Инфразвуковой датчик: принцип работы, устройство и применение

Что такое инфразвуковой датчик. Как работает инфразвуковой датчик. Для чего используются инфразвуковые датчики. Какие преимущества и недостатки у инфразвуковых датчиков. Где применяются инфразвуковые датчики.

Принцип работы инфразвукового датчика

Инфразвуковой датчик представляет собой устройство, регистрирующее низкочастотные звуковые колебания (менее 20 Гц), которые не воспринимаются человеческим ухом. Принцип работы такого датчика основан на регистрации изменений давления воздуха в помещении.

Основные компоненты инфразвукового датчика включают:

• Чувствительный элемент (мембрана или диафрагма)
• Преобразователь механических колебаний в электрический сигнал
• Усилитель сигнала
• Блок обработки и анализа сигнала

Когда в помещении возникают инфразвуковые колебания, они вызывают колебания чувствительного элемента датчика. Эти механические колебания преобразуются в электрический сигнал, который усиливается и анализируется электронным блоком. При превышении заданного порога срабатывания датчик генерирует сигнал тревоги.

Устройство инфразвукового датчика

Рассмотрим более подробно основные компоненты и их роль в работе инфразвукового датчика:

Чувствительный элемент

Обычно представляет собой тонкую мембрану или диафрагму, способную колебаться под воздействием звуковых волн низкой частоты. Материал и конструкция мембраны подбираются таким образом, чтобы обеспечить максимальную чувствительность в инфразвуковом диапазоне.

Преобразователь

Преобразует механические колебания мембраны в электрический сигнал. Чаще всего используются следующие типы преобразователей:

• Пьезоэлектрический — основан на пьезоэффекте
• Емкостной — регистрирует изменение емкости при колебаниях мембраны
• Индуктивный — фиксирует изменение индуктивности катушки

Усилитель

Усиливает слабый электрический сигнал от преобразователя до уровня, достаточного для дальнейшей обработки. Как правило, используются малошумящие операционные усилители.

Блок обработки и анализа

Выполняет фильтрацию сигнала для выделения полезной составляющей, анализирует его параметры и принимает решение о наличии тревожного события. Может включать микроконтроллер с соответствующим программным обеспечением.

Сферы применения инфразвуковых датчиков

Инфразвуковые датчики нашли применение в различных областях, где требуется регистрация низкочастотных колебаний:

Системы безопасности

Инфразвуковые датчики эффективно используются для обнаружения несанкционированного проникновения в охраняемые помещения. Они регистрируют колебания воздуха, возникающие при открывании дверей или окон.

Сейсмология

Датчики применяются для регистрации сейсмической активности и предсказания землетрясений. Инфразвуковые колебания могут предшествовать сейсмическим событиям.

Метеорология

Инфразвуковые датчики используются для обнаружения и изучения атмосферных явлений, таких как грозы, ураганы, торнадо. Эти природные явления генерируют низкочастотные колебания.

Промышленность

В промышленности инфразвуковые датчики применяются для контроля состояния крупногабаритного оборудования, обнаружения утечек в трубопроводах, мониторинга вибраций конструкций.

Преимущества инфразвуковых датчиков

Инфразвуковые датчики обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами датчиков:

• Высокая чувствительность к низкочастотным колебаниям
• Способность работать через препятствия (стены, двери)
• Большой радиус действия
• Невосприимчивость к видимому свету и электромагнитным помехам
• Отсутствие вредного воздействия на человека
• Скрытность работы (человек не слышит инфразвук)

Недостатки инфразвуковых датчиков

Несмотря на преимущества, инфразвуковые датчики имеют и некоторые недостатки:

• Возможность ложных срабатываний от посторонних низкочастотных шумов
• Сложность локализации источника инфразвука
• Зависимость от погодных условий (ветер, изменения атмосферного давления)
• Относительно высокая стоимость качественных датчиков

Перспективы развития инфразвуковых датчиков

Современные тенденции в развитии инфразвуковых датчиков включают:

• Повышение чувствительности и избирательности
• Миниатюризация и снижение энергопотребления
• Интеграция с системами искусственного интеллекта для анализа сигналов
• Создание сетей распределенных инфразвуковых датчиков
• Комбинирование с датчиками других типов для повышения достоверности

Эти усовершенствования позволят расширить сферы применения инфразвуковых датчиков и повысить их эффективность в существующих областях использования.

Особенности выбора инфразвукового датчика

При выборе инфразвукового датчика для конкретной задачи следует учитывать ряд важных параметров:

Частотный диапазон

Определяет, какие частоты способен регистрировать датчик. Для большинства применений оптимальным является диапазон 0.1-20 Гц.

