气流式水平姿态传感器的敏感机制解析与有限元仿真

本文档深入探讨了"气流式水平姿态传感器的敏感机理"，发表于2009年9月的东南大学学报自然科学版。作者通过对二维密闭腔中的气流流动进行详细分析，利用ANSYS-FLOTRAN-CFD软件进行数值模拟，展示了这种传感器的工作原理。当腔体处于水平状态时，腔内两个热源产生的对流场使得气流速度相等，导致两热电阻丝上的电流平衡，因此电桥电路输出为零，保持了传感器的静默状态。然而，当腔体倾斜时，由于热源分布不均，气流速度差异逐渐增大，这直接影响到通过热电阻丝的电流差，进而驱动电桥电路产生一个与倾斜角度成比例的电压信号。这个电压信号就是传感器感知倾斜角度的关键，体现了其敏感机理。 作者通过有限元方法对这一过程进行了精确计算，包括模型构建、网格划分、荷载施加以及求解对流场，以定量地描述热源倾斜如何影响气流速度，从而影响电阻丝电流和电桥输出。这种方法为气流式水平姿态传感器的设计优化提供了强大的工具，因为它能够预测和控制传感器在不同倾斜条件下的性能，确保其在各种应用环境中的稳定性和准确性。 总结来说，本论文揭示了气流式水平姿态传感器如何利用气体对流的特性来测量和响应倾斜角度，并展示了有限元方法在模拟和优化这类传感器中的关键作用。这对于理解此类传感器的工作原理，以及在实际工程设计中优化其性能具有重要意义。