一、高阻抗电荷输出传感器（论文文献综述）
蔡双雨[1]（2021）在《电化学暂态测试技术对比研究、优化及应用》文中进行了进一步梳理金属腐蚀表征方法,从宏观到微观都得到了长足的发展。但对于高阻抗的材料体系,其低频区阻抗难以表征的问题仍然是金属腐蚀表征研究领域亟待解决的问题。本论文工作先从常用腐蚀电化学表征技术比较研究入手,深入分析各种腐蚀电化学表征方法的优缺点,提出现有常用稳态测试方法存在的不足,为暂态测试方法的进一步优化、开发奠定基础。比较研究结果显示:（1）采用0.001 Hz的电化学频率调制法（EFM）和Tafel曲线四参数拟合方法得到的腐蚀电化学参数相对最准确且丰富,但0.001 Hz的EFM耗时很长,而Tafel实验的极化电位较大,破坏试样表面的稳定状态。（2）大部分常用的腐蚀电化学表征方法是基于稳态测量,如果体系未达稳态,将会产生很大的测量误差。对于线性极化电阻法（LPR）和Tafel极化曲线测量法,当体系的扫描速率过大,将导致体系未达到稳态,产生较大的容性电流,从而造成较大的测量误差。电化学阻抗谱法（EIS）及电化学频率调制法存在类似的问题,为了提高测试精度,往往需要采用很低的测试频率,这大大增加测试时长,增大界面溶液、试样表面状态发生改变的风险,从而引起测量误差,这些也侧面证明了发展暂态测试技术的必要性。在电化学暂态测试方法的优化设计过程中,通过电化学RC回路理论频谱分析验证电化学时域数据经傅里叶时频转换的可行性,建立电化学双电层界面电位脉冲模型,深入论证分析了该暂态测试方法脉冲时间的合理性,提出了脉冲时间的控制原则及其适用体系,最终优化发展了一套基于恒电量法的优化电化学暂态测试方法,并提出了相应的实验参数体系及相关的实验流程。随着电化学腐蚀研究领域的不断拓宽和深化,微区电化学腐蚀体系,尤其高阻抗体系的微区电化学表征,其低频阻抗数据的获取更是一个日益突出、亟需解决的难点。本论文将上述暂态测试方法应用于微区高阻抗体系,开展2205双相不锈钢材料体系在3.5wt%NaCl溶液中的微区电化学特性的表征研究,获得了一系列腐蚀动力学参数,解决了其微区低频阻抗难以表征的问题,实验结果表明:（1）随着Φ10 μm孔径微孔中奥氏体相含量（γ%）的增加,微区体系的极化电阻Rp逐渐增大,二者近似呈“Rp（in Ω·cm2）=36001.9+739910.0×γ%（austenite phase proportion）”的线性关系。利用该电化学暂态测试方法,定量化表征了 2205双相不锈钢微区不同奥氏体相含量对DSS 2205在Φ10 μm孔径微孔中微区电化学腐蚀行为的影响。（2）与传统的EIS测量方法相比,该暂态测试方法的信号激励时长缩短5个数量级,大大降低了大时长信号扰动导致的微区界面破坏、界面溶液成分改变、自腐蚀电位漂移等一系列问题。另一方面,在数据处理中,通过快速傅里叶变换（FFT）将时域曲线转换成频域曲线,其界面阻抗信息比传统的EIS更准确、纯粹和丰富,且可以直接利用现有EIS数据分析的商业软件对FFT后所获得的Nyquist图进行拟合分析。该基于恒电量法的电化学暂态测试方法在测试过程中先充电后断电进行电极电位弛豫,断电后整个回路体系没有电流流经溶液,因此可以实现几乎不受溶液电阻影响的测试。借助于该暂态测试方法,几种贮箱用结构材料在溶液电阻极高的N2O4溶液中无法采用传统电化学手段表征的问题得以解决,它们在N2O4溶液中的相关电化学动力学参数获得了准确求解,为后续的科学研究及应用提供了可贵的测试数据和试验方法的借鉴。
赵顺义[2]（2021）在《集成式压电扭矩测力仪研究》文中进行了进一步梳理为提升制造行业的发展水平,相关部门规划了“中国制造2025”重要行动纲领。其中,智能制造是行动纲领中的一项重要举措。在智能制造领域中,面向扭矩实时监测的智能机床是极其重要的一环。因此,开展面向实际应用的集成式扭矩测力仪研究,对维护产品质量、促进制造效率、保证加工精度、降低生产成本有着极其重大的意义。针对机械加工过程中扭矩智能监测的需求,设计了一种集成式压电扭矩测力仪。本文研究的扭矩测力仪完成了机械结构设计、内嵌硬件电路设计和上位机软件设计。研究的主要内容如下:（1）为实现扭矩信号的实时监测,设计了一种集成式压电扭矩测力仪。开展了对测量方案的研究,涉及压电传感器单元布置形式和石英晶片尺寸计算。结合测量方案,完成扭矩测力仪机械结构的设计和三维模型的构建,对测力仪的关键结构进行了强度校核。进一步,基于扭矩测力仪的三维模型依靠有限元仿真实现了静力学和模态仿真分析,优化并确定了测力仪的结构参数,验证了扭矩测力仪结构设计的合理性和可靠性。（2）在完成扭矩测力仪结构设计的基础上,设计了测力仪的内嵌硬件电路。内嵌硬件电路包括了信号调理电路、模数转换/无线传输电路和供电电路。信号调理电路由电荷转换级电路、压控电压源二阶低通滤波电路、归一化电路和输出放大级电路组成,可实现将微弱的电荷信号无失真地转化为放大的电压信号。模数转换/无线传输电路采用STM32单片机中的模数转换器,实现模拟信号到数字信号的转化,并将转换后的数字信号由WIFI通信模块实时发送。供电电路由导电滑环和DC-DC降压模块构成,电能从导电滑环输入后进入DC-DC降压模块中,统一处理为合适电压后为其余的电路板供电。（3）基于Lab VIEW软件开发了扭矩实时监测助手,采取WIFI通信方式实现切削过程中数据的实时采集,并将采集到的数据在仪表及波形图中实时显示。所接收的数据可一键保存为文本格式的文件。上位机软件可设置数据阈值,当接收的数据超过所设定的阈值时,软件报警机制则会启动,以报警指示灯和报警声音的方式反馈给操作者。（4）用内嵌的信号调理电路与国产的标准电荷放大器开展对比标定实验,获得信号调理电路的非线性误差和重复性误差均低于0.1%,标定数据与国产的标准电荷放大器的标定数据较为接近。将扭矩测力仪的各机械零件进行装配,并安装好相关的内嵌硬件电路,完成测力仪整体的静态和动态标定实验。实验测得测力仪整体的非线性误差和重复性误差均低于1%,测力仪固有频率为321.04Hz,满足设计要求。
潘非非[3]（2020）在《基于涡激振动的压电能量收集系统的研究》文中研究表明海洋监测是海洋综合管理的基础,能够检测和预测海洋环境质量,为有效利用海洋资源和保护海洋环境提供信息和依据。随着微电子技术的发展,由大量微型传感器节点组成的无线传感器网络（WSN）已经开始被部署在海洋中进行信息的采集和处理工作。它成本低廉,布局灵活,覆盖面广,信噪比高,容错性强,在海洋环境监测领域应用性很强。但是,供电问题成为限制传感节点应用的因素,传统的供电方式包括化学电池和电缆铺设,二者由于成本、寿命和维护等问题不适宜用于大范围分布的传感器网络。为解决传感器节点的供电问题,本文研究了基于水流涡激振动的压电能量收集系统（vortex-induced vibration piezoelectric energy harvesting system,VIVPEHS）。对基于涡激振动的压电能量收集系统进行了系统分析,改进阻流体和压电体结构以提高系统的输出电能,并列多个阻流体和压电体以进一步提高系统输出电能,最后设计了一种新型电荷放大电路用以测试系统性能。主要研究工作如下:（1）设计了采用圆柱体和聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride,PVDF）悬臂梁的VIVPEHS。建立了系统的多物理场耦合数学和仿真模型,并进行实验验证。数学模型从流体、阻流体和压电体的基本材料属性入手,分析了能量收集系统中的液弹耦合和机电耦合子系统,压电换能器作为一个弹性的压电的物体,分别在两个子系统中作用并通过弹性应力将两系统进一步耦合。对系统进行流场、应力场和电场耦合的动态仿真,分析得到圆柱体和压电悬臂梁上的升阻力和压电梁的输出电压,与水流速度和圆柱直径都呈正比。设计、仿真和制作实验平台对系统进行测试,实验结果与仿真数据良好吻合,验证了该能量收集系统的有效性。（2）优化圆柱体和PVDF悬臂梁的结构以提高系统的输入流体振动能量和输出电能。对比分析了带狭缝、带凹背面和带狭缝及凹背面的圆柱体所激发的涡流场,带狭缝及凹背面圆柱两侧的涡旋脱落最稳定,脱落涡旋的频率和涡量最高,最适合应用于能量收集系统。