Чувствительность

Показывает, насколько слабые колебания способен обнаружить датчик. Измеряется в Па/В или мВ/Па.

Динамический диапазон

Характеризует способность датчика работать как с сильными, так и со слабыми сигналами без искажений.

Направленность

Определяет, насколько датчик чувствителен к сигналам, приходящим с разных направлений. Может быть всенаправленным или направленным.

Условия эксплуатации

Учитывают диапазон рабочих температур, влажность, вибрации и другие факторы окружающей среды.

Правильный выбор этих параметров позволит обеспечить эффективную работу инфразвукового датчика в конкретных условиях применения.

Инфразвуковые датчики в системах безопасности

Одной из наиболее распространенных сфер применения инфразвуковых датчиков являются системы безопасности. Рассмотрим подробнее, как они используются в этой области:

Обнаружение проникновения

Инфразвуковые датчики эффективно регистрируют колебания воздуха, возникающие при открывании дверей, окон или пробивании отверстий в стенах. Это позволяет обнаруживать попытки несанкционированного проникновения в охраняемое помещение.

Контроль периметра

Датчики могут использоваться для создания невидимого барьера вокруг охраняемого объекта. Любое пересечение этого барьера будет вызывать инфразвуковые колебания, регистрируемые системой.

Мониторинг состояния конструкций

Инфразвуковые датчики способны обнаруживать аномальные вибрации в строительных конструкциях, что может указывать на попытки их разрушения или нарушение целостности.

Интеграция с другими системами

Инфразвуковые датчики часто используются в комплексе с другими типами охранных устройств, такими как датчики движения, видеокамеры, сигнализации. Это повышает общую эффективность системы безопасности.

Использование инфразвуковых датчиков в системах безопасности позволяет создавать надежные и трудно обнаруживаемые системы охраны различных объектов.

Инфразвуковой датчик

 

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности, к устройствам регистрации инфразвуковых волн для получения информации об уровне функционирования сердечно-сосудистой системы.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение достоверности информации об уровне функционирования сердечно-сосудистой системы и расширение области применения за счет обеспечения долговременного и надежного нахождения на теле и/или конечностях пациента.

Для достижения указанного технического результата датчик, содержащий корпус, камеру воздушного проведения (КВП), отделенную от полости корпуса диафрагмой, канал, соединяющий полость корпуса с КВП, в которой размещена пластина с демпферными отверстиями, установленная параллельно диафрагме, на центральной части которой, обращенной внутрь корпуса, помещен пьезоэлемент, размещен на держателе, выполненным в виде двухслойной манжеты с фиксатором. Наружный слой манжеты состоит из упругого материала и снабжен элементами крепления к корпусу датчика, внутренний слой — из эластичного материала с созданной в нем полостью, образующей дополнительную КВП, сообщающуюся с основной КВП, а фиксатор представляет собой крепежно-регулировочный элемент регулирования давления в камерах воздушного проведения датчика.

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности, к устройствам регистрации инфразвуковых волн для получения информации об уровне функционирования сердечно-сосудистой системы.

Известен датчик для сейсморкардиографии, представляющий собой пьезоэлектрический микрофон, содержащий два склеенных квадратных кристалла из сегнетовой соли, три угла которых закреплены в корпусе, а к четвертому, свободному, прикреплен шток, соединенный с мембраной.

Закрепление датчика на передней поверхности грудной клетки осуществляется резиновым поясом (Авторское свидетельство СССР №131018, кл. 30а 4/01, 1960 г.)

Известен также кардиодатчик, содержащий корпус, в котором герметично установлен чувствительный элемент датчика. Корпус датчика выполнен из эластичного материала и его внутренняя полость образована пересечением двух соосно размещенных конусов, причем углы раскрытия конусов направлены в одну сторону. При этом чувствительный элемент датчика установлен на торце меньшего диаметра верхнего конуса, а торец большего диаметра нижнего конуса открыт.

Датчик прикрепляется к телу пациента легким нажатием сверху (Патент РФ №2012225, кл. А 61 В 5/02. Опубл. 15.05.94 г. Бюл. №9).

