谐振式MEMS磁传感器数字锁相放大器设计

介绍了一种用于谐振式微机电系统(MEMS)磁传感器输出信号检测的数字锁相放大器。通过分析MEMS磁传感器的工作原理和输出信号特征,并根据相干解调原理,设计了数字锁相放大器,其中包括信号通道、参考通道和数字式相干解调器的设计。在数字式相干解调器的设计中,通过正交解调法来消除相位差对磁传感器灵敏度的影响,利用带通采样和降采样来降低硬件要求。将数字锁相放大器应用于磁传感器,顺利实现了对磁传感器输出信号的解调。测试结果具有良好线性度,其非线性度为0. 46%。     

MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现

基于外界压力引起敏感膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感的原理,提出了一种MEMS光纤法珀压力传感器的设计,建立了传感器敏感膜片的挠度变化与膜厚、半径及施加压力的关系理论模型,并在此基础上进行了膜片的MATLAB二维数值仿真和Comsol Multiphysics三维数值仿真,并完成了FP压力敏感头的制作,进而设计了能够应用于光纤传感的解调方法,搭建了光纤传感的压力测试系统并进行了相关实验,利用所设计的解调方法对实验数据进行处理,进而对压力传感器的性能及特性进行了测试和验证。实验结果表明,传感器测试曲线线性度良好,与数值仿真结果基本一致,在100 kPa的量程范围内其灵敏度可达62.3 nm/kPa,温度敏感系数为0.023μm/℃,测量精度3.93%,且最小压强分辨率为1.29 kPa,证实了该MEMS光纤法珀压力传感系统具有一定的可行性。     

台面结构硅基法珀型光纤MEMS压力传感器的研究

提出了一种新的光纤压力传感器的设计,该传感器敏感膜采用了台面结构而非传统的平面结构.用法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉理论阐述了传感器的工作原理,提出了敏感膜的力学模型.基于Fabry-Perot干涉理论推导出光纤MEMS压力传感器中台面敏感膜受到的压力与干涉光强的关系表达式,通过ANSYS有限元软件分析了台面膜型的力学性能,结果表明台面敏感膜在平行度上优于平面膜.通过数值模拟分析了传感器的关键参数对其性能的影响,为光纤MEMS压力传感器的加工和制作提供了理论依据.     

短腔干涉式光纤微压传感器解调方法研究

为了提高短法珀腔干涉式微压传感器峰值解调法的精度,本文研究了基于法珀干涉的石墨烯光纤微压传感器的解调方法.利用FDTD Solutions光学仿真软件仿真模拟传感器的反射光谱,搭建了传感器测试系统.采用Savitzky-Golay卷积平滑滤波和洛伦兹局部拟合相结合的峰值解调法,并利用多峰解调法解调出腔长,分析压力和腔长的关系.实验结果表明:采用Savitzky-Golay卷积平滑滤波明显滤除噪声信号,洛伦兹拟合寻找波谷的精度优于高斯拟合寻找波谷的精度,在0～0.1 MPa范围,传感器灵敏度为73.766 nm/kPa.     

血压计用MEMS压力传感器设计与制造

针对微机电系统(MEMS)压力传感器灵敏度及线性度较难兼顾的问题,设计了一种可应用于电子血压计量程为40 kPa的MEMS压力传感器.首先基于硅压阻式MEMS压力传感器的工作原理,使用COMSOL Mutilphysics软件对传感器结构进行仿真设计,根据理论计算各结构尺寸,得到可获得最高输出灵敏度以及最小非线性的电阻...     

基于Si_3N_4薄膜的压力传感器

采用微机电系统(MEMS)技术制造的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点。基于S i3N4压力敏感膜,利用MEMS技术,设计了一种用于测量气压的传感器。采用应变电阻原理对压力进行测量,进行了理论分析计算,设计了工艺过程,制作出了器件样片。这种压力传感器的显著优点是结构简单、工艺过程容易。并且,在50~100 kPa的压力条件下,对传感器进行了测试,其精度达到了0.5%。     

MEMS粗真空传感器研制

设计了硅基MEMS粗真空传感器及其工艺流程,分析了 MEMS粗真空传感器的工作原理和过程,制作了MEMS粗真空传感器,并对其真空敏感特性和温度交叉敏感特性进行了实验研究.研究结果表明:采用恒压源供电时,制作的MEMS真空传感器灵敏度高达0.55μV/Pa,同时,具有很好的线性度和重复性.     

一种纳米纤维压电式压力传感器的分析与制作

为研究多铁纳米纤维在压力传感器上的应用,基于多铁纳米纤维敏感材料,利用MEMS技术、静电纺丝技术,设计制作了一种压电式压力传感器.通过对单根纳米纤维压电特性的有限元分析,得出纳米纤维直径越小,长度越大,即电极间距越大,纤维端电势越高,灵敏度越好.设计了传感器的结构尺寸和工艺过程,制作出了传感器样片.分析了在深硅刻蚀中掩蔽层保护出现的问题,提出了可行的工艺方法.     

基于F-P原理的非本征型光纤爆炸动压传感器设计

设计了一种非本征型光纤法布里-珀罗(F-P)爆炸压力传感器,传感器采用膜片式结构,采用三波长法对F-P信号进行解调.压力加载试验表明,研制的F-P压力传感器线性度较好,具有较高的频响特性,在实际的爆炸测试中不受电磁干扰影响,可用于爆炸动压测量.     

