介观压光型加速度传感器

对于光子晶体而言,角度、厚度、周期数等对其透射率产生很大的影响,但相对于这些,轴向压力的影响更大。通过对介观压光效应的应用,用光子晶体代替传统的力敏电阻器,设计一种新型的加速度传感器,使其测量精度得到很大的提高,测量量程也有很大的改进。所设计的加速度传感器采用四端固支梁结构,有效地消除了偏轴效应,具有很好的稳定性。利用ANSYS软件对所设计的结构进行了应力模拟分析和三阶模态分析。这种加速度传感器具有很大的优势,可以运用到以后的航天、军事、车辆等领域。     

基于镜像异质三周期光子晶体的陀螺仪研究

对镜像异质三周期光子晶体的研究理论表明,在实际应用范围内,透射率与光子晶体所受的轴向应力呈简单的线性关系。微机械陀螺仪在工作时会产生Coriolis力,其与整个系统的输入角速度有正比关系。在陀螺仪检测梁的根部,用镜像异质三周期光子晶体作为敏感元件,只需检测出其透射率,即可知道陀螺仪所受Coriolis力的大小,继而求出系统的角速度。ANSYS软件仿真结果表明,当透射光强改变万分之一时,该结构可以感知6.5 mgn的Coriolis加速度的变化,测量量程可达55 gn。     

基于介观压光效应的MEMS陀螺研究

依据介观压光效应原理,设计出了一种新型高灵敏谐振式MEMS陀螺,其利用镜像异质三周期光子晶体的介观压光效应代替传统压阻式微陀螺中的力敏电阻器,当光子晶体受轴向应力作用时,其透射率随之发生变化,因此,通过检测透射光强可解算出输入角速度的大小.陀螺结构采用4对梳齿电容驱动,驱动模块与检测模块相互独立,其具有耦合效应小,机械灵敏度高的特点.经数值计算与仿真分析,得到该微陀螺频率匹配率为0.6％,透射率灵敏度达到73μcd/(°)/s,证明了其频率匹配良好,可实现高灵敏度的角速度的测量.     

基于介观压光效应的MEMS陀螺研究

依据介观压光效应原理,设计出了一种新型高灵敏谐振式MEMS陀螺,其利用镜像异质三周期光子晶体的介观压光效应代替传统压阻式微陀螺中的力敏电阻器,当光子晶体受轴向应力作用时,其透射率随之发生变化,因此,通过检测透射光强可解算出输入角速度的大小。陀螺结构采用4对梳齿电容驱动,驱动模块与检测模块相互独立,其具有耦合效应小,机械灵敏度高的特点。经数值计算与仿真分析,得到该微陀螺频率匹配率为0.6%,透射率灵敏度达到73μcd/﹙°﹚/s,证明了其频率匹配良好,可实现高灵敏度的角速度的测量。     

基于镜像结构光子晶体的微加速度计设计

镜像结构光子晶体能够在一定范围的频带内形成单一的透射峰,受其他频率的光子影响小且易于观察。从理论结果可以看出,这种光子晶体透射率与所受的轴向应力在一定范围内呈简单的线性关系。据此,该设计以典型的单悬臂梁结构为基础设计一种新型加速度计。在单悬臂梁根部所受应力最大处,用镜像结构光子晶体替代以往的力敏电阻器,通过测出透射光强算出透射率,进而可算出加速度的值。从模态分析图中可以看到这种加速度计具有更好的稳定性和抗干扰性。     

光子晶体压力传感器研究

介绍了一种新型光子晶体压力传感器,利用压力使光子晶体带隙的变化特性制作压力传感器,提出了通过测量透射光的变化来测量压力的检测方法。结果表明:传感器的测量范围和灵敏度与构成光子晶体的材料特性有关,材料弹性模量小时,灵敏度高;2种材料的弹性模量和泊松比相差大时,测量范围小。该传感器体积小、重量轻。     