Однако, эти устройства не обеспечивают надежного прикрепления к телу пациента.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является сейсмокардиографический датчик, содержащий корпус, кожух, канал, камеру воздушного проведения, отделенную от полости корпуса посредством диафрагмы с возможностью контакта с пьезоэлементом. Кардиодатчик дополнительно содержит размещенную в камере воздушного проведения пластину с демпферными отверстиями, расположенную параллельно

диафрагме, на центральной части которой, обращенной во внутрь корпуса, размещен пьезоэлемент. При этом корпус, кожух и диафрагма выполнены в виде колпачковых мембран, жестко связанных одна с другой по периметру цилиндрических буртиков и охваченных эластичным кожухом. Канал соединяет полость корпуса с камерой воздушного проведения, причем эффективное сечение канала и отверстий выбирают из установленных условий. Кожух выполнен в виде гофрированной трубки и связан с камерой воздушного проведения посредством выполненного в нем дополнительного канала (Патент РФ №2058112, А 61 В 5/02. Опубл. 20.04.96 г. Бюл. №11).

Но и этот датчик не обеспечивает надежного крепления, особенно, на конечностях пациента, что снижает достоверность информации об уровне функционирования сердечно-сосудистой системы.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение достоверности информации об уровне функционирования сердечно-сосудистой системы и расширение области применения за счет обеспечения долговременного и надежного нахождения на теле и/или конечностях пациента.

Для достижения указанного технического результата датчик, содержащий корпус, камеру воздушного проведения (КВП), отделенную от полости корпуса диафрагмой, канал, соединяющий полость корпуса с КВП, в которой размещена пластина с демпферными отверстиями, установленная параллельно диафрагме, на центральной части которой, обращенной внутрь корпуса, помещен пьезоэлемент, размещенный на держателе, выполненным в виде двухслойной манжеты с фиксатором. Наружный слой манжеты состоит из упругого материала и снабжен элементами крепления к корпусу датчика, внутренний слой — из эластичного материала с созданной в нем полостью, образующей дополнительную КВП, сообщающуюся с основной КВП, а фиксатор представляет собой крепежно-регулировочный элемент регулирования давления в камерах воздушного проведения датчика.

Отличительными признаками предлагаемого датчика от прототипа является его размещение на держателе, выполненным в виде двухслойной манжеты с фиксатором. При этом наружный слой состоит из упругого материала и снабжен элементами крепления к корпусу датчика. Внутренний слой — из эластичного материала с созданной в нем полостью, образующей дополнительную КВП, сообщающуюся с основной КВП. А фиксатор представляет собой крепежно-регулировочный элемент регулирования давления в камерах воздушного проведения датчика.

Размещение датчика на держателе, выполненным в виде манжеты, позволяет фиксировать его (датчик) на теле и/или конечностях пациента с целью регистрации инфразвуковых волн, возникающих при функционировании сердечно-сосудистой системы.

Исполнение держателя двухслойным ( наружный слой состоит из упругого материала, а внутренний — из эластичного) способствует, с одной стороны, надежному закреплению датчика на теле и/или конечностях пациента, а, с другой стороны, обеспечивает создание герметичной дополнительной камеры воздушного проведения. При этом: выполнение наружного слоя из упругого материала позволяет придать гибкую, овальную форму держателю, а выполнение внутреннего слоя из эластичного материала обеспечивает надежный контакт с телом пациента.

Снабжение же наружного слоя держателя элементами крепления к корпусу датчика создает необходимые условия для обеспечения заданного давления в камерах воздушного проведения датчика.

Создание во внутреннем слое держателя полости, образующей дополнительную КВП, сообщающуюся с основной КВП, способствует поступлению возникающих инфразвуковых волн на пьезоэлемент и появлению на нем регистрируемого электрического сигнала.

А выполнение фиксатора в виде крепежно-регулировочного элемента (например, в виде застежки манжеты) позволяет за счет возможности изменения длины держателя регулировать давление в камерах воздушного

проведения, устанавливать в них заданный уровень давления, обеспечивать необходимую амплитуду электрического сигнала с пьезоэлемента, что повышает точность регистрации информации об уровне функционального состояния сердечно-сосудистой системы.

На фиг. показан заявляемый инфразвуковой датчик.

Датчик содержит корпус 1, камеру воздушного проведения (КВП) 2, отделенную от полости 3 корпуса 1 диафрагмой 4, канал 5, соединяющий полость 3 корпуса 1 с КВП 2, в которой размещена пластина 6 с демпферными отверстиями 7, установленная параллельно диафрагме 4, на центральной части которой, обращенной внутрь корпуса 1, помещен пьезоэлемент 8. Датчик размещен на держателе 9, выполненным в виде двухслойной 10, 11 манжеты с фиксатором 12. Наружный слой 10 состоит из упругого материала и снабжен элементами крепления 13 к корпусу 1 датчика, внутренний слой 11 — из эластичного материала с созданной в нем полостью, образующей дополнительную КВП 14, соединяющуюся с основной КВП 2. Фиксатор 12 представляет собой крепежно-регулировочный элемент (в виде застежки манжеты).

