声表面波翼伞组提带张力传感器设计

摘要

翼伞属于冲压空气降落伞一类，可以控制飞行的速度和方向，已经成为一种新型的飞行器。随着军事、国防以及民用上对翼伞投送要求的不断提高，新型翼伞的研发越来越迫切，其中一项重要的内容就是对翼伞伞绳张力变化的监控与测量。
　　针对翼伞的开伞、飞行以及着陆等工作过程，张力传感器与接收装置直接连线会破坏翼伞结构的情况，本文采用声表面波传感器实现组提带张力无线无源的测量。张力通过传感器力学结构转变为应变，而应变与声表面波谐振频率有对应关系，通过声表面波频率的变化测量出组提带张力的变化。
　　本文以组提带张力测试为研究对象，应用SolidWorks设计了传感器结构，通过ANSYS软件对传感器受力结构进行仿真，调整和优化相应的结构后制造了传感器实物，并将声表面波谐振器粘贴于应变最明显区域，通过拉力试验机展开实验。实验表明，谐振频率跟随组提带张力的变化呈线性相关。最后，通过重复多次实验，给出了传感器的各项性能指标。
　　本文讨论了传感器保护壳的设计的问题，并着重讨论了附着在保护壳上的共形偶极子天线设计问题，这种天线设计不会对组提带等翼伞原有结构的运动造成阻碍。利用HFSS软件对平面偶极子天线及共形天线进行了设计、仿真和优化，并制作了共形天线实物。最后借助阅读器测试了传感器与天线整体的性能参数。实验表明，传感器与天线连接时能达到无线无源的功能，本文还从原理上提出了增强阅读器接收信号的方案。
　　最后对整个系统的研究工作做了总结和展望，对论文的创新点作了说明，对后续张力传感器无线无源的实现提供参考依据。

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注释表

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究及发展状况

1.3课题研究的目的及意义

1.4本文主要工作和行文结构

第二章 声表面波基础理论

2.1概述

2.2声表面波器件的简介

2.3声表面波器件的分类

2.4声表面波谐振器的等效电路

2.5声表面波传感器的工作原理

2.6本章小结

第三章 翼伞张力传感器的结构设计及仿真

3.1翼伞的组成

3.2无线无源声表面波张力传感器结构设计

3.3仿真结果展示

3.4声表面波频率分析

3.5本章小结

第四章 传感器共形天线的设计与仿真

4.1传感器无线无源的介绍

4.2天线背景知识

4.3天线的设计与仿真

4.4壳体设计

4.5本章小结

第五章 实验结果验证

5.1传感器保护壳制作与天线性能参数的测量

5.2传感器材料的选取及其特性分析

5.3谐振器及外部接口电路

5.4传感器实测数据

5.5传感器的性能指标

5.6天线与传感器整体测试

5.7关于加强阅读器接收信号能力的方案

5.8本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文工作的总结

6.2论文的创新之处

6.3论文工作的展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文