光子晶体的研究及其在传感器中的应用

光子晶体是指具有光子带隙(PBG)特性的人造周期性电介质结构,有时也称为PBG光子晶体结构。按照光子晶体的光子禁带在空间中所存在的维数,可以将其分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。光子晶体传感器应用包括应变传感器、温度传感器、化学传感器、光子晶体光纤传感器、长周期光纤光栅(LPFG)生物传感器、LPFG化学传感器等。本文从光子晶体传感器的概述、研究现状和应用几方面对光子晶体传感器的应用进展进行了综述,希望对光子晶体传感器有一个比较全面的了解。     

基于光子晶体光纤传感器的瓦斯监测系统

空芯带隙型光子晶体光纤以其独特的结构和导光机制,具有其它普通光纤无法比拟的优势,这种光纤传感器在气体检测方面灵敏度更高。设计了以这种传感器为检测元件,基于Zig Bee的无线传感器网络的瓦斯监测系统,实验测试结果与样本值比较表明:相对误差在10%以内,基本达到了实时在线监测瓦斯的目的。     

自适应气体检测光子晶体光纤传感器设计

针对光子晶体光纤在传感技术和非线性传感系统应用中面临的传输模式突变、检测精度受模式变化而降低等方面问题,研制了一种具有低损耗高抗压的气体检测光子晶体光纤传感器.根据非线性传感系统和光子晶体光纤的带隙材料布局建立了损耗分析模型,并总结了孔距和包层直径对损耗的影响,从而建立损耗感知算法;对比单模、二阶模及异构孔对损耗的影响,建立了模式自适应调制算法;研制了一种基于损耗感知支持模式自适应调制的用于气体检测的光子晶体光纤传感器.测量系统的实验结果分别从损耗.检测精度和抗压等方面证明了所提方案研制的光纤传感器的可靠性和优越性.     

加速度传感器的有限元分析

为了分析加速度传感器的动态特性,对其进行了模态分析、频响和瞬态分析。通过模态分析得到传感器的前六阶固有频率和振型,频响分析和瞬态分析得到传感器的幅频特性,得出传感器动态维间耦合情况。仿真实验的结果表明:传感器一阶和二阶、四阶和五阶振型相同,频率相近;传感器受到轴向载荷的时候,轴向与水平方向存在较大的动态耦合;受到水平方向载荷作用时轴向耦合较大,而与另一水平方向耦合较小。     

Simulation of the spatial pattern and band-gap structure of holographic photonic crystals

Simulation software of the spatial pattern and band-gap structure of the holographic photonic crystals is developed for the research—education purposes. Friendly GUI and training technique elaborated. Examples of the 1D–3D model structures of photonic crystals and their transmission spectrums are given. The article is published in the original.     

光子石墨烯多方位探测传感器研究

为了实现多方位的探测,针对光子石墨烯特殊的光传输机制,在了解光子石墨烯谷依赖波束输运的基础上,选择光子石墨烯的相关参数,并设计了合适的结构模型,用COMSOL软件对其进行仿真计算.结果表明:在二维光子石墨烯结构中放置点源,点源发射的光束在平面内可以沿6个方向进行传输,此结构用于传感器即可以实现多方位的探测,可为多方位探测传感器的研制提供新的思路.     

一种基于压电石英晶体的高g_n值加速度传感器

高gn值加速度传感器广泛地用于冲击加速度的测量。概述了对高gn值加速度传感器的需求;简述了压电式高gn值加速度传感器的结构原理;介绍了高gn值压电加速度传感器的设计方案;开发了一种压缩、双屏蔽套筒式、用压电石英材料进行能量转换的高gn值加速度传感器;用马希特锤击机和霍普金森杆进行了试验;试验表明:该加速度传感器动态范围和工作频段分别可以达到0~150 000gn和0~20 kHz,幅值线性度小于10%,满足弹上要求。     

基于有限元的电容临近传感器研究

建立了电容临近传感器的三维仿真数学模型,用FEA对不同参数的传感器进行了仿真,比较分析了被测物距离、电极宽度、电极长度间隙比等对传感器灵敏度的影响,并与理论计算进行比较,结果表明:测量系统的灵敏度与电极宽度和电极长度间隙比近似成正比,与被测物距离近似成反比.该研究对电容临近传感器的结构设计有指导意义.