Устройство работает следующим образом.

Инфразвуковой датчик устанавливают на теле и/или конечностях пациента таким образом, чтобы корпус 1 был закреплен держателем 9 с использованием фиксатора 12 и элементов крепления 13 наружного слоя 10 держателя 9.

Степень прижатия корпуса 1 и держателя 9 к месту закрепления датчика регулируется фиксатором 12 таким образом, чтобы обеспечить получение необходимой амплитуды электрического сигнала с пьезоэлемента 8.

Инфразвуковые волны, возникающие при работе сердечно-сосудистой системы, поступают через дополнительную камеру воздушного проведения 14 внутреннего слоя 11 держателя 9, через демпферные отверстия 7 пластины 6 и камеру воздушного проведения 2 на пьезоэлемент 8, расположенный на диафрагме 4. При этом наличие канала 5 обеспечивает

равным давление в камерах воздушного проведения 2, 14 и полости 3 корпуса 1 датчика, что обусловливает регистрацию адекватно полезного

электрического сигнала. Информация об уровне функционирования сердечно-сосудистой системы может быть принята и обработана, например, автономным блоком регистрации 15.

Заявляемая полезная модель обеспечивает нахождение датчика на пациенте с неограниченной возможностью свободного перемещения во времени и пространстве, выполнение различных функциональных проб и осуществления физических, в том числе, и профессиональных нагрузок, что повышает достоверность информации об уровне функционирования сердечно-сосудистой системы и расширяет область применения датчика.

Инфразвуковой датчик, содержащий корпус, камеру воздушного проведения (КВП), отделенную от полости корпуса диафрагмой, канал, соединяющий полость корпуса с КВП, в которой размещена пластина с демпферными отверстиями, установленная параллельно диафрагме, на центральной части которой, обращенной внутрь корпуса, размещен пьезоэлемент, отличающийся тем, что он размещен на держателе, выполненным в виде двухслойной манжеты с фиксатором, при этом наружный слой манжеты состоит из упругого материала и снабжен элементами крепления к корпусу датчика, а внутренний слой — из эластичного материала с созданной в нем полостью, образующей дополнительную камеру воздушного проведения, сообщающуюся с основной КВП, а фиксатор представляет собой крепежно-регулировочный элемент регулирования давления в камерах воздушного проведения датчика.

4.2.3. Инфразвуковые датчики

Инфразвуковыми называются датчики проникновения, регистрирующие изменение давления (возникновение низкочастотной звуковой волны) в помещении, в котором они установлены. Например, небольшое изменение давления имеет место каждый раз, когда дверь, ведущая в закрытое помещение, открывается или закрывается. Звуковые волны, возникающие в таких ситуациях, имеют частоту ниже 2 Гц. Инфразвуковые датчики — пассивные датчики, которые могут быть установлены на некотором расстоянии от входных дверей помещения. Поступление наружного воздуха в закрытый объем помещения может вызвать подачу инфразвуковыми датчиками ложного сигнала тревоги.

4.2.4. Емкостные датчики приближения

Емкостные датчики приближения — датчики активного типа. Датчики такого типа требуют установления резонансной электрической связи между защищаемым металлическим объектом и контрольным компонентом датчика. Электрическая емкость, образуемая заземленным защищаемым металлическим объектом, становится частью откалиброванной емкости схемы, установленной в генераторе частоты электрического тока. Частота электрического тока, вырабатываемого откалиброванной схемой, может быть постоянной или изменяющейся.

Генераторы с постоянной частотой вырабатываемого тока оснащены устройством, позволяющим регулировать емкость в целях компенсации различных емкостных нагрузок. Проволочный проводящий контур, называемый защитным контуром, подсоединяется к проводящему защищаемому объекту или к нескольким таким объектам и к контрольному компоненту, в котором установлена откалиброванная электросхема. После того, как контур подсоединен ко всем защищаемым объектам, производится регулировка электросхемы с использованием калибровочного измерительного прибора, позволяющего найти емкостный резонанс. Если впоследствии произойдет любое изменение емкости в электрической цепи, соединяющей защитный контур (который включает подсоединенные к нему защищаемые объекты и заземление), емкостный резонанс будет нарушен, и контрольный элемент подаст сигнал тревоги.

