服电机+伺服驱动器+台湾ABBA滚珠丝杆+同步带传动,运行平稳,噪音低;3. 上下夹具同轴度好且整体机械结构刚度高;4.采集数据量处理能力强,可同时对多条测试曲线进行对比分析;5.安全设施专业化,具有过载自动保护停机、上下行程限位保护停机、漏电自动断电保护;6.位移、速度、力量三闭环控制系统,同步采集频率达120Hz以上,即使在材料屈服阶段也能保证数据真实可靠;7.可实现定速度、定位移、定荷重(可设定保持时间)、定荷重增率、定应力增率、定应变增率等控制模式加上多阶控制模式可满足不同的测试要求;8.软件操作界面可实现中英文及其它小语种任意切换,试验报告可通过Excel或Word文档格式输出。关于正瑞泰邦江苏正瑞泰邦电子科技有限公司坐落在历史文化名城扬州,由成立于2007年的江都市天璨试验机械厂经过十年发展而来。公司拥有专业的技术开发和售后服务团队,主要生产物理性能测试仪器及相关软件开发,产品涉及材料力学性能试验、材料燃烧测试、高低温环境试验、橡胶加工设备四大板块;销售网络遍布全国并远销韩国、日本、中东等地区。主要服务于石油化工企业、原材料检测单位、高校及第三方检测机构等。 多年来,我们一直坚持以“多元化、一站式”服务为中心,站在用户角度思考问题,急用户之所急,尽量为用户提供所需要的成套设备及工具。特别是在用户实验室建设初期,我们免费提供经验及方案供参考,得到了广大用户的好评。同时,我们拥有自主进出口权,可以为用户在海外实验室提供“门到门”(DTD)服务;真正做到生产、销售、送货上门、安装调试及售后一条龙服务。节约用户时间和精力是我们的售前服务初衷,快速、圆满的解决问题是我们的售后服务宗旨。
  • 国内首台8英寸PZT压电薄膜设备落户上海智能传感器产业园
    1月19日,国内首台8英寸PZT压电薄膜设备落户上海智能传感器产业园超越摩尔研发中试线,打造基于压电材料的MEMS先进工艺平台。平台将由国家智能传感器创新中心(简称“创新中心”)和上海微技术工业研究院共同建设,持续推进智能传感关键共性技术创新开发能力。PZT薄膜压电MEMS技术是智能传感器领域的重要发展方向,是充满技术多样性和产业机会的蓝海领域。创新中心的量产型PZT压电薄膜沉积设备可以实现8英寸晶圆上单晶体PZT薄膜的高质量生长,成膜温度低(500℃),可以满足CMOS传感控制电路与MEMS兼容集成制造需求,是与Bosch、Silex等国际主流传感器生产厂商保持同步的先进装备。新型压电MEMS光学、声学、惯性、微流控等产品,在自动驾驶、消费电子、光通信、医疗康养、工业控制等AIoT领域具有广泛而重要的应用前景。本次入驻的PZT压电薄膜沉积设备来自ULVAC,以及来自Oxford Instrument的PZT 薄膜刻蚀设备。创新中心持续稳步推进包括设计、仿真、材料、加工、测试等环节的高端MEMS工艺平台能力建设,快速形成一系列相关特色技术模块和工艺能力,将与产业链上下游共同打造基于压电薄膜材料的MEMS新器件开发、新原理探索、新应用验证的技术平台,为国内外相关技术和产品开发提供平台支撑服务,也将为无铅压电材料的薄膜化以及在MEMS方向的应用探索和技术开发提供平台支持。国家智能传感器创新中心致力于先进传感器技术创新,以关键共性技术的研发和中试为目标,联合传感器上下游及产业链龙头企业开展共性技术研发,形成“产学 研 用”协同创新机制,打造世界级智能传感器创新中心。依托中国传感器与物联网产业联盟已有近1000家产业链各领域的代表企业,发挥产学研资源优势,加速我国物联网核心技术的发展,推动智能传感、大数据、人工智能的生态体系建设。
  • 快讯!MOTUS波浪传感器成功整合到大型浮标平台
    背景在恶劣环境中的设施将大大增加对气象海洋学参数信息的需求。处于这些环境中的操作员们希望能减少安装的传感器平台数量以提升效率。欧洲大型传感器平台的一家主要制造商选择与我们合作,结合利用 Aanderaa MOTUS 波浪传感器与 Aanderaa 多普勒流速剖面仪,以监控海浪和洋流。通过联合激光雷达与其他传感器,我们致力于为最终用户提供完整的解决方案以实现高质量的气象海洋学监控。MOTUS 波浪传感器MOTUS 波向传感器的产品经理 Stig B. Øen 为我们介绍了更多有关 MOTUS 传感器的最新动态:针对来自 MOTUS 传感器用户和 MOTUS 浮标用户的反馈,我们始终用心倾听并积极响应,为此我们专门对传感器进行了升级:添加了一些基于竖向时间序列位移的波浪参数,并新增了 NMEA AIS 模式。MOTUS 传感器中的新增参数包括:平均波周期 T1/3;有效波高 H1/10;平均波周期 T1/10波;高 H1/1;平均波周期 T1/1;参考东向和北向水平时间序列,可配置为 2Hz 或 4Hz 采样。有关 MOTUS 波浪传感器的参数,请查阅数据表。MOTUS 适用于不同尺寸的浮标为了测量海浪特征,在理想情况下,传感器平台应完美地跟随水面运动。如果未应用补偿,则 MOTUS 传感器会根据安装位置的竖向平台位移计算波高。波向则基于水平浮标位移的方向。为了在众多不同类型的浮标中脱颖而出,MOTUS 传感器提供以下补偿功能。偏心补偿:在不同形状的大型浮标的旋转原点处安装传感器通常难度较大。通过向传感器提供其安装位置相对于旋转原点的信息并激活传感器偏心补偿功能,可以补偿误差。浮标响应/传递函数:如果浮标无法满足在所有频率下均理想地跟随水面,则可以通过激活和修改浮标传递函数来补偿限制。Anderaa 开发了一款简单工具,以帮助您了解不同尺寸形状浮标的期望阻尼因子。磁性:如果传感器受到电磁干扰,则可以将外部罗盘直接连接到 MOTUS 传感器。MOTUS 适用于海上风力/海上设施结合使用 Aanderaa 提供的海浪和洋流传感器与其他传感器(例如环境传感器和激光雷达),可为您提供完整的预研究平台和全面投产的海上风电场。MOTUS 传感器可在其内部完成对波浪参数的所有处理,通过实时/近实时输出基于频率和时间的参数,提供风浪和涌浪的全波频谱。对于海上风电场的运营来说,监控该区域的海浪将有助于确定是否将船只或技术人员派往现场、缩短停运时间,以及对健康、安全和环境保持高度关注。
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