在VIVPEHS中,带狭缝和凹背面的改良柱体能够有效增强系统的输入流体振动能量,提高了PVDF悬臂梁的受力和输出电压。基于对PVDF悬臂梁机电转换模型的分析,改进的压电悬臂梁能够显着提高系统的输出电压,即输出电能。（3）为了更进一步提高系统输出的电能,设计了采用并列的改良柱体和PVDF悬臂梁的能量收集系统。仿真分析了串列和并列的双改良柱体所激发的涡流场,涡街特性随着双柱间距的变化而变化。双柱体双PVDF悬臂梁并列的结构通过两组涡街间的耦合提高了涡旋的脱落频率和两压电梁的输出电压。而双柱体三PVDF悬臂梁并列的结构几乎不改变系统的涡旋脱落频率,两组涡街之间的压电悬臂梁不仅没有干扰其它两压电体的能量收集,且自身能够输出毫不逊色的电能。三柱体五PVDF悬臂梁并列的结构进一步提高了涡旋的脱落频率和各压电悬臂梁的输出电压。多阻流体和压电体并列的结构使得能量收集系统更加复杂,但各组涡街和各个压电悬臂梁间的正耦合能够提高系统的输出能量。（4）基于压电悬臂梁输出电荷、受力和位移之间的关系,设计了一种新型电荷放大电路来检测能量收集系统输出的电荷,从而得到悬臂梁的外加力和振动位移。由于压电悬臂梁输出的电荷很小,通过优化电路的结构和参数,降低了电路的输出电压噪声、放电时间和测量误差,保证了电路在能量收集系统低频工作范围内的检测精度。将系统与电路进行联合仿真和实验,测试结果与理论较好吻合,表明电荷放大电路对能量收集系统的测试能够用来评估系统性能。
欧姗姗[4]（2020）在《井下声波无线遥测系统信号检测方法研究》文中进行了进一步梳理随着石油工业以及无线传输技术的不断发展,越来越多的人开始研究无线传输技术在油气井领域的应用。其中对于井下信息的获取是研究的重要问题,通过对井下信息的获取和分析,可以用来评价地层的特性,对于油气的勘探和开发有重要的意义。利用传统的有线传输方式获取井下信息,有很多亟待解决的缺陷,无线传输的方式可以很好地弥补这些缺陷,其中,用声波无线传输实现井下信息的获取是国内外多年来的前沿课题。本文研究了声波沿油管管柱传输时的性质,传输的衰减因素以及在传输过程中会受到的噪声影响,以及声波沿管柱传输时的通带和阻带交替出现的频谱特性,并通过实验验证了这一特性。利用COMSOL Multiphysics软件对声波沿油管的传输及声波信号的检测进行了仿真,分析了激励信号、压电收发间距以及接箍,这几个重要因素对传输和检测结果的产生的影响。通过对井下声波信号的理论以及仿真分析,为下文中研究信号检测方法提供了理论支持,是对声波无线遥测研究的必不可少的一步。在对理论分析和仿真计算基础上,就声波无线遥测系统信号的地面检测与处理设计了适合的硬件电路和软件系统,配合调试,在实验室搭建了平台进行试验,利用压电加速度传感器成功实现了声波信号向电信号的转换,利用放大和滤波电路,放大淹没在噪声中的声波信号,并滤除一些干扰。根据井下声波的传输性质,设计上位机软件系统,研究微弱信号的检测方法,实现对声波信号的采集处理和保存,为实际工作时提供了极大的便利,同时,设计了上位机解调系统,实现在软件环境下对FSK信号的调制和解调,为实时解调数据提供参考。研究成果具有很强实用性,可以解决很多在声波无线遥测中的问题。
姜旭[5]（2020）在《基于摩擦纳米发电机的自供能湿度传感系统》文中研究表明随着科学技术的快速发展,物联网等大批的新兴技术获得了迅速的发展。遍布于各行各业的,数以几十亿计的传感器为物联网等获取信息,以便于信息的收集,整理,管理指令的颁发,应急措施的实施等,因此传感器是众多新兴科技中数字化生产和智能社会中的关键器件与核心技术。在享受其为我们的生活带来巨大的便利同时,数以几十亿计传感器功耗和供能问题日益突出。目前电池成为传感器供电的主要方法,但由于其有限的储能和使用寿命,需要定期的更换和维护,而电池在高温,高腐蚀性特点的工作环境下具有一定的危险性。尽管各种低功耗的各类传感器已普遍应用于实际生活,但是,几十亿低功耗的传感器大规模应用,总耗能量也是惊人的。自供能传感器的出现已经是大势所趋。自供能传感器就是在此环境下出现的一种新型的技术。湿度与我们的生活和生产息息相关,特别在一些领域当中扮演着中重要的角色,如湿度失控或不当可能造成大量制作的产品不合格,可能造成千万元的损失。如今市面上的湿度传感器层出不穷,但是都不能做到自身无电工作,需要电池或外接电源供电,因此,研发自供能湿度传感器对于科学技术和整个社会发展极其必要和紧迫。本文设计了一种基于摩擦纳米发电机和LC振荡电路的自供能传感平台,可与各式电容传感器组成测量多种物理量的自供能传感系统。同时本文利用高分子材料与叉指电极器件结合制备了一种反应迅速,结构简单,体积小的电容式湿度传感器。将自供能平台LC电路中的电容更换为湿度传感器,电感一定时,LC电路产生的信号频率由传感器的容值决定,利用特殊处理后的摩擦纳米发电机产生的能量激励LC振荡电路生成振荡信号,信号频率就包含了传感器信息。这就形成了一个不需要外接电源的情况下可以连续正常工作的自供能湿度传感系统。在此,为了分析信号的方便,设计了一套信号采集处理装置,通过STM32的硬件控制把采集到的信号传递给电脑中的LABVIEW所编写的上位机进行处理。整个系统结构简单,易于操作,自供能,便于在复杂多变的环境中长期正常工作。
杨凡[6]（2020）在《冲击波压力测量系统联合校准及测量不确定度评定方法研究》文中进行了进一步梳理冲击波压力是评价弹药爆炸性能的一个重要指标。冲击波信号的压力幅值高、频率成分丰富,且爆炸场环境复杂,为冲击波压力测量带来困难。冲击波压力测量中存在测不准、不可比、不能进行溯源等问题,准确测量冲击波压力能够提高毁伤威力评估的准确性,对于国防建设及国民经济建设具有重要的工程应用意义。常用的冲击波压力测量方法为电测法。考虑到爆炸场的复杂性,常选择压电式冲击波压力测量系统。由于爆炸场中存在高热、强冲击振动等寄生效应,冲击波压力测量系统输出寄生响应。为抑制寄生效应,需对传感器进行改造,这必然引起冲击波压力测量系统的工作特性及传递特性的改变。另外,电缆长度的不同、传感器的多次使用等因素,同样会引入测量误差。因此,需对冲击波压力测量系统进行校准,其校准频带应覆盖冲击波压力信号的有效带宽0～100k Hz,本文称之为宽频段校准。而现有校准装置均无法实现该宽频段校准。本文通过理论分析、实验研究与验证的方法,针对改造后的压电式冲击波地表反射压力测量系统,对其宽频段校准、动态建模与补偿以及工程测量不确定度评定方法开展研究。全文主要研究内容如下:（1）提出了一种冲击波压力测量系统的联合校准方法。基于准静态校准,可求取冲击波压力测量系统的工作特性参数及0～1k Hz低频段传递特性;基于激波管动态校准,可求取其1k Hz以上中高频段传递特性。因此,联合校准可实现冲击波压力测量系统的宽频段校准。基于联合校准,需对冲击波压力测量系统进行动态建模及补偿,以实现工程无失真测量,这证明了动态建模与补偿的必要性,同时对提高冲击波压力测量精度具有重要意义。（2）对典型冲击波压力测量系统开展了联合校准实验研究。针对0～7MPa和0～50MPa量程的三种典型冲击波压力测量系统,首先,基于落锤液压装置,对其0～1k Hz低频段进行了比对式准静态校准;组建了标准压力监测系统,研究了标准压力监测不确定度评定方法;分析了准静态校准的量值传递途径,证明了联合校准结果的可溯源性。其次,基于双膜激波管,对典型冲击波压力测量系统的1k Hz以上中高频段进行了动态校准;针对抑制寄生效应措施对传递特性的影响、不同厂家传感器系统传递特性的差异性、重复动态校准结果的差异性等问题,分别设计了动态校准实验。最后,针对压电式压力测量系统不适合静态校准的问题,提出了基于准静态校准的冲击波压力测量系统工作特性求取方法,得到了典型冲击波压力测量系统的工作特性曲线及灵敏度、非线性度、重复性等工作特性参数。联合校准实现了冲击波压力测量系统的宽频段校准及工作特性参数求取,并为动态建模与补偿奠定了基础。（3）基于联合校准实验,对冲击波压力测量系统的传递特性进行了研究。