湿度传感器电阻和电容分量测量方法的研究

高分子电阻型湿度传感器是一种有着广泛应用前景的新型湿度传感器，研究表明，对非纯电阻型湿敏元件，可将其等效为一电阻与电容的串联模型。文中提出了测量湿度传感器等效电路中的电阻分量只和电容分量C的实用方法，并介绍了该方法的工作原理，它是一种由传感器、标准电阻和运算放大器构成的负反馈电路。实验结果表明，该测量方法可用于精确测量湿度传感器的电阻及电容分量。     

基于STM32F4在线红外气体分析仪研究与开发

通过对常见气体检测原理的对比性分析,选定基于红外吸收光谱法的气体传感器作为仪器的核心检测部件。利用模块化设计思想,把仪器分为气体传感器、微控制器、数据传输、人机交互、I/O接口等5个组成部分。搭建硬件测试电路并对测温电路采用标准电阻箱标定、对传感器通入零气进行零点校准。分别对仪器进行温度与流量实验,准确性、重复性、稳定性等性能测试,以及通信测试。测试结果表明仪器性能稳定,环境适应性强,仪器精度符合工业仪表标准,具有较高的实用性。     

调幅式电容位移传感器的峰值检波电路设计

针对调幅式电容位移传感器解调过程中由系统不确定相移导致的信号解调不准确问题,提出了一种基于改进的峰值保持电路的调幅式电容位移传感测量方法。首先,分析了调幅式电容位移传感器及其检测电路的工作原理,在研究调幅信号附加相移产生机理的基础上,提出了延迟反馈式峰值保持电路,用以去除附加相移对峰值解调的影响。然后,设计并制作了调幅式电容位移传感器,并对其各个性能指标进行了测试。最后,对实验结果和误差进行了分析。实验显示,提出的峰值保持电路的输出线性度优于0.05%,制作的传感器在0～25μm内数据测量稳定性优于10nm/30min,传感器测量偏差最大值为36nm。结果表明,采用延迟反馈型峰值保持电路有效地解决了系统不确定相移带来的峰值检波不准确的问题,所制作的电容传感器满足了高精度测量的要求。     

土样含水量快速测定传感技术研究

土壤含水量的速测受土壤电导和土壤类型等诸多因素的影响，如何确保测试精度是实现土壤含水量速测的关键。首先分析了土壤含水量速测传统方法存在的问题，并从低成本快速测试的目标出发提出了实现土样含水量测试的电容传感技术、传感器结构和原理，并给出了传感器的信号检测处理电路。使用速测技术设计而成的测定仪器测试结果与常规烘干称重法对比，其精度达到土样含水量测定的要求。     

3种型号湿敏电容传感器温度和迟滞特性的分析比较

为掌握目前气象行业使用的湿敏电容湿度传感器的测量准确度、迟滞误差、温度系数等测量特性,文章对3种不同型号的湿度传感器进行了测试,对不同温度点下传感器的相对湿度测量示值误差和迟滞误差进行了分析和比较,测试和分析结果表明不同传感器的温度和迟滞特性有较大的差异。其分析比较的结果对湿度传感器的选择和使用具有参考价值。     

基于数字式电容检测的机油品质传感器

针对汽车机油更换周期的问题,设计了一种基于介电常数变化的机油品质检测传感器,通过测量电容值来反映机油的介电常数。传感器采用圆柱型电容结构,并以数字电容芯片AD7745和STC12C5A60S2单片机设计的处理电路实现对电容的快速、准确测量。污油和净油按不同比例混合后获得的样品用于传感器性能测试,并将试验数据与AH2500A型电容电桥的同步测试数据进行对比。结果显示,传感器测量的电容值与标准仪器的结果基本吻合,误差不超过±0.2%,且电容值与污油比例之间具有置信度为0.989 7的线性关系。     

原油含水率检测电路的设计

在介绍CAV424测量原理和变介电常数型电容传感器工作原理的基础上,设计了一种基于CAV424的电容传感器原油含水率检测电路.测量时,CAV424将电容变化量转换成差动电压信号,送给差动放大器INA101放大后形成与含水率对应的输出电压.通过试验表明:检测电路测量原油含水率与蒸馏水法测量值的差值在5%以内,较好地克服了电容法测量时调理电路易受寄生电容和环境变化影响的问题,具有测量准确度高,测量速度快,显示直观,安装使用简单,价格低廉,操作方便的特点.     

