光纤压差传感器

本文研究的一种实用的光纤压差传感器,通过共光源双膜片结构保证了稳定性,采用波纹膜片得到较高灵敏度.该传感器已用于充压检漏系统,其灵敏度达到56050mV/MPa.零漂小于0.1mV/h,热灵敏度漂移为0.013%/℃.     

ZnO压电薄膜声传感器的有限元分析

阐述了ZnO压电薄膜声传感器的结构和工作原理,并用ANSYS 9.0对压电薄膜声传感器进行了静态分析、模态分析和谐响应分析。通过静态分析,得到压电薄膜声传感器的灵敏度为16.4 mV/Pa;模态分析得出了传感器的第一阶固有频率为12.379 kHz;谐响应分析则获得感应电压与动态外力频率之间的关系。这些分析为此类声传感器的设计提供了理论依据。     

绝压式BESOI负压传感器研制

采取BESOI技术形成带真空腔的绝压式结构,利用凸型梁使形变膜的应力放大,研制出在电源电压5V时,具有输出灵敏度为257.4mV/10~5Pa的绝压式负压传感器芯片.其非线性度约0.1%,未加负压时,输出电压的温漂约400×10~(-6)/℃(FS).     

基于驱动电流的水下热敏剪应力微传感器灵敏度研究

驱动电流是热敏式剪应力微传感器的一个重要参数。增大驱动电流可以提高传感器的灵敏度,但传感器的安全工作温度又限制了驱动电流的增大。研究了如何基于驱动电流来最大程度地提高传感器灵敏度。从理论上分析了传感器灵敏度随剪应力输入的变化规律。通过静水中的I-V特性测试实验,确定了传感器在水下工作的最大允许驱动电流。通过电压—剪应力特性测试实验,验证了传感器灵敏度与驱动电流的关系,得到了传感器在最大允许驱动电流激励下的灵敏度。研究,发现最大允许驱动电流可以使传感器在剪应力为0.2Pa时的灵敏度达到23.8mV/Pa。     

微米纳米学会推荐-基于电学修正多晶硅纳米薄膜的压力传感器

为了进一步提高多晶硅纳米薄膜压力传感器的性能,本文使用80nm厚度的多晶硅纳米薄膜作为压力传感器的压敏电阻,设计制作了一款压力传感器。压力传感器制备封装完毕后,利用电学修正技术使多晶硅纳米薄膜压敏电阻更精确地匹配。本文对压力传感器的制备流程进行了完整描述,在25℃至200℃的温度范围内,测试了压力传感器的性能。压力传感器的满量程为0.6MPa,在25℃和200℃时,灵敏度分别为22.19mV/V/MPa和18.30mV/V/MPa;在没有外界补偿的情况下,灵敏度的温度系数约为?0.10%/℃。在25℃和200℃时,失调分别是1.653mV和1.615mV, 失调的温度系数约为?0.013%/℃. 由于电学修正多晶硅纳米薄膜具有良好的压阻特性和温度稳定性,压力传感器表现出较好的性能。     

圆形振动膜硅微电容传声器

硅微传声器是一种用MEMS技术制造的、将声信号转换为电信号的声学传感器.该传声器只需五次光刻工艺即可制作完成,其灵敏度在偏置电压为9V时可达15mV/Pa左右,在100Hz～18kHz的范围内的频率响应也较平坦.     

差动式光纤布拉格光栅渗压传感器的研究

为了对土壤中渗透水压力进行精确测量,根据波纹管的压力传感特性,以及等强度悬臂梁与光纤Bragg光栅的应变传感特性,设计了一种差动式光纤布拉格光栅(FBG)渗压传感器。传感器通过土壤渗透水压力推动波纹管轴向应变转化成等强度悬臂梁挠度变化,进而转化成FBG轴向应变。通过测量FBG中心波长的变化获得压力值,利用差动式结构降低了环境温度变化带来的影响。在常温条件下进行标定试验,得出升压过程中传感器的渗压灵敏度约为11.96 pm/k Pa,线性度为1.3%,重复性为2.9%;降压过程中传感器的渗压灵敏度约为10.56 pm/k Pa,线性度为4.6%,重复性为1.9%;环境温度变化对测量结果影响小于1%。试验结果表明,该光纤光栅渗压传感器能够对小量程范围内的渗压进行准确测量,同时可以通过改变波纹管及等强度梁参数将其推广到大量程的测量。     

