设计一种新型电容式加速度测量仪

设计了一种可测量加速度的变极板间距式的差动电容传感器的测量仪。该测量仪的核心是传感器和测量电路部分:从力学上可以看成是一个质量弹簧阻尼系统。其工作过程为传感器感受力后产生加速度,运动质量块由于惯性力而拉动弹簧产生形变,使两个电容发生变化;测量电路部分,是一差动脉宽调制电路,根据测量上述电容的变化情况,推导出加速度。该测量仪是一种便捷的利用电容测量加速度的仪器。     

电容式微加速度传感器转换电路的设计

电容式微加速度传感器是一种硅微结构加速度传感器，以“叉指”或者“三明治”等方式形成差动电容结构，惯性质量块敏感加速度并转换为电容动极板的位移，差动电容的变化通过激励信号进行调制，经过放大、解调和滤波等处理后，再反馈回电容器的极板上，使电容器动极板始终处于平衡位置；反馈信号同时作为输出，输出信号表征了输入加速度的大小。图1是转换电路的原理图。     

基于平行板电容器的材料表面形貌测量仪

利用平行板电容器的原理设计了材料表面形貌测量仪,将探针与电容器下极板固连,当探针在不平整的样品表面扫描时,两极板间距发生改变而引起电容变化.通过LabVIEW编程控制平移台蛇形移动,用平行板电容器厚度测试电路测量pF量级的电容改变值.两极板初始距离为50～200μm的工作范围内,测量误差稳定在2μm.通过实时捕捉探针的坐标和极板间距的变化量,该测量仪可以绘制出三维曲面图.     

面内位移测量的激光多普勒信号研究

在利用激光多普勒效应进行远距离处固体面内位移测量时，散射光的多普勒信号强度、信噪比及信号质量是位移测量的极重要参量，它们直接影响位移测量的距离和精度。为此研究了激光多普勒差动方法、锁相放大、数字滤波等技术，设计出能获得最好结果的差动光路以及高灵敏度、高Q值的锁相放大器和能重构丢失信号的同态滤波系统等，实现了50m处固体面内位移测量，其最大相对误差可以达到1.5％。     

迈克耳孙干涉仪的数字化设计

使用硅光电晶体三极管作为光干涉条纹传感器,采用变间隙动极板电容传感器代替传统微距测量的设计方案,利用单片机对干涉条纹进行计数并自动测量反射镜的微小位移,实现了迈克耳孙干涉仪的数字化测量.制作了检测系统及电路,完成系统的软件设计.He-Ne激光波长的测量实验结果表明,采用该方案能够缩短测量时间,提高测量精度.     

差动光程差倍增法测量微小位移

基于差动光程差倍增法将微小位移转化为多倍光程差,通过电桥光电转换电路,得到干涉条纹数的变化.采用差动干涉方法,提高了光程改变量与位移量的比例,使微小位移的测量精度提高到亚微米量级.     

基于差动电容传感器和89C51单片机的电子水平仪

针对原有的气泡式水平仪功能存在的不足进行了改进,改进后的仪器采用了变介质差动电容传感器,设计了电容传感器变换电路,将传感器电容的变化转换为信号频率的变化,用89C51单片机对信号进行处理和显示.实验结果表明,该方法制作的电子水平仪系统性能稳定,测量精度可达到0.01 mm/m.     

用示波器测量电解电容器的动态电容值

电解电容器工作时一般都是在极板间加有一定直流电压u的基础上还叠加较小的交流电压u，在此条件下测得的交流电容即为该电容的动态电容测量值．电解电容器的动态测量值可由示波器测出。     

应用共焦显微镜原理测量倾斜工程表面

用基尔霍夫衍射公式分析反射式共焦光路 ,得到了被测件有一定倾斜角度表面的共焦轴向响应理论模型。由菲涅耳衍射近似公式得到的共焦轴向响应特性只是它的理论模型的一个特例。同时 ,对接收端采用差动连接的共焦测量的聚焦瞄准信号进行了分析 ,得到了表面倾斜角对聚焦瞄准信号影响的关系。应用共焦实验系统及差动测量系统对具有不同倾角的块规斜面的轴向响应信号进行了测量。理论模型的数值分析与实验结果相吻合。用差动共焦光学系统作为瞄准传感器、用电容传感器进行位移监测 ,对倾角为 10°的角规的斜面进行测量 ,得到分辨率小于 2 0nm的表面形貌图。     

RLC串联电路暂态过程临界阻尼电阻谐波分析

电感和电容上的交流损耗是引起RLC串联电路临界阻尼过程中临界电阻的实验测量值与理论值偏离的原因。将临界阻尼脉冲电流转换为周期脉冲序列,并展开为三角函数级数。分别以各次谐波电流作用RLC串联电路,测出电感和电容上的平均损耗电阻,以此对临界阻尼电阻的测量值进行修正,使得临界阻尼电阻修正后的测量值与理论值基本一致。     

"RLC串联电路暂态过程的研究"实验中电容系统误差的测量与修正

在"RLC串联电路暂态过程的研究"实验中,由于示波器两测量探头间电容和电容箱"零电容"的存在,导致阻尼振荡周期的理论计算值与实验值之间可能产生非常大的误差.本文通过测量上述两类电容,对周期的理论计算值进行了修正,使之与实验值的相对误差明显减小.     