Генераторы изменяющейся частоты электрического тока оснащаются постоянными по фазе проводящими контурами и регистрируют изменения напряжения. Емкостные датчики приближения этого типа, будучи подсоединены к защищаемому металлическому объекту, как правило, балансируются за короткое время (обычно менее чем в течение двух минут). После того, как датчик сбалансирован, любое изменение емкости в электрической цепи, соединяющей защищаемый объект и заземление приводит к нарушению баланса и подаче сигнала тревоги.

Емкостные датчики приближения генерируют частоты ниже 100 кГц и часто могут быть отрегулированы таким образом, что сигнал тревоги подается при изменении емкости порядка нескольких пикофарад. Во время нормального использования помещения защищаемый объект не заземляется. Датчики этого типа применяются для регистрации проникновения в помещение через существующие отверстия и проходы, такие, как решетки вентиляционных и других трубопроводов и металлические рамы окон и дверей.

4.2.5. Пассивные акустические датчики

Пассивные акустические датчики относятся к категории пассивных потайных волюмометрических датчиков.

Эти датчики проникновения отличаются исключительной простотой конструкции. Датчик представляет собой микрофон, регистрирующий звуки, раздающиеся в пределах радиуса действия микрофона. Если раздающиеся звуки отличаются амплитудными или частотными характеристиками либо продолжительностью или частотой повторения, характерными для насильственного проникновения в помещение с разрушением конструкционных элементов, датчик генерирует сигнал тревоги. Возможно использование датчиков, реагирующих только на возникновение определенных частот в ультразвуковом диапазоне. Датчики последнего типа называются пассивными ультразвуковыми датчиками.

Типичный акустический датчик состоит из микрофона, усилителя и блока обработки сигналов. Обработка сигналов может заключаться в фильтрации, подсчете импульсов или в интеграции импульсов и шумов. Такие датчики могут быть оснащены устройствами позволяющими прослушивать помещение, т. е. использовать датчик в качестве дистанционного микрофона.

Пассивные акустические датчики отличаются ограниченной эффективностью и используются только для обнаружения неопытных диверсантов, производящих много шума при проникновении в защищаемую зону или при перемещении в ее пределах. Объекты, не подвергающиеся серьезной угрозе, могут быть защищены с помощью пассивных акустических датчиков в случае, если уровень нормальных фоновых шумов позволяет регистрировать шум, производимый проникающим в помещение диверсантом. Датчики такого типа не следует устанавливать поблизости от внутренних источников шума или поблизости от наружных стен или дверей, так как внешние шумы могут вызывать подачу ложных сигналов тревоги.

Разработка гибкого датчика МЭМС для дозвукового потока

. 2022 12 августа; 13 (8): 1299.

дои: 10.3390/ми13081299.

Коити Мураками ¹ , Дайки Шираиси ¹ , Сюнсуке Мизуми ² , Йошико Оя ² , Наото Омура ² , Таканори Сибата ³ , Йошиясу Итикава ^{4 5} , Масахиро Мотосукэ ^{4 5}

Принадлежности

• ¹ Факультет машиностроения, Высшая инженерная школа, Токийский научный университет, Токио 125-8585, Япония.
• ² Центр исследований и инноваций, Mitsubishi Heavy Industries, город Такасаго 676-8686, Япония.
• ³ Кафедра системных инноваций, Факультет науки и техники, Университет Иватэ, Мориока 020-8551, Япония.
• ⁴ Кафедра машиностроения, инженерный факультет, Токийский научный университет, Токио 125-8585, Япония.
• ⁵ Исследовательский центр Water Frontier, Научно-исследовательский институт науки и технологий Токийского научного университета, Токио 162-8601, Япония.

• PMID: 36014221
• PMCID: PMC9415156
• DOI: 10. 3390/ми13081299

Бесплатная статья ЧВК

Коити Мураками и др. Микромашины (Базель). 2022 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2022 12 августа; 13 (8): 1299.

дои: 10.3390/ми13081299.

Авторы

Коити Мураками ¹ , Дайки Шираиси ¹ , Сюнсуке Мизуми ² , Йошико Оя ² , Наото Омура ² , Таканори Сибата ³ , Йошиясу Итикава ^{4 5} , Масахиро Мотосукэ ^{4 5}

Принадлежности

• ¹ Факультет машиностроения, Высшая инженерная школа, Токийский научный университет, Токио 125-8585, Япония.
• ² Центр исследований и инноваций, Mitsubishi Heavy Industries, город Такасаго 676-8686, Япония.
• ³ Кафедра системных инноваций, Факультет науки и техники, Университет Иватэ, Мориока 020-8551, Япония.
• ⁴ Кафедра машиностроения, инженерный факультет, Токийский научный университет, Токио 125-8585, Япония.
• ⁵ Исследовательский центр Water Frontier, Научно-исследовательский институт науки и технологий Токийского научного университета, Токио 162-8601, Япония.