TPMS硅基压阻式压力传感器的研制

:轮胎压力监测系统(TPMS)对压力传感器越来越大的市场需求使得这类传感器再次成为一个研究热点.商业领域对新一代压力传感器的要求是小尺寸、高性能、低价格,针对在30 μm厚度的硅杯方形薄膜上采用新型折线形状和位置的压敏电阻,设计并制作了一系列压阻式压力传感器.分析和讨论了膜的面积、电阻形状和位置等参数对压力传感器的灵敏度和线性度的影响.测试得到1000 kPa量程下边长为370μm的压力传感器灵敏度和线性度分别为15.5 mV/V·FS、0.012%/FS;边长为470μm的传感器的灵敏度和线性度分别为32.2 mV/V·FS、0.078%/FS,满足TPMS应用标准.这种器件体积小、成品率高,灵敏度和线性度均得到提高,也可用于医学、航空等其他领域.     

反射强度调制式光纤声音传感器优化设计与研究

反射强度调制式光纤声音传感器具有结构简单、灵敏度高、抗电磁场和射频干扰等优点。对反射式光纤声音传感器膜片的振动特性进行了理论推导和有限元分析,得出振动膜片几何参数和振动特性之间的关系及其膜片的设计方法。设计了结构简单的传感器探头,并以1310 nm波长的激光器为光源研制了光纤声音传感器。对所研制的光纤声音传感器进行了实验研究,实验测得传感器的频响为350 Hz~7.5 kHz;灵敏度为416.7mV/Pa。     

铁基非晶合金整体磁芯轴向拉压型测力传感器的研究与设计

将铁基非晶态合金薄带缠绕成圆柱型应力敏感磁芯,基于压磁效应,使同一传感器实现既能测量拉力,又能测量压力.介绍了传感器的结构和原理,推导出传感器的输出特性方程.通过拉伸和压缩试验,分析了传感器的最佳激磁磁场强度、静态特性以及温度特性.试验数据显示,传感器测量拉伸和压缩载荷时,最大非线性误差分别为0.41％F.S和1.12％F.S,重复性误差分别为0.86％F.S和0.85％F.S,平均灵敏度为0.71 mV/kN和1.16 mV/kN.     

Measurement of wireless pressure sensors fabricated in high temperature co-fired ceramic MEMS technology

High temperature co-fired ceramics (HTCCs) have wide applications with stable mechanical properties, but they have not yet been used to fabricate sensors. By introducing the wireless telemetric sensor system and ceramic structure embedding a pressure-deformable cavity, the designed sensors made from HTCC materials (zirconia and 96% alumina) are fabricated, and their capacities for the pressure measurement are tested using a wireless interrogation method. Using the fabricated sensor, a study is conducted to measure the atmospheric pressure in a sealed vessel. The experimental sensitivity of the device is 2 Hz/Pa of zirconia and 1.08 Hz/Pa of alumina below 0.5 MPa with a readout distance of 2.5 cm. The described sensor technology can be applied for monitoring of atmospheric pressure to evaluate important component parameters in harsh environments.     

