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《清华大学》 2002年
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微惯性流体器件中的流动和传热及其工程应用

罗小兵  
【摘要】: 惯性传感器广泛应用于汽车、军事、工业控制、航空航天等领域。研制性能更好、可靠性更高、价格更低的新型惯性传感器是人们追求的目标。目前商用的惯性传感器一般需要检验质量块或者旋转部件,因此,器件的寿命短、可靠性低、加工困难且成本较高。本文探讨了两种基于流体的微机械惯性传感器,与目前广泛使用的器件相比,在某些方面具有独特的优势。 采用数值模拟和实验相结合的方法对热对流加速度计进行了优化分析,研究了温度传感器的位置、器件尺寸、加热丝的加热功率和工作气体种类对加速度计的灵敏度、线性度和响应频率的影响。表明当时,热对流加速度计的线性度较好;温度传感器的位置对器件的灵敏度影响较大,当位于0.3倍的腔体半长位置时其线性度和灵敏度均较好;加热丝宽度和腔体尺寸较大时能使灵敏度提高;提高输入的加热功率也有利于灵敏度的提高;密度较大的气体有利于提高灵敏度,但响应频率有所下降。在上述研究的基础上,对已有的加速度计进行了优化和改进,对改进后器件的实验测试表明上述理论研究的结果是正确的。论文还提出了四个桥臂均布置温度传感器的设计方案,有利于灵敏度和线性度的进一步提高。 数值研究了自然对流的尺度效应,表明随着尺度的减小,自然对流中粘性力的作用增强,惯性力的作用减弱,从而导致换热规律与常规尺度不同。对二维方腔中的自然对流,将换热划分为三个区并拟合了准则关系式。探讨了自然对流与辐射换热的相对重要性,表明随着尺度的减小,大空间竖板自然对流和方腔自然对流中表面辐射换热的重要性均减小,对流换热将逐渐占主导地位。 研究了合成喷的设计原则和流场特性。对压电驱动合成喷,推导了驱动器谐振基频的计算式,便于工程应用。比较不同驱动信号的驱动效果,发现方波输入能使驱动器获得最大的振幅。在离开喷口10倍于喷口直径的距离后,合成喷与常规喷一样具有自相似性。在研究合成微喷的基础上,提出了双向合成喷陀螺仪的概念及设计方案,并进行了初步的设计计算,给出了合成喷的参数设计和传感器布置应遵循的基本原则。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP212

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 李顶根;胡俊强;;微机械热对流加速度计分辨率的影响因素分析[J];测试技术学报;2011年01期
2 朱德忠,张荣海,顾毓沁,郝京阳;用红外热成像技术测量MEMS器件的热特性[J];工程热物理学报;2003年04期
3 罗振兵,夏智勋;合成射流技术及其在流动控制中应用的进展[J];力学进展;2005年02期
4 郭伟;汪荣青;胡俊强;李顶根;;单轴微机械热对流加速度计温度场分析[J];中国测试;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 罗振兵;合成射流/合成双射流机理及其在射流矢量控制和微泵中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
2 李斌斌;合成射流及在主动流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 沙江;零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨[D];南京航空航天大学;2007年
2 张乐;MEMS射流陀螺的研究与工艺实现[D];北京大学;2008年
3 韩艳辉;车用微小通道蒸发器流动及换热特性研究[D];吉林大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 朱光俊,李有章;小尺寸物体自然对流换热的数值模拟[J];北京科技大学学报;1994年03期
2 范铭,高鹰,吴军;中小 Gr 数下竖壁自然对流传热特性[J];东南大学学报;1998年01期
3 罗小兵,李志信,过增元;不可压缩合成喷流场的数值模拟[J];工程热物理学报;2001年S1期
4 李家春;小Grashof数自然对流的近似理论[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1989年05期
5 罗小兵,李志信,过增元;合成喷形成的机理分析[J];清华大学学报(自然科学版);2000年12期
6 罗小兵,李志信,过增元;合成喷压电驱动器谐振基频的分析[J];压电与声光;2000年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘志宏;小尺寸物体自然对流换热[D];清华大学;1990年
2 杜东兴;可压缩性及粗糙度对微细管内流动及换热特性的影响[D];清华大学;2000年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋毅坚,曾令之,付易,刘国庆,徐路;Li_2B_4O_7晶体的光学性质[J];北京工业大学学报;1993年04期
