光波导型触觉传感系统中的有限元分析

触觉传感作为机器人的主要传感方式之一已超来越受到人们的广泛关注,而三向力触觉传感器则是机器人研究中一个必不可少的因素。作者利用有限元分析法针对一种新型光波导三向力触觉传感系统,进行了一系列的模拟仿真实验和理论探讨,从而论证了该系统的可靠性。     

新型三维力觉传感器的设计与分析

提出了一种基于PVDF膜的新型三向力触觉传感技术,阐述了触觉传感头的设计思想和基本结构,并从原理上进行了分析,得到了计算空间三向力的公式,为实现新型的能用于智能机器人触觉的力传感系统打下了基础。     

双层介质加载等离子体微环的高灵敏生物传感

为了提高介质加载表面等离子体的传输距离,提出了基于双层介质加载的表面等离子体波导结构。利用有限元方法研究了介质加载的表面等离子体波导的模场分布及传输特性,并对其传感应用的波导灵敏度进行了分析。研究表明, 当低折射率介质厚度占波导总厚度的33%时,传输距离是单层介质加载表面等离子体波导的2.4倍。利用该波导结构组成的微环谐振腔被用于生物传感研究,其传感特性分析表明,传感灵敏度为411 nm/RIU,检测极限为1.210-5 RIU。双层混合介质加载表面等离子体波导的设计和研究为其进行无标记生物传感应用提供了有价值的指导。     

一种高分辨率触觉指纹传感器

本文描述了一种基于光的全内反射（ＴＩＲ）原理，用光学玻璃作为波导极，在其上覆盖一层深色弹性膜的触觉指纹传感器。该传感器具有一般刚性波导板触觉传感器的高分辨率特点；耐用性好，成本低，能够清晰地获取人的手指纹理，非常适合用作自动指纹识别系统中的指纹读取仪。     

动态触觉传感中速度的求解方法

提出了利用触觉传感器动态触摸物体表面时产生的信号求触摸速度的方法。该方法利用不同深度的触觉传感单元垂直采样信号，并对信号的时－空频率特性分析，从而求出速度，仿真结果表明，该方法可以对一定范围内的速度较精确地测量。     

铌酸锂晶体波导散斑温度传感器的研究

采用飞秒激光直写技术在铌酸锂晶体中写入圆柱形包层光波导,利用激光在波导中传输所产生的散斑,基于平均散斑强度变化算法实现了对外界温度的传感,并验证了波导芯径对传感灵敏度的影响。实验证明,该传感器对温度的传感精度可达0.05℃,其动态范围可达20℃,且芯径为60μm的光波导较30μm光波导的传感灵敏度更高。该方案凭借晶体波导几何尺寸的特征,有效减小了传感系统的体积,并进一步拓展了晶体波导在集成光学系统中的应用。     

利用SOI材料提高触觉传感阵列的性能

利用半导体材料、平面工艺和微机械加工研制触觉传感器是当前触觉传感器研究开发的一个重要方面,其中硅膜片电容式触觉传感阵列则是在研究中被广泛采用的结构.然而,触觉传感阵列的性能常受到微机械加工精度的限制.为了提高电容式触觉传感阵列的性能,本工作以SOI材料中异质结界面作为深槽腐蚀中腐蚀自停止界面,以提高硅膜片的表面平整度和厚度均匀性.在此基础上研制了 16×16硅膜片电容式触觉传感阵列,得到了较好的结果.     

动态触觉传感顺速度的求解方法

提出了利用触觉传感器动态触摸物体表面时产生的信号求触摸速度的方法。该方法利用不同深度的触觉传感单元垂直采样信号，并对停号的时－空频率特性分析，从而求出速度。仿真结果表明，该方法可以对一定范围内的速度较精确地测量。     

基于Bayes估计的机器人触觉传感器信号数据融合

针对触觉传感器不同触觉组单元获得的物体表面轮廓图像，设计了中心式数据融合结构，全局融合算法采用Bayes估计，有效地避免了单一触觉组单元不确定性误差的影响，提高物体表面轮廓数据测量和图像重构的精度，对触觉传感系统整体性能的提高有重要意义。     

一种监测钢筋腐蚀的光波导传感方法

本文提出一种用于混凝土结构钢筋腐蚀监测的光波导传感方案,该方案基于用金属膜层局部取代光波导的介质包层,构成腐蚀敏感膜,从而获取金属腐蚀信息。本文依据波导理论定性分析了该方案的腐蚀传感原理,提出了在光纤表面形成与钢筋材料相同的ＦｅＣ合金膜的电化学镀膜方法,通过引入化学镀银夹层充当电镀负极,解决了光纤与ＦｅＣ合金亲和性差的问题。在平板波导材料上研究了电化学镀膜工艺,并研制出含有Ａｇ 夹层的Ｆｅ－ Ｃ合金膜层的光纤腐蚀传感器,用多种加速腐蚀介质评价了该传感器的腐蚀传感特性,结果证实了所提传感方案的可行性。