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膜片
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'''膜片'''是中国的一个科技名词。
汉字是[[中华]]民族灿烂文化展台上一颗无可取代、熠熠闪光的明珠<ref>[https://www.sohu.com/a/316633117_161835 中国汉字：一字一世界，一笔一乾坤]，搜狐，2019-05-26</ref>。汉字之美，美在庄重典雅，形神兼具。她承载的是中华民族数千年的厚重[[历史]]与灿烂文化<ref>[https://www.sohu.com/na/409127320_120712932 汉字演变简史：中华文化博大精深，从汉字字形看五千年社会变迁]，搜狐，2020-07-22</ref>。她的美，是无与伦比的。
==名词解释==
膜片按行业分：有电声[[行业]]膜片；[[机械]]行业橡胶膜片；过滤隔离行业微孔膜片；光学行业膜片。
机械行业膜片
对于机械行业膜片而言：圆形膜状的弹性敏感元件。当膜片的两面受到不同的压力（或力）的作用时，膜片向压力低的一面应变移动，使其中心产生与压力差成一定关系的位移。膜片的形式主要有平膜片、垂链式膜片和波纹膜片三种。平膜片又可按周边是否固定支撑、中心是否开孔以及膜片区域受力分布状况的不同等分为多种形式，其中最常用的是由周边固定的等截面圆形薄板构成的平膜片。垂链式膜片由靠近边缘处开槽的圆板构成，其弹性应变主要发生在边缘环形槽处，常用这种膜片压缩应变管或柱来达到测压目的。垂链式膜片的硬中心部分在受压移动时接近平移，因此用于电容式传感器或压电式传感器效果较好。波纹膜片压有环状同心波纹。为了增加膜片中心的位移可把两个膜片焊在一起制成膜盒或进一步把数个膜盒串接成膜盒组。
用途
分类广泛：如夹布型膜片、纯橡胶型膜片、金属/橡胶复合型膜片、金属/橡胶/塑料三者复合型膜片等等；
电声行业膜片而言：它的主要作用就是将电流转化为声音信号，如我们常见的“扬声器”等；
过滤隔离行业膜片而言：它实际是由很多微小的纳米微孔组成，起到分离相关介质的作用，如空气净化、水处理净化等行业；
光学行业膜片：它起到光学折射、光学处理等作用；如常见的“太阳能电池板”、“太阳镜膜”、”汽车防爆膜“等等。
压力传感器
光纤压力传感器具有抗辐射、抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、灵敏度高等优点，适合用于工程建设、石油钻井、大型变电设备等高辐射、高电磁干扰、高温高压等极端环境。为了更安全、准确、便捷地获取传感器的压力信息，提高测量精度，需要开发新的材料或进行新的结构设计。微型法布里-珀罗(F-P)压力传感器通常有毛细管结构和膜片结构2种。毛细管结构的压力传感器对压力感知敏感度低，可用于大压强范围的测量，但不适于对精度要求高的微压测量。膜片式法布里-珀罗腔结构理论上可以获得较高的灵敏度，成为最常用的干涉型光纤压力传感器，它具有损耗低、抗干扰、灵敏度高、线性度好、测量精度高、动态范围大等优良特性。为了进一步提高膜片式F-P压力传感器的灵敏度，设计并研制了波纹膜片式光纤 F-P 压力传感器，该传感器灵敏度提高了2个数量级。
传感器的结构分析
压力传感器由波纹膜片、玻璃圆环、光纤法兰盘和光纤插头等构成，其中d波纹膜片即为压力敏感膜。1）将波纹膜片与玻璃圆环的一个端面粘合，使波纹膜片的同心圆圆心与玻璃圆环的圆心重合；2）将玻璃圆环另一端的外壁与光纤法兰盘的凹槽粘结并将外部封装固化；3）将光纤插头旋接于光纤法兰盘，即构成一个压力传感器。光纤插头的端面与波纹膜片的下表面形成法布里-珀罗(F-P)腔。光经光纤垂直入射，一部分被光纤端面反射，另一部分光经过空气腔，被波纹膜片下表面反射，2束光在光纤内部发生干涉。当外界压力发生变化，波纹膜片将发生形变，从而改变 F-P腔的腔长，引起反射谱的相位移动。对反射光谱进行解调，可以得到腔长的大小，从而计算得出作用于波纹膜片上的压力。
传感器在不同压力下的模态分析
设置波纹膜片的参数：工作半径为4600μm，厚度为30μm，波高为60μm，波纹宽度为750μm，杨氏模量为200GPa，泊松比为0.3，材料为316L不锈钢。
仿真计算波纹宽度为500、600、750、1000μm时挠度随压力的变化曲线。在同等压力下，波纹宽度越大，挠度越大。当波纹宽度高于750μm时，压力-挠度曲线的线性度变差。为了得到挠度变化较大且线性度较好的值，选择波纹宽度为750μm的波纹膜片。
仿真计算波高为10~90μm时挠度的变化情况。当波高为30~80μm时，挠度有较高的变化量，在挠度相同、线性度近似的情况下，综合考虑波纹膜片的加工成本，选择波纹高度为60μm的波纹膜片。
利用 CoventorWare 软件进行仿真，设置敏感膜的厚度为30μm，波高为60μm，波纹宽度为750μm。在敏感膜上施加0.1MPa的压力，波纹膜挠度为55μm。
传感器压力测试系统
光纤传感分析仪采用光纤传感分析仪Si720。Si720的光源与探测系统是各自独立的，且具有2个通道，每个通道可以检测100个传感器，全部传感器以5Hz同步扫描，波长分辨率为0.25pm，精度为±1pm。2个通道采用高功率扫描激光器作为光源，输出波长为1510~1590nm，光源输出的光通过一个2×2光纤耦合器被分成强度相等的2束光。一束光被接回到CH2检测通道，作为入射参考光；另一束光传输经过F-P微腔形成干涉信号，再通过光纤耦合器接回到CH1检测通道，作为反射测量光；2束光同时进行扫描并传入计算机。由于波纹膜挠度和压力呈线性关系，因此压力的大小可由对应腔长的变化量来确定。
用YS-2.5型活塞压力计对传感器从0~0.1MPa进行均匀升压，每隔0.01MPa标定一次，25 ℃时，微压传感器的初始腔长为137.11μm，腔长总变化量为51.8μm，并用LabView软件仿真得到传感器的腔长随压力变化曲线 ，Matlab计算得到的腔长拟合方程为L=518.0188P+137.1081，均方根误差为0.9991，传感器精度为1.05%F、S、(F、S、 表示全量程范围)，灵敏度为51802μm/MPa，与仿真结果一致。
迟滞性是反映传感器在正反行程过程中输出-输入曲线的不重合程度的指标。先对压力传感器从0均匀升压至 0.1MPa，再均匀降压至0，可以看出传感器升降压曲线几乎重合，计算得到相对迟滞误差为0.4%，迟滞效应很弱。
==参考文献==
[[Category:800 語言學總論]]