• PMID: 36014221
• PMCID: PMC9415156
• DOI: 10. 3390/ми13081299

Абстрактный

Обнаружение и контроль разделения потока является ключом к повышению эффективности гидравлического оборудования. В этом исследовании мы разработали гибкий датчик MEMS (микроэлектромеханические системы) для измерения напряжения сдвига стенки и угла потока в дозвуковом воздушном потоке. Разработанный датчик выполнен из гибкой полиимидной пленки и микронагревателя, окруженного тремя парами датчиков температуры. Датчик измеряет напряжение сдвига стенки по выходу нагревателя и угол потока по температурному градиенту вокруг нагревателя. Геометрия и конструкция нагревателя и датчиков температуры были определены на основе численного моделирования. Для оценки работоспособности датчика мы провели эксперимент по измерению напряжения сдвига стенки и угла обтекания в аэродинамической трубе при различных скоростях в диапазоне от 30 м/с до 170 м/с, что эквивалентно числам Маха от 0,1 до 0,5. Мощность нагревателя была пропорциональна одной трети степени напряжения сдвига стенки. Кроме того, выходной сигнал моста, коррелирующий разницу температур между двумя противоположными датчиками температуры, показал синусоидальное изменение в зависимости от угла потока. Следовательно, мы выяснили, что разработанный датчик может измерять как касательное напряжение стенки, так и направление потока в дозвуковом потоке.

Ключевые слова: МЭМС-датчик потока; направление потока; расход; горячая пленка; дозвуковое течение.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Принцип теплового потока…

Рисунок 1

Принцип действия датчика теплового потока для измерения напряжения сдвига стенки и угла потока.

Рисунок 1

Принцип действия датчика теплового потока для напряжения сдвига стенки и угла потока.

Рисунок 2

( и ) Схема…

Рисунок 2

( a ) Схема нагревателя и датчиков температуры для измерения угла потока…

фигура 2

( a ) Схема нагревателя и датчиков температуры для измерения угла потока с углом потока θ и углом датчика температуры α; ( b ) Численная модель для моделирования. Тепловая энергия, вырабатываемая в микронагревателе на заделанной в стенку полиимидной пленке, переносится полностью развитым турбулентным потоком со скоростью основного потока от 30 м/с до 170 м/с.

Рисунок 3

( a ) Смоделированная температура…

Рисунок 3

( a ) Моделирование распределения температуры вокруг обогревателя; ( б ) Отношения…

Рисунок 3

( a ) Моделирование распределения температуры вокруг обогревателя; ( b ) Зависимость между углом потока θ и разностью температур Δ T для различных углов датчика α.

Рисунок 4

( a ) Процесс изготовления…

Рисунок 4

( a ) Процесс изготовления гибкого МЭМС-датчика потока; ( б…

Рисунок 4

( a ) Процесс изготовления гибкого МЭМС-датчика потока; ( b ) Изображение нагревателя и датчика температуры в МЭМС-датчике потока. Желтая область представляет собой полиимидную подложку, а черная область представляет собой тонкую пленку Au.

Рисунок 5

Фотография экспериментального…

Рисунок 5

Изображение экспериментальной аэродинамической трубы. Датчик MEMS встроен в…

Рисунок 5

Изображение экспериментальной аэродинамической трубы. МЭМС-датчик встраивается в поверхность стенки рабочей секции в полностью развитом высокоскоростном дозвуковом потоке.

Рисунок 6

Мощность нагревателя изменяющегося расхода…

Рисунок 6

Выход нагревателя при изменении режима подачи.

Рисунок 6

Выход нагревателя при изменении состояния потока.

Рисунок 7

Связь между мощностью нагревателя и…

Рисунок 7

Зависимость между мощностью нагревателя и τ ^1/3 при каждом числе Маха.

Рисунок 7

Зависимость между мощностью нагревателя и τ ^1/3 при каждом числе Маха.

Рисунок 8

Связь между углом потока и…

Рисунок 8

Соотношение между углом потока и выходным напряжением каждого датчика: ( a )…

Рисунок 8

Зависимость между углом потока и выходным напряжением каждого датчика: ( a ) датчик a; ( b ) датчик b; ( c ) датчик c.

