电容式柔性触觉传感器设计

为了实现对机器人指端触觉压力的检测,设计了一种电容式柔性触觉传感器,以PORON聚氨酯材料作为电容式触觉传感器电极间的弹性绝缘介质,导电膜在空间上呈垂直分布,分别交叉粘贴于 PORON聚氨酯材料上、下表面构成电容式触觉传感器的上、下电极,一起组成柔性电容传感单元,该触觉传感器制备工艺简单,材料成本低廉。测试结果表明,该触觉传感器及其信号采集与处理系统能够检测0~ 20Ｎ的触觉压力,曲线拟合最大误差为 6.44％,重复性误差为6.29％,能够实现触觉压力的检测,为在机器人指端实现触觉压力的检测提供一种参考。     

基于液体摆的柱面电容式倾角传感器

为实现平地机水平自动调整,设计并制作一种柱面型差动电容倾角传感器.该倾角传感器以两个半圆柱面为固定电极、水银为移动电极,分别构成两个电容即为差动电容传感器.当电容传感器倾角改变时,两个电容的值发生相反的变化.采用AD7150电容数字转换芯片,将两个电容的模拟电容值转换成数字值,由单片机进行处理获得电容差值与倾角的关系.理论和实验表明,倾角传感器有良好的线性度和宽的测量范围,且该方法可以获得较高的精确度,误差为:±0.30°,相关系数R2=1.在20℃～30℃温度范围内,温度对传感器倾角检测影响很小,可以不计.     

基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器

基于柔性电极结构,本文设计、制作了薄膜电容微压力传感器,在阐述传感器工作原理的基础上,提出了两种设计思路,即基于柔性纳米薄膜的电容式微压力传感器和具有微结构的柔性电极薄膜电容式微压力传感器,并结合传感器的结构和柔性材料的加工特性,进一步提出了相应的力敏特性材料结构优化思路和加工流程,利用该流程得到了一种结构轻薄、工艺简单、高灵敏度的微压力传感器。经测试,本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到218 fF/mmHg,在智能穿戴和可植入压力检测等领域显示出较好的应用前景。     

基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器

氧化铝陶瓷因其稳定的机械性能和高温鲁棒性得到了广泛的应用。文章以LC谐振电路为技术背景,提出了一种基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器,并通过厚膜集成工艺技术将一个定值电感与一个可变电容集成在氧化铝陶瓷基板上实现了传感器的制备。对传感器进行高温环境下的压力测试,实验结果表明:传感器能够完成600℃高温环境下1到5 bar范围内压力的原位测试,且在600℃高温环境下传感器的重复性误差,迟滞性误差和零点漂移分别为8.3%,5.05%和3.7%。     

基于LTCC的无线无源双参数传感器

设计了一个基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的无线无源双参数传感器,传感器基于LC(inductor-Capacitor)谐振原理,询问天线通过无线遥测的方式获取传感器的压力和温度信号.在传感器基板上集成了两个LC谐振回路,谐振回路中两个电容分别对压力和温度参数敏感,同时两电感采用特殊结构来减少双参数在测试时的互感串扰.搭建了温度-压力复合测试平台,对传感器进行了相关测试.传感器最高测试温度为300 ℃,温度灵敏度为-14.27 kHz/℃,压力灵敏-13.75 kHz/kPa,实验结果表明,这种设计能明显减少两参数之间的互感影响.     

基于低温共烧陶瓷的微机械差分电容式加速度计的研究

低温共烧陶瓷（LTCC）技术是实现电子设备小型化、高密度集成化的主流封装/组装集成技术,可适用于耐高温、耐受恶劣环境下的特性要求。报道了以LTCC为结构材料设计、制作的一种MEMS差分电容式加速度计。该器件的敏感质量、4根悬臂梁结构都内嵌于LTCC多层基板,质量块和上下盖板之间通过印刷电极组成差分电容对;高精度电容检测芯片表贴于LTCC基板表面,将差分电容信号转化为电压信号。论文讨论了微机械LTCC加速度计的设计与制备、检测电路和性能测试。LTCC的高密度多层布线减小了互连线的长度和相关耦合寄生电容;基于集成芯片的检测电路解决了分立式检测电路的引起噪声大、电路复杂等问题。测试结果表明：该加速度计结构灵敏度较高,小载荷情况下表现出良好的线性关系,灵敏度约为30.3 mV/gn。     