通过典型冲击波压力测量系统0～1k Hz低频段以及1k Hz以上中高频段传递特性的非参数模型的定性分析,证明了典型冲击波压力测量系统低频特性良好,中高频特性无法满足工程测量无失真条件。为定量分析冲击波压力测量系统的传递特性,进一步研究其参数模型,提出了局部（100k Hz以内）参数建模方法;比较了基于最小二乘法的传统建模方法和BP神经网络建模法,针对冲击波压力测量系统,优选更快捷、方便、可靠的特殊白化滤波器的广义最小二乘法（GLS（SF））,建立了典型冲击波压力测量系统的局部参数模型,并证明了该方法的普适性。较之全局建模,局部建模法能够提高模型效率和精度;传递特性的分析是冲击波压力测量系统是否需要动态补偿的判断依据,对提高冲击波压力测量精度具有重要意义。（4）基于冲击波压力测量系统传递特性的局部参数模型,对冲击波压力测量系统的局部动态补偿进行了研究。比较了零极点相消法和BP神经网络法对冲击波压力测量系统动态补偿的效果和适用性;针对冲击波压力测量系统,优选更快捷、方便、可靠的零极点相消法,对典型冲击波压力测量系统进行了动态补偿,验证了零极点相消法的有效性,并证明了该方法的普适性;对实际典型爆炸冲击波压力信号进行了动态补偿,其补偿前后压力峰值误差约10%,说明了动态补偿对于提高冲击波压力测量精度具有重要意义,是其必不可少的环节。通过零极点相消法,实现了典型冲击波压力测量系统的工程无失真测量,保证了冲击波压力测量精度。（5）为对冲击波压力测量精度进行定量评估,研究了冲击波压力工程测量不确定度评定方法。首先,根据静态及准静态校准实验,求取了仪表计量性能的不确定度分量;通过热仿真和冲击加载实验,评定了寄生效应的不确定度分量;通过理论计算,得到了工程安装的不确定度分量;基于灰色方法,提出了动态校准不确定度分量评定方法;然后,通过不确定度分量的合成,得到了冲击波压力工程测量不确定度;最后,提出了能够进一步控制不确定度、提高测试精度的相应措施。典型冲击波压力工程测量不确定度中,动态校准不确定度分量的影响最大,寄生效应和工程安装分量次之,而仪器仪表性能分量最小。典型冲击波压力工程测量两倍扩展不确定度为9.8%,符合冲击波压力8%～10%的测试要求,这对于准确评估冲击波毁伤威力具有重要意义。
陶熔铸[7]（2020）在《用于脑电信号测量的接口专用集成电路设计》文中指出随着科技与工程技术的进步发展,各类传感器精度越来越高,信息数据处理能力也在快速发展,提供了更为便捷、舒适和高效的生活方式,各类消费类电子、医疗电子产品等飞速发展和更新换代,同时集成了多种传感器,功能更全面,实现了多方式、多种途径的交互。传感器作为设备与自然界信息交换的媒介,随着技术更新换代,精度需求也不断提高,而与之相配的接口电路同样也在不断提高。脑电信号作为各类生物电信号中信息量相对最丰富的信号,在医疗、脑电控制等应用方面有着宽泛的发展前景,同时作为生物电信号中最为微弱的一种,其精确测量也对相应接口电路等提出了更为苛刻的要求。本文对国内外脑电测量接口电路设计方案开展调研、对比,同时对脑电信号特征以及各类测量电极电学模型调研、分析,针对非接触式干电极提出了AE芯片与BE芯片配合工作的四通道脑电信号测量接口专用集成电路方案设计。AE芯片的设计输入端设计为电流平衡结构仪表放大器,通过低频抑制反馈环路实现交流耦合,有效抑制电极偏移带来的影响同时,有效保证了足够的输入阻抗,输入斩波器采用低电压输入自举结构,有效降低电极高阻抗而带来的注入电流噪声折算影响。AE芯片中增益可控放大器可变反馈环路采用双向变化反馈网络,实现1～128倍8档可选的宽增益范围同时,尽可能减小了反馈网络占用面积。同时AE芯片通过对电极阻抗ETI信号测量,为后续运动伪影等的抑制提供数据。BE芯片设计采用多通道结构设计,针对四个AE芯片输出同时进行处理,完成脑电信号模拟到数字的信号转换。BE芯片设计输入级为电流反馈结构仪表放大器,通过采样保持电路实现多通道sigma-delta调制器。本文根据应用与总体系统设计,完成了模块电路结构与参数设计,仿真验证得到AE芯片中输入仪表放大器实现低频截止频率0.22Hz的交流耦合以及信号带宽1～1k Hz内22 n V/sqrt（Hz）以下的等效输入参考噪声;BE芯片中输入仪表放大器在1～1k Hz内35 n V/sqrt（Hz）以下的等效输入参考噪声,通过采样保持电路实现多通道调制器结构设计,最终电路级仿真验证调制器信噪比为112.29d B,转换精度达到了18位以上。
程英雷[8]（2020）在《埋入式压电加速度传感器及其在混凝土结构震动中的监测研究》文中提出近年来,随着社会经济的高、快速发展和施工技术的进步,兴建了诸如水利大坝、高层建筑、道路桥梁等一系列单体工程或具有综合使用功能的大型土木工程结构,大大推动了人类社会进步和发展。然而这些大型土木工程结构在其服役期间,由于忽略了对这些结构的周期性的损伤检测或实时、在线的健康监测,导致部分土木工程结构因其自身的损伤累积和抗力的衰减而发生破坏,从而引发突发性灾难事故。因此,采用基于智能传感器系统和数据采集分析系统对土木工程结构进行实时的长期在线健康监测/检测,在灾害降临前预警显得越发重要。压电陶瓷作为一种具有正逆压电效应的功能陶瓷,其具有快速响应的传感特性和激励功率小的驱动特性,同时线性度好、能耗与成本低、组合灵活以及易于加工设计的诸多优点在土木工程领域得到了广泛的研究和应用。依据压电敏感元件的传感特性制备的压电式加速度传感器是土木工程结构损伤监/检测领域中的重要方向。基于以上背景,本文针对现有压电加速度传感器金属封装与混凝土耦合性差、防水性及耐久性差等问题,以PZT-5H压电陶瓷、水泥/聚合物、镀锌钢片质量块等为原材料制备了一种整体结构稳定适用于埋入混凝土结构内部同时不改变混凝土局部承力特性的埋入式压电加速度传感器,具体研究工作如下所示:（1）基于已有理论对埋入式压电加速度传感器的结构进行设计,同时针对混凝土结构低频振动特点,以PZT-5H型压电陶瓷为传感元件,镀锌钢片作为附加质量块,水泥/聚合物的混合物作为基座和封装材料制备了一种埋入式压电加速度传感器。探讨了加速度传感器组装部件中压电陶瓷和金属质量块厚度对传感器灵敏度和频率响应性能影响规律。结果表明,随着压电陶瓷PZT-5H的厚度增大或随着镀锌钢片质量块厚度增大,传感器的灵敏度S均逐渐增大,频响范围则均呈现降低的趋势。表明了加速度传感器灵敏度S和频响范围是两个互相独立的性能参数,通过将压电陶瓷、质量块厚度协调处理可以确定适用于混凝土结构低频振动测试所需传感器的性能参数。（2）采用试验验证方式对传感器的频率独立性、重复性以及迟滞特性进行了测定,同时基于自制埋入式加速度传感器对标准振动台系统模态参数进行了测试。试验结果表明:随机抽取的多个自制埋入式压电加速度传感器在不同频率加载下,其输出幅值稳定不变,不随加载频率的改变而出现波动,说明在测试范围内其具有很好的频率独立性;在正反安装下传感器的输出响应一致,拟合后线性度高,其良好的线性关系表明加速度传感器在不同工况下迟滞特性好。在相同条件下,连续测得的传感器四组灵敏度随加速度的变化基本不变,说明在测试范围内其具有很好的频率重复性。（3）设计施工了一个三层的GFRP筋框架模型结构,对细石混凝土试件进行了弹性模量试验和抗压强度试验,并对FRP筋进行了拉伸试验,对模型结构进行了振动台试验,并对标准件与自制件的输出数据进行了绘图分析,得出自制件的输出稳定性和精确度还有待提高,但整体输出趋势和放大系数趋势基本趋于一致,证明自制加速度传感器有在实际应用中的价值,同时可以根据放大系数、自振频率和自振周期大致分析结构的损伤程度,对FRP筋混凝土框架结构的健康监测有一定的参考价值。