Рисунок 9

Зависимость угла потока от напряжения…

Рисунок 9

Зависимость угла потока от выходного напряжения каждой пары датчиков температуры. а, б,…

Рисунок 9

Зависимость угла потока от выходного напряжения каждой пары датчиков температуры. a, b и c в легенде соответствуют датчикам a, b и c соответственно.

Рисунок 10

Процесс определения угла потока…

Рисунок 10

Процесс определения угла потока разработанным датчиком. Три выхода датчика…

Рисунок 10

Процесс определения угла потока разработанным датчиком. Выходы трех датчиков подстраиваются под калибровочную кривую после изменения угла установки каждого датчика.

Рисунок 11

( a ) Измеренный расход…

Рисунок 11

( a ) Измеренный угол потока при высокоскоростном дозвуковом потоке; ( б )…

Рисунок 11

( a ) Измеренный угол потока при высокоскоростном дозвуковом потоке; ( b ) Отклонение измеренного угла потока.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Изготовление и оценка гибкого датчика микротермического потока на основе МЭМС.

  Чо М.О., Джанг В., Лим С.Х. Чо М.О. и др. Датчики (Базель). 2021 6 декабря; 21 (23): 8153. дои: 10.3390/s21238153. Датчики (Базель). 2021. PMID: 34884155 Бесплатная статья ЧВК.

• Гибкая термопленочная сенсорная решетка для подводного измерения напряжения сдвига и переходного процесса.

  Сунь Б., Ван П., Ло Дж., Дэн Дж., Го С., Ма Б. Сан Б. и др. Датчики (Базель). 2018 15 октября; 18 (10): 3469. дои: 10.3390/s18103469. Датчики (Базель). 2018. PMID: 30326635 Бесплатная статья ЧВК.

• Влияние размеров сенсора на характеристики гибких термопленочных сенсоров напряжения сдвига.

  Ван Дж.Дж., Ху Х., Чен Ч.З. Ван Дж.Дж. и др. Микромашины (Базель). 2019 6 мая; 10 (5): 305. дои: 10.3390/ми10050305. Микромашины (Базель). 2019. PMID: 31064144 Бесплатная статья ЧВК.

• Микронагреватель: материал, конструкция, изготовление, контроль температуры и применение — роль в борьбе с COVID-19.

  Джеройш З.Е., Бхуванешвари К.С., Самсури Ф., Нараянамурти В. Джероиш З.Е. и др. Биомед микроприборы. 2021 3 декабря; 24(1):3. дои: 10.1007/s10544-021-00595-8. Биомед микроприборы. 2021. PMID: 34860299 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Тенденции развития и перспективы будущих датчиков и МЭМС/НЭМС.

  Zhu J, Liu X, Shi Q, He T, Sun Z, Guo X, Liu W, Sulaiman OB, Dong B, Lee C. Чжу Дж. и др. Микромашины (Базель). 2019 18 декабря; 11(1):7. дои: 10.3390/ми11010007. Микромашины (Базель). 2019. PMID: 31861476 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Рекомендации

1. 1. Национальный институт экологических исследований (NIES) Национальный отчет о кадастре парниковых газов ЯПОНИИ. НИЭС; Цукуба, Япония: 2022 г.
2. 1. Ли Дж., Джи Л. Эффективный метод проектирования для применения вихревых генераторов в турбомашинах. Дж. Турбомаш. 2019;141:081005. дои: 10.1115/1.4042990. — DOI
3. 1. Йи В. , Джи Л. Управление и энтропийный анализ углового разделения потока в каскаде компрессоров с использованием продольных канавок. Энтропия. 2019;21:928. дои: 10.3390/e21100928. — DOI
4. 1. Гбадебо С.А., Кампсти Н.А., Хайнс Т.П. Трехмерное разделение в осевых компрессорах. Дж. Турбомаш. 2005; 127:331–339. дои: 10.1115/1.1811093. — DOI
5. 1. Ян П., Чу Н., Ву Д., Цао Л., Ян С., Ву П. Модернизация насоса на основе вычислительной гидродинамики для повышения эффективности и снижения нестационарных радиальных сил. J. Fluids Eng. 2017;139:011101. дои: 10.1115/1.4034365. — DOI

Грантовая поддержка

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Датчик теплового потока, модель 131

• С откалиброванной чувствительностью, основанной на калибровке комнатной температуры по одной точке
• Поставляется с кривой коррекции чувствительности к повышенной температуре на основе исторических данных о продукте

• Материал основания: Медь OFHC (C10100)
• Максимальная рабочая температура: 930°F (500°C)
• Приблизительная чувствительность к падающему тепловому потоку: 0,5 мВ на Вт/см2
• Приблизительный коэффициент излучения: 0,94 (с нанесенным покрытием с высоким коэффициентом излучения)
• Приблизительная постоянная времени: 100 мс (63,2%)
• Выход термопары: тип N (1x)
• Отводящие провода MIMS стандартной длины 36 дюймов с миниразъемами

Примечание. Доступны нестандартные длины проводов.