中国微米纳米-基于低温共烧陶瓷的微机械差分电容式加速度计的研究

低温共烧陶瓷（LTCC）技术是实现电子设备小型化、高密度集成化的主流封装/组装集成技术,可适用于耐高温、耐受恶劣环境下的特性要求。本文报道了以LTCC为结构材料设计、制作的一种MEMS差分电容式加速度计。该器件的敏感质量、四根悬臂梁结构都内嵌于LTCC多层基板,质量块和上下盖板之间通过印刷电极组成差分电容对;高精度电容检测芯片表贴于LTCC基板表面,将差分电容信号转化为电压信号。论文讨论了微机械LTCC加速度计的设计与制备、检测电路和性能测试。LTCC的高密度多层布线减小了互连线的长度和相关耦合寄生电容;基于集成芯片的检测电路解决了分立式检测电路的引起噪声大、电路复杂等问题。测试结果表明：该加速度计结构灵敏度较高,小载荷情况下表现出良好的线性关系,灵敏度约为30.3mV/g。     

陶瓷压阻式机油压力传感器研制

针对传统滑线式机油压力传感器不足,设计制作了一种陶瓷压阻式机油压力传感器.利用自搭建的温度压力测试系统对其进行了标定与测试,实验结果显示:其综合检测精度(线性、迟滞、重复性等)达到0.925％F.S,完全符合压力传感器通用技术条件规定的综合误差≤2％F.S的要求,并通过了2～3倍量程的过载、爆破压力测试,性能稳定可靠.加之陶瓷芯片具有耐腐蚀、抗磨损、成本低廉等优点,该传感器可广泛应用于机油压力及其他相关场合的压力检测中.     

NiO敏感电极NH3传感器制备及其响应性能

以NiO为敏感电极材料,钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷片为电解质材料,采用丝网印刷技术制备了片式混合电势型NH3传感器,对传感器在不同NH3浓度和不同工作温度下响应性能进行了研究.结果显示:在工作温度为550℃时,传感器对NH3的响应值最大,达到-57 mV.制备的传感器在550℃时,对(50～600)×10-6 NH3具有良好的响应性能,响应信号与NH3浓度的对数呈现出良好的线性关系.在550℃高温时,传感器表现较好的重复性,但其交叉敏感性有待提高.为阐述传感器的敏感机理,进行了交流阻抗测试研究.     

平面电容传感器设计及在材料探伤中的应用研究

材料内部不同损伤具有不同的介电特性,利用平面电容传感器可以实现无损检测。平面电容传感器电极位于同一平面,敏感场非均匀分布,电极结构是影响传感器敏感场分布的主要因素。研究敏感场分布特性有助于提高传感器测量精度。本文基于有限元研究了不同电极结构的平面电容传感器,仿真结果表明,矩形叉指电极敏感场分布均匀性好。分别优化矩形叉指电极和圆形电极结构参数,并基于PCB工艺研制传感器用于材料损伤检测。实验验证了平面电容传感器用于材料探伤的有效性,且矩形叉指电极传感器测量效果优于圆形电极。     

温度对聚偏氟乙烯压力传感器灵敏度的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的热电效应对PVDF压力传感器的输出灵敏度影响较大。通过对研制的PVDF压力传感器灵敏度受温度影响的试验研究得出:传感器的灵敏度随温度增加而增大,两者关系是一条曲线;在-20～60℃范围内其热灵敏度漂移系数是个常数,其值为0.007619℃;利用室温时传感器校准得出的输出灵敏度,用公式可以计算出-20～60℃范围内任何温度时的灵敏度,从而实现了传感器灵敏度受热电效应影响的修正。     

一种流量压力温度一体化传感器的设计

为了实现多参数综合测量,设计出一种小流量、压力、温度一体化传感器,该传感器主要由敏感元件和调理电路组成,信号输出采用0～5 V模拟输出.对传感器进行各项环境试验,试验结果表明:该传感器流量精度优于3％,压力精度优于0.2％,温度精度优于0.5％,流量热零点漂移小于0.2％ FS/℃,压力热零点漂移小于0.1％ FS/℃...     