周品[9]（2020）在《基于压电陶瓷片电压响应和时域统计矩的结构损伤识别》文中进行了进一步梳理在服役期内,由于自然灾害、各种使用荷载、环境、疲劳效应、腐蚀、材料老化、人为等因素的存在,土木工程结构不可避免地会出现损伤的累积和抗力的衰减。这就迫使土木工程工作者们在结构累积损伤影响结构重要构件之前,通过建立合理、有效的健康监测技术,及时做出损伤诊断,进而对结构进行维修和加固,以防累积损伤的出现降低结构的安全性、适用性和耐久性。或者更严重地,导致结构的整体破坏,造成严重的人员伤亡和经济损失。近年来,压电陶瓷（Lead Zirconate Titanate,PZT）以其特有的正、逆压电效应而成为结构健康监测和损伤识别领域广泛研究和应用的智能材料之一。但是,现有的基于压电陶瓷的结构损伤识别方法,特别是基于压电阻抗技术的结构损伤识别方法主要是针对频域的,不利于应用于实时、在线的结构健康监测中,且损伤识别精度极易受到测量噪音的干扰。因此,本文在国家自然科学基金（No.51278215,51578260）以及国家重点研发计划（2016YFC0802002）的资助下,开展了基于压电陶瓷电压响应和时域统计矩的结构损伤识别研究。本文综合理论分析、数值模拟及试验验证等手段,开展的相关研究工作和取得的成果主要包括以下几个方面:（1）针对压电陶瓷的正压电效应和高敏感特性,理论推导了其应用于结构的动态应变响应测试的可行性,且证明了压电陶瓷的电压输出响应与结构被测部位的应变成正比关系。通过谱元法这一精确的动力学分析方法构建了梁结构的谱元法模型,同时结合具有抗噪声干扰能力的时域统计矩,提出了四阶电压统计矩这一损伤指标。然后根据损伤指标和遗传算法对谱元法模型进行优化,实现了结构的损伤单元定位和损伤程度的同时识别。数值和试验结果表明,四阶电压统计矩指标不仅具有很好的损伤定位和定量识别能力,还有很好的抗噪声能力。（2）利用压电陶瓷的被动传感理论,针对四阶电压统计矩这一损伤指标,进一步提出了基于电压统计矩灵敏度分析的结构损伤识别方法。首先推导了梁结构在刚度损伤和附加质量块时的谱单元刚度矩阵;然后对四阶电压统计矩的灵敏度进行了分析并建立了迭代算法;然后以一个简支钢梁为例,对结构上的刚度损伤和附加质量块进行了定位和定量识别,并分析了测量噪声对该方法识别效果的影响。（3）利用基于Laplace变换的谱元法,以铁木辛柯梁为研究对象,结合压电阻抗技术,构建了钢梁结构在完整及带裂纹情况下的压电梁模型。针对压电陶瓷的正、逆压电效应及结构的振动分析,推导了压电片的电压输出响应的理论公式。以四阶电压统计矩为损伤指标,结合差分优化算法,研究了钢梁结构的损伤识别两步法。通过一简支钢梁的电压输出试验数据,验证了压电片两端的输出电压理论推导的正确性。最后,利用试验数据首先对损伤单元进行了定位识别,分析了损伤指标与损伤程度及位置的关系,并在损伤识别方法的第二阶段识别得到了裂纹在损伤单元内的具体位置以及裂纹深度。（4）利用压电阻抗技术和电压统计矩对钢筋混凝土梁进行了损伤识别研究。首先将钢筋混凝土材料看作是正交各项异性的,推导了钢筋混凝土材料的等效模量计算公式,并基于谱元法和压电阻抗技术构建了钢筋混凝土梁的压电梁模型。针对压电陶瓷的正、逆压电效应及结构的振动分析,推导了钢筋混凝土梁上压电片的电压输出响应的理论公式。通过一简支钢筋混凝土梁的电压输出试验数据,验证了压电片两端的输出电压理论推导的正确性。最后,利用试验数据先对损伤单元进行了定位识别,分析了损伤指标与损伤程度及位置的关系。
马露露[10]（2020）在《基于无线传输的旋转压电式测力仪的研究》文中研究指明随着信息化技术与工业的快速融合,极大地激发了工业自动化的发展潜力,工业自动化的发展离不开自动化设备的研发,自动化设备应包含有“思想”的智能化部件。在力矩测试领域,高精密加工一般对切削力的实时监测系统有很高的要求,传统上测力仪一般被放置于工作台上,这种监控方式由测力仪的结构和尺寸制约着实时监测系统的发展,而小体积但监测范围广的旋转式测力仪不仅可以有效地解决传统上线束多、乱、杂的问题,而且还具有操作简单,成本低的特点。压电力传感器因具有高刚度、高固有频率、高灵敏度等特点而受到力矩测试领域的广泛关注和应用。传统上采用的具有高输入阻抗的电荷放大器作为信号处理部分,但这些放大器体积较大不易直接放进小体积的旋转式测力仪中,故设计一种准静态电荷放大电路和微控制器控制的无线传输电路作为信号处理部分并能置于旋转式测力仪内部具有重要的意义。本文设计了一种具有小体积、多支撑点、高精度等特点的旋转压电式测力仪,能够实现切削力的实时监控。研究内容主要如下:1)根据晶片尺寸计算结果设计压电力传感器。通过对传感器多点布置方式分析比较,选择合适的布置方案并建立等效的数学模型,并分析轴向力FZ、切向力Ft、径向力Fr及轴向转矩Mz,其中轴向转矩通过“力?力臂”的形式得到;2)结合分析方案,建立等效的压电测力仪三维结构模型,并检验设计尺寸的合理性,通过ANSYS仿真技术对三维模型进行静力学仿真分析,研究各种工况下可能出现的问题,并通过模态和谐响应分析,为动平衡提供良好的数据支撑;3)利用绝缘栅型场效应管构成前置差分放大电路,提高电路的输入阻抗。通过理论和仿真软件分析电荷放大级电路、二阶滤波电路、灵敏度调节电路、输出端功率放大电路。并基于STM32单片机搭建采集和传输模块电路,包含A/D转换电路和蓝牙无线发送与接收电路,从而实现A/D转换、LCD数据显示、SD Card存储等功能;4)对准静态电荷放大电路进行非线性误差、准确度和重复性对比实验,将集成电路置于测力仪中完成装配后,完成静态和动态标定实验。经解耦分析,本文设计的旋转压电式测力仪非线性误差不超2%,重复性不超3%,满足切削力的实时监控精度需要。
二、高阻抗电荷输出传感器（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、高阻抗电荷输出传感器（论文提纲范文）
（1）电化学暂态测试技术对比研究、优化及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 金属腐蚀行为表征研究现状及进展 |
| 2.1.1 腐蚀的分类 |
| 2.1.2 常见腐蚀表征方法 |
| 2.1.3 暂态电化学表征技术 |
| 2.1.4 微区电化学腐蚀表征研究 |
| 2.1.5 基于光刻掩膜技术的微区电化学高通量表征平台研究 |
| 2.2 目前研究中存在的问题 |
| 2.2.1 传统稳态测试技术存在的不足 |
| 2.2.2 微区腐蚀体系表征存在的问题 |
| 2.2.3 典型材料腐蚀表征存在的问题 |
| 2.3 研究内容及技术路线 |
| 2.3.1 研究内容 |
| 2.3.2 研究技术路线 |
| 3 常用腐蚀电化学表征技术比较研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料及方法 |
| 3.2.1 实验材料和仪器 |
| 3.2.2 失重法 |
| 3.2.3 线性极化电阻法 |
| 3.2.4 电化学交流阻抗谱法 |
| 3.2.5 Tafel极化曲线多参数拟合法 |
| 3.2.6 电化学频率调制法 |
| 3.3 常用腐蚀电化学表征技术比较研究结果与讨论 |
| 3.3.1 失重结果分析 |
| 3.3.2 LPR结果分析 |
| 3.3.3 EIS分析 |
| 3.3.4 Tafel极化曲线拟合及分析 |
| 3.3.5 EFM结果分析 |
| 3.3.6 综合对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于恒电量法的电化学暂态测试方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 恒电量法暂态技术方法与原理 |
| 4.2.1 恒电量法基本原理 |
| 4.2.2 恒电量曲线线性拟合原理 |
| 4.2.3 时域数据傅里叶时频转换的数学原理 |
| 4.3 暂态测试方法优化设计及合理性分析 |
| 4.3.1 基于恒电量法的电化学暂态测试方法优化设计 |
| 4.3.2 RC回路时域数据时频转换的可行性分析 |
| 4.3.3 脉冲时间的合理性论证 |
| 4.3.4 脉冲时间的控制原则及其适用体系 |
| 4.3.5 测试总耗时的理论评估 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 暂态测试方法在微区高阻抗体系的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料及方法 |
