传感器温度场零干扰设计.pdfVIP

第24卷 第 3期 传 感 技 术 学 报 Vo1．24 No．3 2011年 3月 CHINESEJOURNALOF SENSORSAND ACTUATORS Mar．2Ol1 Non．InterferingDesignofTemperatureFieldonSensor L／UYingwei ，QIAOYingjie，ZHANGHongquan ，1．CollgeofMaterialsScience＆Engineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China； 、 ＼2．The49thResearchlnstitueofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Harbin150001，China] Abstract：Thesensitivity ofsensorand theaccuracy ofitsoutputsignalwereaffectedby thermalinterference betweendetectingandcompensatingcomponentsOffasensor．Toavoidtheinterference，theoptimizationdesignof sensorhasbeencarrled6ut0nabasisofthermalanalysisoftemperaturefieldsonthesensorwhichwerecalculated byFiniteElementMethod．Theresultsshow thatthetherma1interferencecanbesignificantlyreducedthroughthe modificationofbaseboardOilthesensorbyaddingheatinsulationslotsandenhancingdirectionalheatdispersion． Keywords：sensor；thermalanalysis；FEM ；ANSYS EEACC：7230；7320R doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．03．007 传感器温度场零干扰设计 术 刘英伟 ，乔英杰 ，张洪泉 ，1．哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，哈尔滨 150001；、 I2．中电集团49所，哈尔滨 150001 ／ 摘 要：传感器的检测元件和补偿元件在工作时存在温度干扰问题。温度干扰会降低传感器的灵敏度，影响输出信号的准 确性。为解决这一问题，采用有限元方法对传感器温度场进行了分析，根据分析结果进行优化设计：改变基板结构，增加隔热 槽 ，加强定向散热。然后，根据改进后方案重新建立有限元模型进行模拟，结果表明，元件间温度干扰大大减少，证明新方案 是可行的。 关键词 ：传感器；热分析；有限元；ANSYS； 中图分类号 ：TP212．1 文献标识码 ：A 文章编号 ：1004-1699(2011)03-0346-04 接触燃烧式传感器用于检测煤矿井下可燃性气 因此须用 电源将 加热到一定的工作温度下，如 体的浓度 ，当浓度达到一定临界值时，探测器发出警 图3所示(图中尺寸单位为毫米)。图2中R 作为 报，以保证井下安全。图1为传感器工作电路简图。 补偿元件 ，必须和R 处于相 同的工作条件下，即R2 电阻尼 是气体检测元件，上面浸涂了催化剂，可以和 也必须加热到同样 的温度。 气体发生化学反应，：为补偿元件 ，用于消除各种不 良因素对输出信号的干扰 ； 和 构成电路的基本 电压部分。其中 、 和 均不与气体反应。 图2 检测元件与补偿元件 图1 传感器工作