2 丁英涛;刘汝卿;李博;;可压缩气体合成射流微喷优化设计[J];北京理工大学学报;2012年02期
3 王代华,黄尚廉;PVDF振动参数监测传感理论与实验研究[J];传感技术学报;1999年04期
4 黄咏梅;张宏建;孙志强;;涡街流量计的研究[J];传感技术学报;2006年03期
5 陈政;钟汇才;李庆;梁艳菊;林蓁蓁;;基于PVDF压电传感器的车辆动态称重信号的研究[J];传感器与微系统;2012年04期
6 ;解决压电换能器万向性的途径[J];传感器技术;1998年04期
7 靳映霞;岳冠南;方新;;两种信号激励下压电泵输出能力比较[J];传感器世界;2007年08期
8 周洋,万建国,陶宝祺;PVDF压电薄膜的结构、机理与应用[J];材料导报;1996年05期
9 吕春红;任泰安;;微尺度流动研究的历史与现状[J];重庆电力高等专科学校学报;2007年01期
10 朱光俊;等温竖窄条自然对流换热的模拟研究[J];重庆钢铁高等专科学校学报;1996年02期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 周晓勃;周盛;;二维扩压叶栅非定常涡面分析[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
2 林玉亮;卢芳云;卢力;;石英压电晶体在霍普金森压杆实验中的应用[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
3 罗振兵;夏智勋;;压电式合成射流激励器计算模型——罗-夏模型[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
4 徐加山;郭航;;微型超声手术刀的振动检测技术[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
5 魏述和;张燎军;闫毅志;;基于流固耦合数值方法的尾水涡带诱发尾水管振动分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
6 罗振兵;夏智勋;;合成射流技术—一种全新高效的流动控制技术[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年
7 崔尔杰;;分离流、涡运动及流动控制——纪念陆士嘉先生逝世20周年[A];第十一届全国分离流·涡运动和流动控制会议论文选集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜景红;凝胶注模成型法制备1-3型PMN-PZT/环氧树脂压电复合材料研究[D];昆明理工大学;2009年
2 周勇;压电-金属复合结构合成射流驱动器的研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 唐春晓;基于多光谱成像的数字粒子图像测速技术研究[D];天津大学;2010年
4 郑敬茹;微萃取过程中相界面控制机理研究[D];天津大学;2010年
5 项阳;铌锌酸铅—钛酸铅铁电单晶机电性能与畴结构关联性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 杨淋;纵扭复合型超声电机的研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 周峰;大跨度空间钢膜结构健康监测研究与应用[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 陈恒智;稀土掺杂Bi_3TiNbO_9铁电氧化物的光学性质研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 陈威;絮凝搅拌能耗分布优化模式及其实验验证[D];华中科技大学;2011年
10 赵鹏铎;分离式霍普金森压剪杆实验技术及其应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李翔;1.5级涡轮非定常流动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 董婧;挠性立管涡激振动的离散涡方法研究[D];大连理工大学;2010年
3 戴顺洪;NBT-KBT-100x压电薄膜的制备及表征[D];湘潭大学;2010年
4 袁肖肖;薄壁铜管壁厚控制的超声检测系统[D];华东理工大学;2011年
5 张国耕;车身仿生非光滑表面气动减阻特性研究[D];浙江大学;2010年
6 杨鹏远;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷制备与性能研究[D];华北电力大学(北京);2011年
7 浩金牛;废气排放中烟圈的形成及运动规律的研究[D];吉林大学;2011年
8 李彦鹏;弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置的研究[D];吉林大学;2011年
9 李伦;织构型KNN基无铅压电陶瓷的流延成型工艺和性能研究[D];武汉理工大学;2011年