基于MEMS压力传感器阵列的浪涌检测技术研究

提出了一种基于微机电系统(MEMS)压力传感器阵列的浪涌检测技术.通过在压力作用区域内布放MEMS压力传感器阵列,从而获取各测试点上的压力值,对这些压力值进行处理得到相应区域的压力变化趋势.经MEMS压力传感器阵列检测实验系统验证表明:此设计方案能够准确检测到浪涌信号,分辨出浪涌的方向及幅值变化.     

光纤激光水听器消偏振衰落技术研究

针对光纤激光传感器信号解调过程中干涉仪输出干涉条纹可见度受输入光偏振态变化和两臂单模光纤双折射效应的影响,介绍了一种简单的光纤干涉仪消除偏振衰落技术,通过在M ichelson光纤干涉仪上加2个法拉第旋转镜来提高输出条纹可见度。使用琼斯矩阵法对干涉仪系统进行理论计算,证明法拉第旋转镜旋转角度在理想的45°附近时能达到很好的消偏振衰落效果,并通过实验进行了有效的验证。     

基于光纤干涉定位系统的信号解调技术

基于光纤干涉的定位系统是一种新型的位置传感器系统,可用于长距离通信干线的定位监测。以往的文献对此系统的输出信号直接作快速傅里叶变换,对外界微扰动信号进行定位。在讨论了系统结构及原理的基础上,提出了一种相位解调算法,用以解决系统对大扰动信号的定位问题,并用软件实现了信号的解调。解调的结果如实地反映了原始扰动信号,保证了定位的精确性。     

An all-optical photoacoustic spectrometer for trace gas detection

An all-optical photoacoustic spectrometer based on the diaphragm-based extrinsic Fabry-Perot interferometer (EFPI) fiber acoustic sensor for trace gas detection at atmospheric pressure and room temperature is first developed. The diaphragm-based EFPI fiber acoustic sensor is used to replace the conventional acoustic sensor in this system. Tunable erbium-doped fiber ring laser (TEDFRL) with an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is used as the excitation light source for the generation of the photoacoustic (PA) signal. A first longitudinal resonant PA cell with double absorption optical path is used to improve the sensitivity of the system. The advantages of all-optical photoacoustic spectrometer are immunity to electromagnetic interference, safely in flammable and explosive situations, and long distance sensing. This system is developed for the continuous and real-time measurement of acetylene gas at room temperature and atmospheric pressure. With the wavelength modulation and lock-in harmonic detection method, the minimum detectable limit of 1.56 parts-per-billion (ppb) volume acetylene (signal-to-noise ratio, SNR = 1) at the 1530.37 nm transition line was achieved.     

光纤法珀腔声传感器理论与仿真分析研究

根据干涉原理,对基于低精细度法珀腔的光纤声传感器的敏感机理进行了理论分析,明确了采用单色光源工作时需要满足正交相位点和小信号的条件。采用ANSYS软件,对敏感声波的振膜进行了预应力振动模态和预应力谐响应有限元分析,仿真了在声波作用下振膜的振动特性,以及其频率响应特性。进一步分析了光纤法珀腔声传感器的灵敏度与材料、结构、光学、电学参量的关系,以及它的动态范围。     

基于光纤Bragg光栅的古建筑结构健康监测技术研究

古建筑具有极其宝贵的历史、文化、艺术和科学研究价值。通过基于3×3耦合器的M-Z干涉解调技术和LabVIEW相结合的方法,设计了古建筑结构健康监测系统,实现了干涉仪信号的采集、处理、保存、波形显示和变化量的跟踪显示、频谱分析、预警等功能,不仅能够避免光源强度与干涉条纹对比度变化对测量结果的影响,而且操作简单,设备成本低。设计了光纤光栅应变传感实验测试系统性能,结果表明相位变化与应变呈良好的线性关系,测量误差为1.4%。     

一种F-P光纤爆炸压力传感器设计

设计了一种支撑式光纤法布里—珀罗(F-P)爆炸压力传感器,传感器采用支撑式结构,采用三波长法进行解调,量程50～500 MPa.压力加载试验表明:研制的F-P压力传感器线性度较好,回程误差小,具有较高的频响特性,在实际的爆炸测试中不受电磁干扰影响,可用于爆炸动压测量.     

光纤Bragg光栅校准可调谐F-P滤波器解调系统的研究

基于可调谐光纤(TF)Fabry-Pent(F-P)滤波扫描传感光纤Bragg光栅(FBG)反射的原理,针对可调谐光纤F-P滤波器的透射波长与驱动电压的非线性与不重复性,提出一种新颖的利用置于恒温箱内的FBG来提供波长参考,得到光纤F-P滤波器小范围内的电压—波长线性关系,对一温度传感器进行了试验检测,在30~130℃范围内,系统的平均偏差为0.52℃。     

All-SiC Fiber-Optic Sensor Based on Direct Wafer Bonding for High Temperature Pressure Sensing

This paper presents an all-SiC fiber-optic Fabry-Perot (FP) pressure sensor based on the hydrophilic direct bonding technology for the applications in the harsh...     

全光纤干涉振动信号测试系统的硬件解调系统的研究

本文介绍了一种应用于全光纤干涉振动传感系统的硬件信号相位解调系统。文中对全光纤干涉振动传感系统的信号解调原理进行了介绍和分析,对光电转换和放大过程中所造成的信号被消除直流分量进行了自动计算和补偿;设计并实现了解调光纤传感信号的硬件系统,经过测试硬件信号相位还原系统可以准确有效地还原出设计带宽内的信号,有效地消除了软件还原方法中由于引入量化噪声等导致对信号还原精度的影响。