半导体激光Fabry-Perot干涉波长的微位移测量仪

摘要设计了一种基于Fabry-Perot干涉波长测量仪.这种测量仪使用两个Fabry-Perot干涉腔,其中一个作为测量腔、另一个作为参考腔,测量腔的一个反射面与被测对象安装在一起,参考腔的一个反射面与压电陶瓷安装在一起.根据透射光谱中心波长与其干涉腔长之间的关系,当参考腔与测量腔的透射光谱中心波长完全重合时,对纳米级微位移实现实时测量.光源采用半导体激光器,可获得所需要的波长值和波长变化范围.实验结果表明,这种测量仪测量误差不大于1.5 nm,该精度可以满足精密机械加工、光电子和微电子加工以及纳米级测量技术等领域的精度要求.     

示波谐振法测电容的研究

示波谐振法测量电容就是用示波器观察RLC串联电路的谐振现象来确定待测电容的值,是测量电容的一种简便方法.理论和实验研究表明,测量灵敏度对测量结果影响较大,电路中标准电感L和标准电阻R的取值对电路灵敏度有较大影响,而电路灵敏度引入的测量不确定度,对测量结果总不确定度影响较大.当L和R的取值使Q≥3时,电路灵敏度已足够高,一般已满足测量的要求.     

超导量子器件片上皮法电容的制备及测量

片上集成电容是超导量子芯片上的核心器件，其数值一般在百飞法(fF)至皮法(pF)范围.采用常规微纳加工技术在蓝宝石基片上制备了铌-氧化硅-铝(Nb/SiO₂/Al)平行板电容.利用刻蚀工艺制备了平行板电容器的下极板Nb,利用剥离工艺制备平行板电容器的上极板Al和介电层SiO₂.室温下利用锁相放大原理和桥式电路原理测定电容大小，两种方法测定电容值基本一致，表明锁相放大原理测试pF级电容的可靠性.利用该电容与铝基约瑟夫森结组成谐振器，制备了中心频率位于4.35 GHz的约瑟夫森参量放大器.在稀释制冷机中10 mK温度下测定直流偏置谐振器的磁通-频率相位图，拟合数据获得的电容值与室温测定电容值接近，表明在mK、GHz条件下工作的片上集成电容可在室温、kHz条件下测定其数值大小.     

Vernier型光子计数探测器阳极电容仿真与试验研究

根据Vernier型光子技术探测器的工作原理, 论述了电子云质心解码与阳极面板形成的微小极间电容和电路前端噪声有着密切的关系; 根据泊松方程, 建立了Vernier阳极的数学模型. 利用有限元软件ANSYS计算出同面多电极不规则图形的电容值与极间电容值, 解决了如何计算不规则形状电容值的问题; 利用皮秒激光器在镀有金膜的石英基底上刻蚀出与仿真参数一致的Vernier型阳极, 并测量其电容值. 将测量电容值与仿真值进行比较, 验证了建立模型的正确性, 优化了Vernier阳极的设计参数.     

RLC串联电路暂态过程时间常数的测量与修正

本文分析了RLC串联电路暂态过程时间常数τ的实验测量值与理论值偏差的原因,以频率为振荡频率的正弦波代替欠阻尼振荡波,测出电路电容和电感上的损耗电阻,对时间常数的理论值进行修正,可使τ的理论修正值与实验测量值基本吻合。     

RLC串联电路暂态过程衰减系数的能损法修正

分析了RLC串联电路欠阻尼振荡衰减系数的实验测量值与理论值存在偏差的原因.以振荡衰减的实验波形为基础,建立响应波形的数学表达式,推导出电路电容和电感上的损耗电阻,对衰减系数的理论值进行修正,可使衰减系数理论修正值与实验测量值基本一致.     

电阻箱R对串联谐振电路中Q 值测量精度的影响

串联谐振电路在交流电压作用下, 电感箱和电容箱存在损耗电阻, 而通过对串联电路中电阻箱的阻值 R的选择, 可以降低电感箱和电容箱损耗电阻对Q值测量的影响, 从而提高Q值测量的精确度, 甚至在较高频率的 串联谐振电路里也可使Q值测量值和准确值的百分误差E( Q)低于1%     

电阻箱R对串联谐振电路中Q 值测量精度的影响

串联谐振电路在交流电压作用下, 电感箱和电容箱存在损耗电阻, 而通过对串联电路中电阻箱的阻值 R的选择, 可以降低电感箱和电容箱损耗电阻对Q值测量的影响, 从而提高Q值测量的精确度, 甚至在较高频率的 串联谐振电路里也可使Q值测量值和准确值的百分误差E( Q)低于1%     

杨氏模量实验的改进

杨氏模量测定实验的关键是对钢丝微小伸长量的测量,利用差动电容传感器将微小伸长量变换为电量,研究得出,微小伸长量与电路输出的电压成线性关系,利用模拟实验,测出理论计算与实验数据之间符合的非常好,这种测量方法还可以利用计算机对数据进行处理。