| 5.2.1 掩膜尺寸优化 |
| 5.2.2 微区实验材料及试样制备 |
| 5.2.3 SKPFM测试 |
| 5.2.4 SEM及EDS测试 |
| 5.2.5 微区电化学测试 |
| 5.3 DSS 2205微区非暂态测试结果与讨论 |
| 5.3.1 SKPFM及EDS分析 |
| 5.3.2 不同孔径微区EIS及PDP测试 |
| 5.4 DSS 2205微区恒电量暂态测试结果与讨论 |
| 5.4.1 DSS 2205微区纯铁素体暂态测试 |
| 5.4.2 DSS 2205微区混合相及纯奥氏体暂态测试 |
| 5.4.3 DSS 2205微区电化学特性成系列定量化表征 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 暂态测试方法在高溶液电阻体系的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验材料及实验方法 |
| 6.2.1 N_2O_4溶液介质的特点 |
| 6.2.2 实验材料、装置及测试方法 |
| 6.3 非暂态技术在N_2O_4体系应用研究 |
| 6.3.1 EIS结果分析 |
| 6.3.2 PDP结果分析 |
| 6.4 暂态技术在N_2O_4体系应用研究 |
| 6.4.1 5A06/N_2O_4溶液体系暂态测试 |
| 6.4.2 5052/N_2O_4溶液体系暂态测试 |
| 6.4.3 JH2219/N_2O_4溶液体系暂态测试 |
| 6.5 暂态技术在模拟溶液应用研究 |
| 6.5.1 5A06/模拟溶液体系暂态测试 |
| 6.5.2 JH2219/模拟溶液体系暂态测试 |
| 6.5.3 两种材料/模拟溶液体系汇总对比 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 8 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）集成式压电扭矩测力仪研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 2 集成式压电扭矩测力仪结构设计及分析 |
| 2.1 扭矩测力仪测量方案设计 |
| 2.1.1 扭矩测量原理 |
| 2.1.2 石英晶片尺寸确定 |
| 2.2 扭矩测力仪机械结构设计 |
| 2.2.1 测力仪结构设计 |
| 2.2.2 测力仪关键部分尺寸计算 |
| 2.3 有限元仿真分析 |
| 2.3.1 静力学仿真分析 |
| 2.3.2 模态仿真分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 集成式扭矩测力仪的内嵌电路设计研究 |
| 3.1 信号调理电路设计研究 |
| 3.1.1 电荷转换级电路设计 |
| 3.1.2 压控电压源二阶低通滤波电路设计 |
| 3.1.3 归一化电路设计 |
| 3.1.4 输出放大级电路设计 |
| 3.2 模数转换/无线传输电路设计研究 |
| 3.2.1 模数转换电路设计研究 |
| 3.2.2 无线传输电路设计研究 |
| 3.3 供电电路设计研究 |
| 3.3.1 导电滑环参数 |
| 3.3.2 DC-DC降压模块 |
| 3.4 本章总结 |
| 4 扭矩实时监测软件设计 |
| 4.1 开发环境介绍 |
| 4.1.1 虚拟仪器基本概念 |
| 4.1.2 Lab VIEW开发语言 |
| 4.2 上位机软件总体分析 |
| 4.2.1 软件功能要求 |
| 4.2.2 软件工作流程 |
| 4.3 上位机软件程序设计 |
| 4.3.1 信号接收显示子程序 |
| 4.3.2 信号预警子程序 |
| 4.3.3 信号存储子程序 |
| 4.3.4 辅助子程序 |
| 4.4 上位机软件功能实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 扭矩测力仪标定实验 |
| 5.1 电路对比标定实验 |
| 5.1.1 内嵌的信号调理电路标定 |
| 5.1.2 标准电荷放大器标定 |
| 5.2 集成式压电扭矩测力仪标定 |
| 5.2.1 扭矩测力仪标定方案 |
| 5.2.2 扭矩测力仪标定 |
| 5.3 瞬态脉冲响应实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）基于涡激振动的压电能量收集系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 海洋环境中压电能量收集系统的应用 |
| 1.2 海洋环境中压电能量收集系统的发展背景 |
| 1.3 基于涡激振动的压电能量收集系统分类 |
| 1.3.1 “海鳗”式压电能量收集系统 |
| 1.3.2 悬挂式压电能量收集系统 |
| 1.3.3 悬臂梁式压电能量收集系统 |
| 1.3.4 其它压电能量收集系统 |
| 1.4 压电能量收集系统的串并联分析 |
| 1.5 电荷放大器 |
| 1.6 基于涡激振动的压电能量收集系统的研究意义 |
| 1.7 本文研究工作的意义和主要内容 |
| 第二章 压电能量收集系统机理分析 |
| 2.1 系统理论基础 |
| 2.1.1 卡门涡街特性 |
| 2.1.2 PVDF悬臂梁工作机理 |
| 2.2 系统工作原理 |
| 2.2.1 液弹耦合系统分析 |
| 2.2.2 机电耦合系统分析 |
| 2.3 系统仿真模拟 |
| 2.3.1 系统仿真模型 |
| 2.3.2 系统液弹耦合系统分析 |
| 2.3.3 圆柱和压电悬臂梁上的升阻力分析 |
| 2.4 系统实验验证 |
| 2.4.1 系统实验平台 |
| 2.4.2 系统仿真和实验输出电压对比分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 压电能量收集系统优化分析 |
| 3.1 阻流体形状对涡街性能的影响 |
| 3.1.1 四种阻流体背面的滞流区域 |
| 3.1.2 四种阻流体激发涡街的涡量场 |
| 3.2 采用带狭缝和凹背面圆柱的VIVPEHS |
| 3.2.1 系统数学模型 |
| 3.2.2 采用阻流体C1 和C4 系统的仿真和实验对比 |
| 3.3 采用增厚PVDF悬臂梁的VIVPEHS |
| 3.3.1 PVDF悬臂梁的压电效应模型 |
| 3.3.2 PVDF悬臂梁的机械振动模型 |
| 3.3.3 PVDF悬臂梁的机电转换模型 |
| 3.3.4 采用增厚PVDF悬臂梁的能量收集系统分析 |
| 3.4 改进VIVPEHS在无线传感器网络中的应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 压电能量收集系统中的串并列结构分析 |
| 4.1 双改良圆柱体C4 的串并列分析 |
| 4.1.1 并列双改良圆柱体C4 后的涡街 |
| 4.1.2 串列双改良圆柱体C4 后的涡街 |
| 4.2 并列改良圆柱体和PVDF悬臂梁的VIVPEHS |
| 4.2.1 并列双改良圆柱体和双PVDF悬臂梁的VIVPEHS |
| 4.2.2 并列双改良圆柱体和三PVDF悬臂梁的VIVPEHS |
| 4.2.3 并列三改良圆柱体和五PVDF悬臂梁的VIVPEHS |
| 4.3 串列双改良圆柱体和双PVDF悬臂梁的VIVPEHS |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 新型的低噪声高精度电荷放大电路 |
| 5.1 PVDF悬臂梁位移和受力的计算机理 |
| 5.2 四种电荷放大电路分析 |
| 5.2.1 阻容电荷放大电路分析 |
| 5.2.2 二级电荷放大电路分析 |
| 5.2.3 低噪声电荷放大电路分析 |
| 5.2.4 高精度电荷放大电路分析 |
| 5.3 低噪声高精度电荷放大电路 |
| 5.3.1 低噪声高精度电荷放大电路原理 |