音叉式石英晶体微差压传感器

简要介绍了一种测量范围为－２０～２００Ｐａ,准确度为０．１％ＦＳ,工作温度为－５０～８５℃的音叉式石英晶体微差压传感器的设计和制作原理。和其它形式的微差压传感器比较,它具有灵敏度高,稳定性好,输出频率信号等特点,广泛用于差压、流量等参数测量。     

A MEMS surface fence for wall shear stress measurement with high sensitivity

In this paper, an optimized micro-fabricated surface fence with high sensitivity is presented for measurement of wall shear stress. In order to improve the bending stress and thereby enhance the sensitivity of the sensor, the cantilever structure of sensor (the sensing element) is designed and optimized by optimization analysis and orthogonal experimental design. Several sensors are fabricated using the micromachining technology with the sensing element having a width of 5 mm, a thickness of 20 μm and a height of either 2,200 or 1,700 μm. Calibration against a Preston Tube over a range of approximately ±0.7 Pa demonstrates that the sensors have sensitivity extended up to 2.3 mV/(V·Pa), at least 13 % improvement in sensitivity compared to the previous MEMS surface fence with the same thickness of sensing element. The paper also introduces an acoustic excitation method to detect the resonant frequency of the MEMS surface fence, which features a very little deviation compared with the modal FE-analysis.     

表面微机械MEMS温度传感器研究

提出一种基于表面微机械工艺的MEMS温度传感器,其基本原理是：由于材料热膨胀系数的差异,复合悬臂梁在热应力作用下发生弯曲,进而影响压阻单元中的应力分布,压阻变化通过惠斯登电桥读出,由电桥输出电压变化表征温度的变化。相比于其他温度传感器,这种微机械温度传感器的灵敏度高、尺寸小、精度高。针对提出的温度传感器结构,文中给出了传感器的设计原理、制备工艺以及信号检测电路的设计。经测试,传感器的灵敏度为9.2 mV/℃,具有良好的稳定性。     

面向食品质量检测的低功耗射频pH传感器设计

设计了一个检测食品质量的由两片纽扣电池供电、可持续工作30天左右的低功耗射频pH传感器.此传感器由一个由氧化铱(IrOx)电极和氯化银(AgCl)参比电极组成的pH电极、电压转换频率电路和无线通信电路三部分组成.电压转换频率电路将pH电极产生的灵敏度为-49.6 mV/pH的电压转换成灵敏度为-4.073 kHz/pH的频率信号,然后无线通信电路将频率信号调制后传送到阅读器.本文中用此传感器对储藏在5℃下的猪肉持续监测200 h,对储藏在30℃下的牛奶持续监测26 h,实验结果证明射频pH传感器可以用于食品pH随食品质量变化而变化的食品质量检测.射频pH传感器和阅读器系统可以实现准确、方便、长期的无线食品质量检测.     

不同频率激励信号下土壤水分传感器性能试验

激励信号频率是影响高频电容式土壤水分传感器性能的重要因素。利用去离子水和2—异丙氧基乙醇(2—isoproxyethanol)或二氧六环(dioxane)2种溶液混合,配制了一系列等效土壤体积含水率为0.9%~51.8%的待测介电溶液来替代土样。从与土壤含水率的函数关系、温度变异性2个方面,分别对激励信号频率为40,50,60,70,80,90,100 MHz的7种土壤水分传感器进行了性能测试与分析。结果表明:7种频率的传感器的输出电压均与土壤体积含水率呈线性负相关,其相关系数R2均大于0.94;激励信号频率不影响传感器输出电压的温度变异性,温差是影响温度变异性的主要因素,其最大变异率均小于4%。试验结果可为设计高频电容式土壤水分传感器时选择激励信号频率提供依据。     

压电薄膜车辆动态称重系统算法研究

利用一种基于压电薄膜称重传感器的车辆动态称重系统,在不同环境温度和车速下,对三种车型进行称重系统工程应用实测试验。将奇异谱分析（SSA）算法用于轴重信号的降噪处理,提出了一种新的重构阶次选择方法,简化了重构阶次选择的判断准则。分析了环境温度及车速对称重结果的影响,采用改进的车重计算方法对轴重信号面积进行补偿,降低了称重误差。建立了基于双传感器的压电薄膜车辆动态称重系统及测试平台。试验表明,以双传感器检测的车重平均值,其误差比单传感器检测误差降低22.4%。车速在50 km/h以内,称重平均误差小于5%,可满足实际工程要求,验证了SSA算法的有效性。