10 唐耀波;KNBT压电纤维的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨拥军,吝海锋,师谦,徐爱东;微机械热对流加速度传感器可靠性研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期
2 吕树海;杨拥军;徐淑静;徐爱东;徐永青;;新型三轴MEMS热对流加速度传感器的研究[J];微纳电子技术;2008年04期
3 李立杰,梁春广;微机械热对流加速度计[J];半导体学报;2001年04期
4 张汝麟;飞行控制与飞机发展[J];北京航空航天大学学报;2003年12期
5 李大伟;马东立;;背负式S形进气道流场控制技术[J];北京航空航天大学学报;2008年12期
6 谢建兵;苑伟政;常洪龙;;一种Z轴微机械陀螺的自解耦方法研究[J];传感技术学报;2006年05期
7 吴雄;汽车MEMS传感器的应用及发展[J];传感器世界;2002年03期
8 王立鼎,刘冲;微机电系统科学与技术发展趋势[J];大连理工大学学报;2000年05期
9 杨波;周百令;;真空封装的硅微陀螺仪[J];东南大学学报(自然科学版);2006年05期
10 张福学;气流式惯性器件——压电射流速率陀螺与气体摆式加速度传感器[J];电子元件与材料;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 吴介之;马晖扬;;空气动力学中的涡动力学问题[A];钱学森技术科学思想与力学论文集[C];2001年
2 邓学蓥;;前体非对称涡流动及其扰动主动控制[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年
3 庄逢甘;黄志澄;;未来高技术战争对空气动力学创新发展的需求[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年
4 罗振兵;夏智勋;;合成射流技术—一种全新高效的流动控制技术[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年
5 郑新前;侯安平;周盛;;利用合成射流控制轴流压气机中的非定常分离[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 高峰;流动矢量主动控制的微射流技术研究[D];西北工业大学;2003年
2 顾蕴松;大攻角前体非对称流动的控制技术[D];南京航空航天大学;2005年
3 罗振兵;合成射流/合成双射流机理及其在射流矢量控制和微泵中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 李念;自耦合射流及其对主射流矢量偏转研究[D];南京航空航天大学;2006年
5 常威;矩形细通道内流动沸腾特性分析及实验研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 卢志毅;流体激励器特性研究及在流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2010年
2 蔡克刚;用于推力方向控制的微射流技术[D];西北工业大学;2001年
3 罗振兵;合成射流流动机理及应用技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 张进;涡流发生器控制超临界机翼附面层分离研究[D];西北工业大学;2005年
5 于福义;现代汽车空调系统数值模拟仿真[D];重庆大学;2005年
6 邓敏锋;多元平行流蒸发器数值模拟及性能优化[D];中南大学;2007年
7 沙江;零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨[D];南京航空航天大学;2007年
8 李斌斌;合成射流激励器及在主动流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2008年
9 徐晓光;微细通道沸腾换热压力损失和换热特性实验与理论研究[D];南京理工大学;2009年
10 刘舒;微通道换热器在制冷压缩冷凝机组中的应用研究[D];中南大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王竹萍;仲顺安;丁英涛;马永旺;;可压缩气体合成喷射流数值模拟[J];北京理工大学学报;2011年03期
2 赵影;朱荣;叶雄英;;微腔体内射流特性的研究[J];传感技术学报;2007年10期
3 马晓永;张征宇;李聪健;;面向二维零质量射流的动网格数值模拟方法[J];动力学与控制学报;2007年03期
4 刘艳明;关朝斌;孙拓;王保国;;合成射流激励对压气机叶栅气动性能的影响[J];工程热物理学报;2011年05期
5 林培基;高峰;张志峰;吕文平;;带倾角相邻合成射流激励器射流矢量控制研究[J];固体火箭技术;2010年01期
6 薛永飞;谢军龙;涂运冲;吴克启;;谐振子作用合成射流的声学机理研究[J];工程热物理学报;2013年06期
7 蔡乐;周逊;卢少鹏;崔涛;王松涛;;合成射流控制高负荷扩压叶栅分离数值研究[J];工程热物理学报;2013年04期
