一种湍流微传感器优化设计开题报告

 2023-10-16 08:52:05

1. 研究目的与意义

随着“信息时代”,作为获取信息的手段--传感器技术得到了巨大的进步,它的应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求也是越来越迫切。传感器技术已经成为了判断一个国家科学技术发展的重要标尺之一。所以,全面了解和掌握传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。

湍流是一种普遍的物理现象[1],存在于大气、海洋、陆地和宇宙中。海洋湍流混合是海洋热量、动量和能量转移的重要驱动力,海洋湍流研究对海洋气候预报、深海环流预报、潮汐预报和海洋生态保护具有重要的现实意义。针对当前湍流传感器灵敏度低、成本高、获取湍流矢量信息困难等问题,提出一种基于MEMS技术的纤毛-十字梁湍流传感器用于海洋湍流测量,介绍了MEMS纤毛湍流传感器的工作原理和测量原理。

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2. 研究内容和预期目标

主要研究内容:

(1) 分析湍流微传感器的结构特点和要求,制订总体方案;

(2) 理论分析,建立传感器结构数学模型,计算特征参数;

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3. 研究的方法与步骤

要进行微湍流传感器的仿生设计首先分析湍流传感器的工作原理,进行数学建模再进行有限元分析,其次依靠应变仿真和固有频率仿真得到设计参数,然后分析作用力与湍流之间对工作性能的影响。

通过各种仿真技术确定敏感机构最终尺寸参数,进行纤毛-十字梁的微结构工艺装备,接着分析作用力与压组区关系,得到传感器输出方式。最后需要建成传感器二维湍流敏感机理。

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4. 参考文献

[1]张严.基于MEMS海洋湍流传感器实验研究[J].现代电子技术,2016,39(01):137-139.DOI:10.16652/j.issn.1004-373x.2016.01.036.

[2]许正. 微传感器的传热模拟与湍流间歇性的PIV实验研究[D].华中科技大学,2007.

[3]张文君. MEMS矢量型高分辨率海洋湍流传感器的设计与实现[D].中北大学,2021.DOI:10.27470/d.cnki.ghbgc.2021.000881.

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5. 计划与进度安排

2024.2.18-2024.2.28查阅相关文献资料,撰写开题报告并翻译外文资料;

2024.3.01-2024.3.8分析湍流微传感器的结构特点和要求,制订总体方案;

2023.3.09-2023.3.20 建立数学模型,完成理论分析;

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