CMOS集成电容湿度传感器

CMOS集成湿度传感器是利用MEMS技术基于CMOS工艺的新型传感器，将传感器结构与接口电路集成在同一块片子上，具有体积小，价廉、可靠性高等优点，利于批量生产和系统集成。主要介绍了湿度传感器的工作原理和一些常用感湿介质，如多孔硅、聚酰亚胺、空气的感湿特性，比较了几种流行的湿度传感器结构以及接口信号处理电路像开关电容电路、多谐振荡电路之间的优缺点。最后给出了微系统集成的概念，并对CMOS集成湿度传感器的应用前景进行了展望。     

基于开关电容的电容传感器接口电路设计与测试

电容传感器已广泛应用于压力、压差、位移、加速度、振动等非电量的精密测量,参比电容传感器有望用于气固两相流测量等领域,而接口电路是电容传感器应用中的核心和关键技术。基于开关电容原理开发的电容传感器接口电路,从原理上消除了电路中寄生电容的影响和直流偏移,使得电容传感器的应用更加广泛。在活塞式压力校验台上,对开关电容接口电路进行了性能测试。结果表明,开关电容接口电路迟滞误差为0.84%,非线性误差为1.33%,重复性误差为1.20%,可应用于参比电容传感器测量系统。     

基于MEMS传感器的无线传感网络节点的硬件设计

为了解决对建筑物的结构健康安全监测进行在线监测的问题,采用微机电系统(MEMS)技术和无线传感器网络技术相结合的方法,提出了一种基于磁驱动增大检测电流的新型电容式加速度传感器结构,介绍了其工作原理,并设计了该传感器的电容检测电路,在ANSYS仿真软件上对传感器性能进行了评价,在Multisim上对检测电路进行了模拟仿真;仿真结果表明,该传感器可以检测三维加速度信号,静态灵敏度可达0.558μm/g,动态测量范围为10 g,电路实际输出与仿真结果相符,符合要求;在节点整体方案设计中以低功耗的MSP430F1611作为控制MCU,以CC2430芯片实现无线收发,配合周围接口电路实现了位移信号的监测功能;采用片内温度传感器对节点进行了测试。测试结果表明,该节点能够完成监测,满足设计要求。     

高精度电压气象信号产生电路设计

针对电压型气象传感器（湿度传感器HMP45D、辐射传感器TBQ-2B和气压传感器PTB220）输出信号的特点,以低功耗处理器、新型DAC、低失调电压的信号调理电路为核心,设计了一种可程控的高精度电压气象信号产生电路,模拟传感器的输出信号,为自动站采集器的故障判断和检定提供标准的气象信号源。设计上分别采用总线隔离技术、电源隔离技术和软件补偿等措施,提高了模拟信号的精度。测试表明：该电路工作稳定,输出电压精度高,误差小于10μV。     

高分子湿度传感器的研制

通过对湿敏材料—聚酰亚胺（PI）的湿敏机理的分析，设计了高分子电容式湿度传感器的芯片结构，并对其制作工艺进行了详细讨论。在此基础上，对传感器变送电路进行了研究，设计了以双时基电路为主的信号处理电路，并最终制备出了输出电压随环境相对湿度线性变化的湿度传感器。对湿度传感器的湿敏特性的测试表明：在1．82％～91．04％RH范围内，带湿度处理电路的湿度传感器输出的信号与环境的相对湿度成线性变化，电路能对湿度电容输出电容量进行放大。     

磁栅式防水数显卡尺的设计

针对电容传感器对介质介电常数敏感,无法工作在液体环境下的缺点,提出了一种基于磁敏电阻的的栅式位移传感器设计方案,并设计了相应的位移传感器,给出了相关电路结构和机械结构,实现了电路集成。经理论和实验证明:该传感器具有较高的测量灵敏度和分辨率、较大的测量范围以及良好的防水性能。     