8 沙江;徐惊雷;林春峰;李念;张堃元;;双圆形出口零质量射流组的流场结构PIV实验研究[J];航空动力学报;2007年04期
9 徐惊雷;李超;沙江;张堃元;;多压电膜式零质量射流激励器的设计与性能研究[J];航空动力学报;2007年11期
10 刘艳明;王保国;刘淑艳;伍耐明;;合成射流激励器阵列对共轴射流掺混的影响[J];航空动力学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 罗振兵;夏智勋;;压电式合成射流激励器计算模型——罗-夏模型[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
2 罗振兵;王林;王登攀;夏智勋;;压电式合成双射流激励器工作特点及其推力矢量控制数值模拟研究[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
3 马晓永;李建强;张征宇;;零质量射流对翼型流动分离影响的数值研究[A];四川省力学学会2008年学术大会论文集[C];2008年
4 罗振兵;夏智勋;胡建新;谢永高;;新型合成射流流动控制激励器的流场特征[A];第十一届全国分离流·涡运动和流动控制会议论文选集[C];2006年
5 王吉晖;高路;金伟其;何兴道;;用于微机电器件无损检测的显微热成像技术进展[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
6 张冬雨;顾蕴松;程克明;;八字形出口合成射流激励器机翼分离流控制[A];第九届全国实验流体力学学术会议论文集(上册)[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张先锋;微尺度流动及强化混合技术的研究[D];中国科学技术大学;2007年
2 罗振兵;合成射流/合成双射流机理及其在射流矢量控制和微泵中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 韩忠华;旋翼绕流的高效数值计算方法及主动流动控制研究[D];西北工业大学;2007年
4 靳映霞;压电射流角速度传感器原理结构及性能研究[D];北京邮电大学;2008年
5 王翼;高超声速进气道启动问题研究[D];国防科学技术大学;2008年
6 张强;透平机械中密封气流激振及泄漏的故障自愈调控方法研究[D];北京化工大学;2009年
7 徐枫;结构流固耦合振动与流动控制的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 郑朝荣;高层建筑风荷载吸/吹气控制的数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 薛永飞;射流气动声场宏观与微观方法的研究及其应用[D];华中科技大学;2012年
10 李斌斌;合成射流及在主动流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 褚鸿杰;微流体陀螺仪驱动与检测技术研究[D];南京理工大学;2011年
2 许统华;流动控制中非定常扰动技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 王博;基于微型涡流发生器的激波/边界层干扰控制研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 张国栋;应用合成射流的二维翼型失速最优控制研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 沙江;零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨[D];南京航空航天大学;2007年
6 秦霞;用于合成射流驱动器的Cymbal型复合结构研究[D];南京航空航天大学;2007年
7 张存燕;基于合成喷原理的压电反推喷流泵的研究[D];吉林大学;2008年
8 李金波;叶轮机械中基于蜂窝密封和合成射流技术的流场控制方法研究[D];北京化工大学;2008年
9 霍耿磊;叶片振动抑制的方法研究[D];北京化工大学;2008年
10 李斌斌;合成射流激励器及在主动流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 过增元,宋耀祖,束继祖,李建一;用激光散斑照相研究高温差自然对流换热[J];工程热物理学报;1989年01期
【相似文献】
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1 ;飞思卡尔惯性传感器增强汽车安全气囊系统灵敏度[J];电子产品世界;2009年01期
2 ;飞思卡尔惯性传感器增强汽车安全气囊系统灵敏度[J];单片机与嵌入式系统应用;2009年02期
3 周鑫;;飞思卡尔惯性传感器增强汽车安全气囊系统灵敏度[J];电子设计应用;2009年03期
4 ;飞思卡尔惯性传感器 增强汽车安全气囊系统灵敏度[J];电子与电脑;2009年04期
5 ;飞思卡尔惯性传感器增强汽车安全气囊系统灵敏度[J];半导体技术;2009年03期
6 周鑫;;飞思卡尔惯性传感器 增强汽车安全气囊系统灵敏度[J];电子技术应用;2009年01期