| 5.3.2 低噪声高精度电荷放大电路参数设计 |
| 5.3.3 低噪声高精度电荷放大电路精度验证 |
| 5.4 低噪声高精度电荷放大电路与VIVPEHS的联合仿真 |
| 5.5 低噪声高精度电荷放大电路与VIVPEHS的联合实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的成果 |
（4）井下声波无线遥测系统信号检测方法研究（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 国内外研究状况 |
| 1.3 本文研究的主要结构和内容 |
| 1.3.1 论文的主要结构 |
| 1.3.2 论文的主要内容 |
| 第二章 声波无线遥测系统理论 |
| 2.1 声波无线遥测的理论基础 |
| 2.2 声波在管柱中的频率传输特性 |
| 2.3 声波在油管中传输衰减特性 |
| 2.3.1 声波信号在油管中的衰减 |
| 2.3.2 声波信号在油管中的噪声产生原因及规律 |
| 2.4 声波沿管柱传输特性验证 |
| 2.5 声波信号传输与检测仿真 |
| 2.6 声波传输与检测的影响因素分析 |
| 2.6.1 激励信号对于检测结果的影响 |
| 2.6.2 压电元件收发间距对于检测结果的影响 |
| 2.6.3 接箍对于检测结果的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 声波信号检测技术研究 |
| 3.0 井下声波信号的特点 |
| 3.1 系统原理及总体方案 |
| 3.2 检测系统的传感技术研究 |
| 3.2.1 压电加速度传感器的工作原理 |
| 3.2.2 压电加速度传感器的性能分析 |
| 3.2.3 压电加速度传感器的测量电路 |
| 3.2.4 压电加速度传感器的性能实验 |
| 3.3 检测系统的调理及采集电路设计 |
| 3.4 井下声波遥测系统信号检测方法研究 |
| 3.4.1 常用微弱信号检测方法研究 |
| 3.4.2 基于LabVIEW信号检测方法研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 井下声波传输信号检测技术的虚拟仪器实现 |
| 4.1 上位机软件功能特点 |
| 4.2 数据检测模块软件设计 |
| 4.3 数据解调模块软件设计 |
| 4.3.1 数据调制解调方法分析 |
| 4.3.2 2FSK解调原理与程序设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 实验测试与结果分析 |
| 5.1 地面系统模拟实验 |
| 5.2 声波遥测系统信号检测实验 |
| 5.3 不同调制方式下的实测数据对比 |
| 5.4 声波无线遥测系统传输影响因素实验 |
| 5.5 信号检测系统干扰规避方式 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要完成的工作 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（5）基于摩擦纳米发电机的自供能湿度传感系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 自供能湿度传感器研究背景及意义 |
| 1.2 湿度传感器概述 |
| 1.3 纳米发电机简介 |
| 1.3.1 压电式纳米发电机 |
| 1.3.2 热释电式纳米发电机 |
| 1.3.3 摩擦式纳米发电机 |
| 1.4 自供能传感器的研究现状 |
| 1.5 论文研究内容及安排 |
| 1.5.1 论文研究内容 |
| 1.5.2 章节安排 |
| 第2章 摩擦纳米发电机与湿度传感器的制备 |
| 2.1 摩擦纳米发电机工作原理 |
| 2.2 垂直接触-分离式摩擦纳米的制备 |
| 2.2.1 摩擦材料的选取 |
| 2.2.2 摩擦材料的制备 |
| 2.2.3 摩擦纳米发电机的组装 |
| 2.3 摩擦纳米发电机的性能测试 |
| 2.4 湿度传感器的制备 |
| 2.4.1 湿敏材料的选择 |
| 2.4.2 氧化石墨烯感湿原理 |
| 2.4.3 电容湿度传感器的制备方法 |
| 2.4.4 电容湿度传感器测试与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 自供能湿度传感系统 |
| 3.1 摩擦纳米发电机电路模型 |
| 3.2 自供能传感系统理论分析 |
| 3.2.1 振荡电路的原理 |
| 3.2.2 自供能湿度传感系统工作原理 |
| 3.2.3 传感信号的产生 |
| 3.3 传感系统的湿度测试 |
| 3.3.1 测试平台的设计 |
| 3.3.2 测试平台的搭建 |
| 3.3.3 测试结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 传感信号采集系统的设计与实现 |
| 4.1 微控制器介绍 |
| 4.2 衰减电路设计 |
| 4.2.1 衰减电路方案 |
| 4.2.2 衰减电路的仿真 |
| 4.3 采集装置硬件设计 |
| 4.3.2 AD采集模块介绍 |
| 4.3.3 采集信号调试 |
| 4.4 LABVIEW程序设计 |
| 4.4.1 LABVIEW软件介绍 |
| 4.4.2 LABVIEW程序 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 内容总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目 |
（6）冲击波压力测量系统联合校准及测量不确定度评定方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 存在问题分析及研究的意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 冲击波压力测试技术研究现状 |
| 1.3.2 压力测量系统校准技术研究现状 |
| 1.3.3 测量系统动态建模方法研究现状 |
| 1.3.4 测量系统动态补偿技术研究现状 |
| 1.3.5 测量不确定度研究现状 |
| 1.4 论文的主要研究工作及结构安排 |
| 2 冲击波压力测量系统联合校准方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电式冲击波压力测量系统静动态特性分析 |
| 2.3 常用校准方法适用范围分析 |
| 2.4 爆炸场寄生效应及抑制方法 |
| 2.5 联合校准方法 |
| 2.5.1 联合校准方法原理 |
| 2.5.2 冲击波压力测量系统准静态校准方法 |
| 2.5.3 基于激波管的冲击波压力测量系统动态校准方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 冲击波压力测量系统联合校准实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于落锤液压装置的准静态校准方法实践 |
| 3.2.1 标准压力监测系统 |
| 3.2.2 被校冲击波压力测量系统 |
| 3.2.3 最优脉宽选择 |
| 3.2.4 典型冲击波压力测量系统准静态校准实验 |
| 3.3 准静态校准的标准压力监测不确定度分析及量传途径 |
| 3.3.1 标准压力监测不确定度分析 |
| 3.3.2 量值传递途径 |
| 3.4 基于准静态校准的冲击波压力测量系统工作特性求取方法 |
| 3.4.1 工作特性求取的准静态校准实验 |
| 3.4.2 工作特性曲线求取 |
| 3.4.3 灵敏度求取 |
| 3.4.4 非线性度求取 |
| 3.4.5 重复性求取 |
| 3.5 基于激波管的动态校准方法实践 |
| 3.5.1 动态校准系统组成 |
| 3.5.2 典型冲击波压力测量系统动态校准实验 |