减小压力变送器漂移的方法

扩散硅压力芯片和硅环基座封接采用金硅共熔工艺,硅环通过引压管和底座封接,整个力敏器件的结构是浮动式,这样大大减小了芯片周围的应力。芯片外面是充满硅油的膜盒腔。扩散硅芯片内引线采用高掺杂浓度导电带,外引线用金丝,热压焊和超声焊相结合,保证接点有良好的导电性能。这些措施减小了压力变送器的时漂,提高了可靠性。变送器的零点和灵敏度热漂移经过外电路补偿后显著降低。通过两种不同的外电路分别组成电压电流输出的压力变送器,在-20～70℃范围内,准确度为±0.5％F.S,输出信号可为0～5V,4～20mA,1～5V。可广泛用于宇航,石油化工等领域测气体、液体介质的压力。     

高精度无油封压力传感器设计

设计了一种新的传感器封装方法。该方法采用双膜片结构,无油封装。压力膜片为硅-蓝宝石材料,通过硅的压阻效应,利用下膜片实现压力传递,上膜片的惠斯登电桥将感受的压力转换为电压信号。经过温度补偿,使热漂移信号大幅度降低。试验结果表明:在常温条件下,传感器准确度为0.14%FS。在-55~200℃范围内,热零点漂移为0.48×10-3%FS/℃,热灵敏度漂移为0.61×10-3%FS/℃。     

温度自补偿型光纤Bragg光栅土压力传感器设计

针对传统土压力传感器长期稳定性差、抗电磁干扰能力不强以及组网难度大等问题,根据传感器与土介质的匹配原则,设计了一种光纤Bragg光栅（FBG）温度自补偿土压力传感器,可实现温度和土压力2个参量的同时测量.对传感器灵敏度系数、匹配性等参数进行了理论分析计算.根据分析结果,加工封装传感器并对其进行了压力校准和温度自补偿性能实验.实验表明：传感器的输出波长分别与温度和土压力均呈线性关系,压力灵敏度系数为272.19 pm/MPa,输出分辨率为0.36％,线性相关度为99.989％;温度灵敏度系数为21.16 pm/℃,线性相关度99.998％,在0～40℃范围内具有良好的温度自补偿能力,其性能参数符合工程应用要求.     

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。     

一种新的校正铂电阻传感器非线性的数学方法

提出了一种新的校正铂电阻传感器非线性输出的数学方法———函数变换法,在讨论校正传感器非线性基本数学原理基础上导出了线性化条件的解析式。为检验理论的正确性,研究了铂电阻温度计非线性校正的问题,并设计了一个新原理的铂电阻信号调理电路。实验证明:在-200～650℃范围内,测温误差小于0.86℃。从数学原理上讲,这种方法可适用于其它传感器非线性输出的校正。     

抗高过载微压传感器

在提高微压传感器灵敏度的研究过程中 ,会遇到非线性和稳定性变差、过载能力不够以及静电封接时背岛与玻璃粘接造成器件失效等现象。提出了应力匀散结构和两层岛的限位结构 ,利用有限元分析和近似解析分析 ,设计了新的双岛 -梁 -膜结构 ,成功地研制出抗高过载微压传感器。量程为 0 .3kPa ,总精度为 0 .4% ,过载能力 >140倍满量程     

一种新型SOI高声压噪声传感器研制

简介了一种新型绝缘体上硅(SOI)高声压噪声传感器.主要对提升噪声传感器关键指标的感声膜结构的设计过程进行了仿真和计算,利用ANSYS软件对设计尺寸进行了模拟仿真.对设计的噪声传感器进行了频响以及线性度测试:在高声压级135～200 dB动态范围内的线性度小于1％,频率响应为20～100000 Hz;工作温度范围在-40～260℃,传感器的输出为标准电压信号,可组成被动式声测量阵列,用于测量高声压级的噪声信号.     

温度流量复合传感器

温度流量复合传感器用来同时测量水、酒精和煤油等液体介质的温度和流量。温度敏感元件采用Pt10 0 0 ,它的温度系数是 385 0× 10 -6/℃。流量采用旋翼式涡轮流量传感器测量。叶轮上的磁钢随着流体介质的流动而做圆周运动 ,磁钢上方的霍尔元件在磁钢通过它时输出电脉冲信号 ,频率电压转换器将正比于流量的频率信号转变成电压信号。温度和流量传感器的测量范围和准确度分别为 0～ 10 0℃、0～ 10L/min、± 0 .5℃、± 2 %FS。