7 BOB SCANNELL;;利用MEMS惯性传感器改善控制[J];今日电子;2011年09期
8 ;飞思卡尔凝结30年成功经验Xtrinsic开创智能传感新纪元[J];半导体技术;2010年11期
9 ;飞思卡尔凝结30年成功经验 Xtrinsic开创智能传感新纪元[J];单片机与嵌入式系统应用;2011年01期
10 赵岩;程烘炳;吴训忠;宋桀;;基于MEMS的低成本SINS/GPS组合导航系统研究[J];传感器与微系统;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 杨拥军;徐爱东;郑锋;徐永青;何洪涛;卞玉民;吝海锋;吕树海;罗蓉;邹学锋;;第一部分:微机械惯性仪表研制与应用 硅MEMS惯性传感器研究和开发[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年
2 吴晓进;李文革;;INS系统的发展趋势及其与GPS 的组合应用[A];全国飞机与船舶通信导航学术研讨会论文集(上)[C];2000年
3 赵汝准;赵祚喜;张霖;俞龙;孙道宗;;集成惯性传感器ADIS16355的三轴转台实验与性能分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 苏伟;何晓平;高杨;商顺昌;;几种微机电器件的研究与应用[A];中国惯性技术学会光电技术专业委员会第五次学术交流会暨重庆惯性技术学会第九次学术交流会论文集[C];2002年
5 白彦峥;周泽兵;;高精度静电悬浮加速度计的地面测试方法研究[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
6 王宇;朱欣华;苏岩;;基于MEMS的分布式IMU吊舱姿态测量技术[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
7 张玉祥;李华成;马柳艺;;基于MEMS器件的交互笔运动跟踪研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 苏雁;用智慧改变生活[N];光明日报;2009年
2 成 一;我国的安全气囊技术并不落后[N];中国汽车报;2003年
3 记者 杨念明 通讯员 万霞 傅丽枫;华中科大罗俊教授 新晋中科院院士[N];湖北日报;2009年
4 曹东;我国首颗内置传感器芯片在上海张江诞生[N];中国高新技术产业导报;2009年
5 记者 姜木金;“中国第一动芯”生产基地在丹阳开建[N];镇江日报;2010年
6 记者 过国忠;美新半导体(无锡)公司微纳传感器技术获多项突破[N];科技日报;2010年
7 成 一 张为民 王卫国;撞击中的“温柔”[N];大众科技报;2003年
8 ;用户界面应用还有待发展[N];中国电子报;2009年
9 马涛;智能手机推动MEMS传感器技术发展[N];人民邮电;2009年
10 本报记者 李佳霖;做出尖端的技术 赶超世界一流水平[N];经济日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 刘宗林;电容式微惯性器件设计理论与方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
2 靳文瑞;基于GNSS的多传感器融合实时姿态测量技术研究[D];上海交通大学;2009年
3 刘力;惯性传感器扭摆测试中地面振动和放电金丝的影响研究[D];华中科技大学;2012年
4 王宏;煤矿机器人激光雷达与惯性传感器导航理论及实验研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
5 罗小兵;微惯性流体器件中的流动和传热及其工程应用[D];清华大学;2002年
6 吴文启;基于动态约束分析的激光陀螺惯性测量与姿态参考系统研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈旭光;基于MEMS惯性传感器的运动轨迹重构技术研究[D];电子科技大学;2013年
2 张世哲;基于惯性传感器和WiFi的室内定位系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2012年
3 梁丁;基于MEMS惯性传感器的跌倒检测与预警研究[D];大连理工大学;2012年
4 万庆元;空间惯性传感器的扰动力分析[D];华中科技大学;2007年
5 侯祖贵;基于惯性传感器的人体动作分析与识别[D];哈尔滨工程大学;2013年
6 蹇彪;基于惯性传感器的人体运动姿态三维重构[D];哈尔滨工程大学;2013年
7 李蕾;MEMS惯性传感器在智能遥控系统中的研究与应用[D];中国海洋大学;2012年
8 张磊;基于视觉与惯性传感器的移动机器人环境地图创建方法研究[D];武汉理工大学;2013年
9 刘煜;基于惯性传感器的手机手势识别研究[D];电子科技大学;2012年
10 张育中;异构双腿行走机器人步态模式研究[D];东北大学;2010年
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