| 3.5.3 抑制寄生效应措施对传递特性影响研究实验 |
| 3.5.4 不同厂家传感器系统传递特性差异性研究实验 |
| 3.5.5 重复动态校准结果差异性研究实验 |
| 3.6 工作特性求取方法典型应用例 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 冲击波压力测量系统的传递特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 冲击波压力测量系统传递特性非参数模型求取方法 |
| 4.2.1 冲击波压力测量系统低频段传递特性非参数模型求取方法 |
| 4.2.2 冲击波压力测量系统中高频段传递特性非参数模型求取方法 |
| 4.2.3 典型冲击波压力测量系统低频段传递特性非参数模型求取 |
| 4.2.4 典型冲击波压力测量系统中高频段传递特性非参数模型求取 |
| 4.3 基于最小二乘法的冲击波压力测量系统局部参数模型求取方法 |
| 4.3.1 引言 |
| 4.3.2 最小二乘(LS)法 |
| 4.3.3 同时辨识阶次和参数(SIM)法 |
| 4.3.4 广义最小二乘(GLS)法 |
| 4.3.5 特殊白化滤波器的广义最小二乘(GLS(SF))法 |
| 4.4 基于BP神经网络的冲击波压力测量系统局部参数模型求取方法 |
| 4.5 冲击波压力测量系统参数模型求取方法比较与选择 |
| 4.6 基于GLS(SF)法的冲击波压力测量系统局部参数模型求取方法普适性 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 冲击波压力测量系统动态补偿方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冲击波压力测量系统动态补偿方法 |
| 5.2.1 补偿原理简介 |
| 5.2.2 基于零极点相消法的冲击波压力测量系统动态补偿 |
| 5.2.3 基于BP神经网络的冲击波压力测量系统动态补偿 |
| 5.3 冲击波压力测量系统动态补偿效果验证 |
| 5.3.1 基于零极点相消法的典型冲击波压力测量系统动态补偿效果验证 |
| 5.3.2 基于BP神经网络的典型冲击波压力测量系统动态补偿效果验证 |
| 5.4 冲击波压力测量系统动态补偿方法的比较与选择 |
| 5.5 基于零极点相消法的冲击波压力测量系统动态补偿方法普适性 |
| 5.6 实际冲击波压力测量信号的动态补偿实践 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 冲击波压力工程测量不确定度评定方法研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 冲击波压力工程测量不确定度影响因素分析 |
| 6.3 冲击波压力工程测量不确定度评定方法 |
| 6.3.1 仪表计量性能的不确定度评定方法 |
| 6.3.2 寄生效应的不确定度评定方法 |
| 6.3.3 工程安装的不确定度评定方法 |
| 6.3.4 动态校准不确定度评定方法 |
| 6.3.5 冲击波压力工程测量不确定度评定方法 |
| 6.4 典型冲击波压力工程测量不确定度评定实践 |
| 6.4.1 仪表计量性能的不确定度评定 |
| 6.4.2 寄生效应的不确定度评定 |
| 6.4.3 工程安装的不确定度评定 |
| 6.4.4 动态校准不确定度评定 |
| 6.4.5 典型冲击波压力工程测量不确定度评定与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 全文总结 |
| 7.1 本文主要工作 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）用于脑电信号测量的接口专用集成电路设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 多通道脑电信号测量接口电路整体方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 脑电信号特征及其测量传感器电学特性 |
| 2.2.1 脑电信号特征 |
| 2.2.2 脑电信号传感器电极电学特性 |
| 2.3 脑电信号测量系统整体方案设计 |
| 2.3.1 动态电极AE芯片整体设计及模块划分 |
| 2.3.2 后级信号处理BE芯片整体设计及模块划分 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 有源电极AE芯片电路的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 脑电信号EEG与传感器电极阻抗信号ETI的单电极测量 |
| 3.3 ETI信号测量的表头驱动电路 |
| 3.4 AE芯片输入仪表放大器 |
| 3.4.1 仪表放大器理论基础 |
| 3.4.2 输入仪表放大器的设计 |
| 3.4.3 输入仪表放大器的仿真验证 |
| 3.5 输出纹波滤波器 |
| 3.6 可控增益放大器 |
| 3.6.1 可控增益放大器的设计 |
| 3.6.2 可控增益放大器的仿真验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 后级信号处理BE芯片电路的设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 输入仪表放大器 |
| 4.2.1 输入仪表放大器的设计 |
| 4.2.2 输入仪表放大器的仿真验证 |
| 4.3 多通道sigma-delta调制器 |
| 4.3.1 sigma-delta调制器理论基础 |
| 4.3.2 多通道信号处理系统的设计 |
| 4.3.3 sigma-delta调制器的设计 |
| 4.3.4 sigma-delta调制器的仿真验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）埋入式压电加速度传感器及其在混凝土结构震动中的监测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 结构健康监测 |
| 1.3 智能材料与结构 |
| 1.3.1 智能材料 |
| 1.3.2 智能结构 |
| 1.4 压电式加速度传感器概况 |
| 1.4.1 压电式加速度传感器工作原理 |
| 1.4.2 压电式加速度传感器的类型 |
| 1.4.3 压电式加速度传感器的性能指标 |
| 1.4.4 压电式加速度传感器的应用领域 |
| 1.4.5 压电式加速度传感器的国内外研究现状 |
| 1.5 基于振动模态法的结构损伤监测技术研究现状 |
| 1.5.1 损伤识别方法 |
| 1.5.2 损伤识别方法的特点与现状 |
| 1.6 FRP筋简介及FRP筋混凝土结构研究现状 |
| 1.6.1 FRP筋的力学性能 |
| 1.6.2 FRP筋在土木工程中的应用 |
| 1.6.3 FRP筋混凝土结构耐久性研究 |
| 1.6.4 FRP筋混凝土结构抗震性能研究 |
| 1.6.5 振动台试验研究现状 |
| 1.7 研究内容 |
| 第二章 埋入式压电加速度传感器的制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电陶瓷材料的选取 |
| 2.3 埋入式压电加速度传感器的结构设计 |
| 2.4 埋入式压电加速度传感器的制备流程 |
| 2.5 埋入式压电加速度传感器的屏蔽处理 |
| 2.6 电荷放大器 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 埋入式压电加速度传感器的性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 压电加速度感器性能测试方法 |