Мы сообщим вам время доставки в течение 1-2 рабочих дней.

ОГРАНИЧЕННАЯ ГАРАНТИЯ И ВОЗМОЖНЫЕ СРЕДСТВА. В соответствии с условиями Раздела 17 ниже, CVD гарантирует первоначальному покупателю, что продукты, указанные здесь, не имеют дефектов материалов и изготовления на момент поставки. Если на такие продукты не распространяется гарантия, и Покупатель уведомляет CVD в течение гарантийного периода, CVD по своему усмотрению отремонтирует, заменит или возместит покупную цену любых продуктов, дефекты которых окажутся в течение гарантийного периода. Гарантийный срок составляет девяносто (9)0) дней с даты отгрузки продукта или другого периода, указанного в предложении CVD или заказе на продажу, применимом к такому продукту. РЕМОНТ ИЛИ ЗАМЕНА ЭТОЙ ПРОДУКЦИИ ИЛИ ВОЗВРАТ СТОИМОСТИ ПОКУПКИ, ПРЕДУСМОТРЕННЫЙ НАСТОЯЩЕЙ ГАРАНТИЕЙ, ЯВЛЯЕТСЯ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНЫМ СРЕДСТВОМ ЗАЩИТЫ ПОКУПАТЕЛЯ. Это исключительное средство правовой защиты не будет считаться не достигшим своей основной цели, если CVD желает и может отремонтировать или заменить любой дефектный продукт или возместить покупную цену в установленном порядке. НАСТОЯЩАЯ ГАРАНТИЯ ЗАМЕНЯЕТ ВСЕ ДРУГИЕ ГАРАНТИИ, ЯВНЫЕ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ, ПРЕДУСМОТРЕННЫЕ ЗАКОНОМ ИЛИ ИНЫМ ОБРАЗОМ, ВКЛЮЧАЯ, ПОМИМО ПРОЧЕГО, ГАРАНТИИ КОММЕРЧЕСКОЙ СПОСОБНОСТИ, НАРУШЕНИЯ ПРАВ И ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ КОНКРЕТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. CVD не дает никаких других гарантий любого рода, и любой ремонт или попытка ремонта товаров кем-либо, кроме уполномоченного представителя CVD, автоматически аннулирует любую гарантию на эти товары. Гарантия также недействительна, если товары использовались не по назначению или злоупотребляли. Любое устное или письменное заявление о товарах, несовместимое с гарантией, содержащейся в настоящем документе, не имеет юридической силы.

ОГРАНИЧЕНИЯ ГАРАНТИИ. Если иное не согласовано в письменной форме с уполномоченным представителем CVD, продукты, продаваемые здесь, не предназначены для использования в связи с какой-либо ядерной установкой или деятельностью. При таком использовании, в случае любого ущерба, травмы или загрязнения, CVD отказывается от любой ответственности любого рода, и пользователь продуктов должен возместить CVD и освободить CVD от какой-либо ответственности за любой такой ущерб или загрязнение, возникающие в результате любое такое использование, включая деликтную ответственность или строгую ответственность.

Ни при каких обстоятельствах CVD не несет ответственности за какой-либо косвенный, косвенный, побочный, особый или случайный ущерб (включая, помимо прочего, упущенную выгоду или потерю деловой репутации), независимо от того, основано ли такое требование на договоре, небрежности, строгом гражданском правонарушении, гарантии или любом другом основа. Товары могут быть возвращены только с предварительного письменного разрешения CVD. Любые возвращенные товары будут возвращены за счет Покупателя, и никакая скидка или замена дефектных товаров, на которые распространяется гарантия, не будет производиться, если только предполагаемые дефекты не будут установлены к удовлетворению CVD после его испытаний и проверок. Если какой-либо такой дефект будет установлен таким образом, CVD либо заменит, либо отремонтирует соответствующий продукт, либо возместит покупную цену Покупателю. Единственная ответственность CVD ни при каких обстоятельствах не должна превышать покупную цену конкретных товаров, в отношении которых предъявляется претензия.