石墨烯-聚合物柔性电容传感器制备及性能研究

为了研究不同微结构对柔性电容式压力传感器性能的影响,采用成本较低的旋涂技术制备了无微结构、单层微结构和双层咬合微结构的柔性电容式压力传感器。通过对三种传感器进行测试试验,对比分析了具有不同微结构传感器的灵敏度,同时,对具有单层砂纸微结构传感器的响应特性、重复特性和迟滞特性进行了测试分析。试验结果表明,在20 kPa的载荷下,具有单层砂纸结构的柔性电容式压力传感器相较于其他两种传感器具有较高的灵敏度,在0～4 kPa的压力范围内灵敏度为0.451 kPa-1,4～6 kPa压力范围内灵敏度为0.14 kPa-1,6～25 kPa压力范围内灵敏度为0.03 kPa-1。制备的传感器具有较强的响应特性、良好的恢复性和稳定性,能够适应柔性可穿戴电子器件的应用需求。     

采用虚拟仪器技术的湿度传感器测试系统

为满足湿度传感器生产的需要,采用虚拟仪器技术设计了电容式湿度传感器测试系统。该测试系统由湿度源、信号采集系统及计算机组成,可以同时对30-100个湿度传感器的电容值和Q值进行测量,使湿度传感器测试实现了智能化、自动化。     

铁路大型养路机械信号干扰与抑制方法研究

为抑制对讲机高频载波信号对铁路大型养路机械传感器信号的干扰,通过使用高频示波器采集干扰信号并对电感式开/关量传感器的工作原理进行分析,同时运用仿真软件对高频干扰信号与传感器内部的LC振荡电路进行仿真;通过仿真分析发现高频干扰信号与传感器电源信号相叠加影响了LC振荡电路的正常起振;并在π型电源滤波电路的基础上通过仿真计算结合现场试验的方法找到合适的滤波电感值,最终消除了高频干扰对传感器的影响使传感器工作正常。     

用掺杂法改进碳纳米管气敏传感器的机理

碳纳米管气敏传感器在敏感性、选择性、操纵性等性能上，远胜于传统的金属氧化物膜传感器。但由于受本征碳纳米管(纯净碳纳米管)吸附能力的限制，碳纳米管气敏传感器能检测的气体种类很少。斯坦福大学的Shu Peng等人的实验发现，掺杂了B、N原子的碳纳米管第一次成功地检测出了CO和H2O分子。在详细阐述碳纳米管传感器工作机理的基础上，用半导体杂质理论和离子对吸附模型对这一最新实验结果作出理论解释。这种掺杂方法，很有可能从根本上解决碳纳米管气敏传感器检测范围小的问题。     

An integrated sensor for pressure, temperature, and relative humidity based on MEMS technology

This paper presents an integrated multifunctional sensor based on MEMS technology, which can be used or embedded in mobile devices for environmental monitoring. An absolute pressure sensor, a temperature sensor and a humidity sensor are integrated in one silicon chip of which the size is 5 mmX 5 mm. The pressure sensor uses a bulk-micromachined diaphragm structure with the piezoresistors. For temperature sensing, a silicon temperature sensor based on the spreading-resistance principle is designed and fabricated. The humidity sensor is a capacitive humidity sensor which has the polyimide film and interdigitated capacitance electrodes. The different piezoresistive orientation is used for the pressure and temperature sensor to avoid the interference between sensors. Each sensor shows good sensor characteristics except for the humidity sensor. However, the linearity and hysteresis of the humidity sensor can be improved by selecting the proper polymer materials and structures.     

新型运载火箭中电容式液位传感器接口专用集成电路

为了提高新型航天运载火箭中电容式液位传感器系统的电容检测性能,设计了一款适用于航天运载火箭中电容式液位传感器的接口专用集成电路(Application Specitic Integrated Circuit,ASIC)芯片。首先,完成了整体电路的系统级设计,实现了对电容式液位传感器输出电容的线性检测,将传感器输出电容量转化为与之呈线性关系的电压量输出。然后,对接口ASIC芯片的线性度、噪声特性和温度环境适应性进行了理论分析与研究。最后,采用0.5μm CMOS工艺完成接口ASIC的流片,并进行了芯片的性能测试。实际测试结果显示,芯片电容检测非线性为0.005%,输出噪声密度3.7aF/Hz~(1/2)(待测电容40pF),电容测量稳定性7.4×10-5 pF(参考电容40pF,待测电容40pF,1σ,1h),输出零位温度系数4.5μV/℃。测试结果证明,该接口ASIC的电容检测性能已经达到国外最高性能的电容式液位传感器液位测量芯片的水准,可以广泛应用到多种电容式检测传感器中。