| 3.2.1 传感器灵敏度 |
| 3.2.2 传感器频响范围 |
| 3.3 传感器的电容、电阻测试 |
| 3.4 压电陶瓷厚度对传感器性能影响 |
| 3.4.1 压电陶瓷厚度对传感器灵敏度性能影响 |
| 3.4.2 压电陶瓷厚度对传感器频率响应性能影响 |
| 3.5 质量块厚度对传感器性能影响 |
| 3.5.1 质量块厚度对传感器灵敏度性能影响 |
| 3.5.2 质量块厚度对传感器频率响应性能影响 |
| 3.6 传感器频率独立性测试 |
| 3.7 传感器重复性测试 |
| 3.8 传感器迟滞特性测试 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 埋入式压电加速度传感器的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 原型结构简介及缩尺模型设计 |
| 4.3 模型材料选择 |
| 4.4 模型配筋及底座设计 |
| 4.4.1 模型主体配筋设计 |
| 4.4.2 底座设计 |
| 4.5 模型施工 |
| 4.5.1 模型底座施工 |
| 4.5.2 模型主体施工 |
| 4.5.3 配重布置 |
| 4.6 材性试验 |
| 4.6.1 细石混凝土弹性模量、抗压强度试验 |
| 4.6.2 GFRP筋拉伸试验 |
| 4.7 振动台试验设计 |
| 4.7.1 振动台系统简介 |
| 4.7.2 测点布置 |
| 4.7.3 地震波选取 |
| 4.7.4 试验进程 |
| 4.8 加速度传感器实用性测试结果分析 |
| 4.8.1 加速度时程曲线 |
| 4.8.2 加速度峰值与放大系数 |
| 4.8.3 MATLAB求模型自振频率 |
| 4.8.4 模型结构动力特性分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（9）基于压电陶瓷片电压响应和时域统计矩的结构损伤识别（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状及进展 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 基于被动传感电压和统计矩的结构损伤识别 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 欧拉-伯努利梁的谱单元刚度矩阵 |
| 2.3 电压统计矩的基本理论公式推导 |
| 2.4 遗传算法基本理论 |
| 2.5 基于时域电压统计矩的损伤识别方法 |
| 2.6 数值算例 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 基于被动传感电压和统计矩灵敏度分析的结构损伤识别 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结构的谱元法模拟 |
| 3.3 基于电压统计矩灵敏度分析的结构损伤识别方法 |
| 3.4 数值算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于压电阻抗技术和电压统计矩的钢梁损伤识别 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铁木辛柯梁的谱元法模拟 |
| 4.3 压电晶体上的电压响应及其统计分析 |
| 4.4 两阶段损伤识别方法 |
| 4.5 试验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于压电阻抗技术和电压统计矩的钢筋混凝土梁损伤识别 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 钢筋混凝土梁的谱元法模拟 |
| 5.3 钢筋混凝土梁切割试验验证 |
| 5.4 钢筋混凝土梁加载试验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 全文结论 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（10）基于无线传输的旋转压电式测力仪的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电容式、应变式测力仪的研究现状 |
| 1.2.2 压电式测力仪的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 旋转压电式测力仪方案的确定 |
| 2.1 压电式测力仪的测量方法 |
| 2.1.1 切削力及其转矩的测量原理 |
| 2.1.2 压电传感器的布置方式的选择 |
| 2.1.3 向间干扰分析及解耦方法介绍 |
| 2.1.4 石英晶片尺寸的计算 |
| 2.2 测量信号的无线传输方案确定 |
| 2.3 测力仪的供电方式 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 压电式测力仪的结构设计及分析 |
| 3.1 测力仪结构的设计 |
| 3.1.1 传感器放置部分方案的确定 |
| 3.1.2 测力仪整体结构的确定 |
| 3.2 ANSYS仿真分析 |
| 3.2.1 静态分析 |
| 3.2.2 模态仿真分析 |
| 3.2.3 测力仪的谐响应仿真分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 信号调理电路的设计 |
| 4.1 电荷放大器电路的设计 |
| 4.1.1 电荷放大级电路 |
| 4.1.2 压控电压源滤波电路 |
| 4.1.3 电荷灵敏度调节电路 |
| 4.1.4 输出放大级电路 |
| 4.1.5 清零保护电路 |
| 4.2 采集模块的设计 |
| 4.2.1 A/D转换器的选型 |
| 4.2.2 A/D转换电路及蓝牙输出电路 |
| 4.2.3 上位机模块电路 |
| 4.3 软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 测力仪标定实验 |
| 5.1 电荷放大级电路分析实验 |
| 5.2 准静态电荷放大电路对比实验 |
| 5.3 测力仪静态标定 |
| 5.4 锤击冲击试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 课题相关图片 |
| 攻读硕士学位期间发表论文情况 |
| 致谢 |
四、高阻抗电荷输出传感器（论文参考文献）
- [1]电化学暂态测试技术对比研究、优化及应用[D]. 蔡双雨. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]集成式压电扭矩测力仪研究[D]. 赵顺义. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]基于涡激振动的压电能量收集系统的研究[D]. 潘非非. 东南大学, 2020
- [4]井下声波无线遥测系统信号检测方法研究[D]. 欧姗姗. 西安石油大学, 2020(10)
- [5]基于摩擦纳米发电机的自供能湿度传感系统[D]. 姜旭. 杭州电子科技大学, 2020(04)
- [6]冲击波压力测量系统联合校准及测量不确定度评定方法研究[D]. 杨凡. 南京理工大学, 2020(01)
- [7]用于脑电信号测量的接口专用集成电路设计[D]. 陶熔铸. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [8]埋入式压电加速度传感器及其在混凝土结构震动中的监测研究[D]. 程英雷. 济南大学, 2020(01)
- [9]基于压电陶瓷片电压响应和时域统计矩的结构损伤识别[D]. 周品. 华中科技大学, 2020
- [10]基于无线传输的旋转压电式测力仪的研究[D]. 马露露. 大连理工大学, 2020(02)