基于压电的车载传感器自供电技术研究

由于电动汽车的广泛推广及其智能化发展的需求,车载传感器数量激增,传统供能方式诸如污染、维护困难等缺陷日渐凸显。考虑到车载环境中振动无处不在,利用压电技术对振动能量进行收集,设计压电式振动能量收集系统以用来解决微功耗传感器供能问题。文中对系统的结构以及数学模型进行了理论分析,给出了系统振动频率的数学模型以及压电输出的数学模型,在仿真分析的基础之上设计了一套压电能量收集装置,并对其共振情况下的发电性能进行了实验测试。实验结果表明提出的理论模型可以很好的预测系统的输出特性,在共振频率为11.6 Hz,加速度为0.5 g时,系统获得的最大开路电压是4.45 V,在最优负载电阻为400 kΩ时,振动能量收集装置的最大的负载功率为15.02μW。结合超级电容的储能功能,可以满足功率更大间歇式工作方式的车载传感器的能量供给。     

基于微纳压印的柔性PDMS薄膜传感器设计

利用性能优异的PDMS薄膜制备的新型柔性传感器柔性好、重复度高,可适应复杂曲面,其应用前景也十分广阔。采用PDMS薄膜为柔性基底,填充导电材料碳纤维制备传感元件,使用微纳压印的方法制备V槽形微结构把灵敏度提高到3.5 kPa~(-1);并总结出柔性PDMS薄膜传感器的制备方案,为柔性PDMS传感器的制备提供参考;最后按照实验设计对PDMS薄膜传感器的性能等方面开展了系统的研究。     

光纤植入聚酰亚胺薄膜柔性曲率传感器

面向软体机器人、变构型飞行器、可穿戴医疗装备等领域的柔性传感应用需求,提出一种植入光纤光栅敏感元件的聚酰亚胺薄膜柔性曲率传感器。研究了柔性薄膜光纤光栅传感器的传感原理、传感结构设计与光栅植入方法,建立了光纤传感、解调及曲率标定装置;实验分析了聚酰亚胺薄膜曲率与光栅中心波长漂移量关系,实验测得光纤光栅植入深度与柔性曲率传感器灵敏度的定量关系,验证了所提出柔性曲率传感器的可行性。研究结果表明,光纤光栅植入聚酰亚胺薄膜的曲率传感器可用于柔性变形传感测量,在0～30.03 m~(-1)的曲率范围内,光纤光栅植入深度为0.1 mm时,聚酰亚胺薄膜曲率传感器达到最大灵敏度50.65 pm/m~(-1)。光纤光栅植入聚酰亚胺薄膜的柔性曲率传感器可应用于柔性传感测量领域。     

基于多孔PDMS薄膜介电层的柔性压力传感器

提出一种基于多孔弹性体薄膜介电层的电容式压力传感器。该多孔弹性体薄膜是由液体相位分离原理制作而成。首先将去离子水与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以一定比例均匀混合,随后将溶剂蒸发后形成多孔复合弹性薄膜。以ITO为电极材料,PET为柔性基底,多孔弹性体薄膜为介电层,将两电极面对面层压封装,得到电容式柔性压力传感器。由于均匀孔结构的存在,薄膜介电层在压力作用下能发生较大形变。研究结果表明,基于多孔薄膜介电层的压力传感器的灵度为0.58 kPa~(-1),具有良好的稳定性和重复性;传感器阵列能够准确地检测表面压力分布。制作的柔性压力传感器具有高灵敏度、低成本的特点,可用于人机交互界面、电子皮肤传感和细微压力变化监控等方面。     

用于环境监测的自供电传感器网络

温室环境监测采用基于ZigBee技术的智能网络化传感器有着很明显的优势.ZigBee网络容量大、功耗低、易于扩充并且支持自组织组网.设计了一种太阳能自供电的ZigBee无线传感器监测节点,介绍了基于ZigBee协议构建的点对点无线数据采集网络,包括上位机监控程序和传感器节点的软、硬件设计.     

一种柔性PVDF压电薄膜传感器的制备方案

利用性能优异的PVDF压电薄膜制备的新型柔性传感器柔性好、适应性强,可适应复杂曲面,其应用前景十分广阔。首先设计了具有柔性基底的PVDF压电薄膜传感器结构;其次,按照实验设计利用PVDF粉末制备了性能良好的PVDF压电薄膜,提出了一种柔性PVDF薄膜传感器的制备方案;最后总结了该传感器实验制备的主要工艺步骤,可为柔性PVDF传感器设计制备提供参考。     

基于FBG柔性传感器的形状重构

基于PDMS材料封装的光纤光栅(FBG)柔性传感器检测物体形状,研究了传感器个数与布局对不同形状物体重构精度的影响.使用COMSOL仿真软件验证了算法的准确性,制备了 4个FBG柔性传感器并对其进行曲率标定,将传感器分布在铝合金板上,均等分布3和4个FBG柔性传感器重构的最小相对误差分别为-6.12％和0.48％,实验...     

基于液压的柔性仿生触觉传感器设计

设计并研制了一种柔性仿生触觉传感器。传感器基于将液体压强转换为输出电压的原理,集成带有纹理的柔性接触面与三轴加速度计,可以实现触滑信息的采集。传感器采用了独立一体式的仿生手指结构设计,提高了系统的集成度与易用性。     

基于微制造的多晶硅薄膜型柔性铰链

将宏机械柔性铰链设计思想应用到硅微机械机构设计中,采用表面硅牺牲层工艺制作了结构层厚度为2 μm 的多晶硅薄膜型微机械柔性铰链及在线测试机构,对微米尺度柔性铰链的微机械性能进行了理论和试验研究。以直圆型多晶硅薄膜柔性铰链为例,对其转动刚度采用现有宏机械柔性铰链理论的计算值为8 N·μm／rad,试验测试结果为120N·μm／rad。宏理论计算和微机械测试结果之间的偏差较大,这表明在微尺度效应的影响下,宏机械柔性铰链理论模型不能直接用于薄膜型硅微机械柔性铰链的计算。根据试验数据对宏机械柔性铰链计算公式进行了修正,得到了描述薄膜型硅微机械柔性铰链静态特性的近似经验公式,可满足薄膜型硅微机械柔性铰链的设计与计算。     

基于ZnO压电薄膜的柔性声表面波器件

提出并制备了基于聚酰亚胺柔性衬底的声表面波(SAW)器件。在柔性聚酰亚胺衬底上低温反应磁控溅射沉积了ZnO压电薄膜;采用X射线衍射仪,扫描电子显微镜,原子力显微镜等设备对ZnO薄膜进行了检测,结果表明:ZnO薄膜晶粒呈柱状生长并且(002)择优取向,膜粗糙度小于9nm,适合制作压电器件。在柔性衬底上制备了基于ZnO压电薄膜的SAW器件,该器件表现出良好的谐振性能。采用矢量网络分析仪检测器件的传输曲线,实验结果与仿真结果具有很好的一致性。随着波长减小,谐振频率和相速度增加,当ZnO厚度为4μm,波长为8μm时,器件的谐振频率为268MHz,相速度为2 144m/s,机电耦合系数为1.1%;当ZnO厚度增加时,此叠层结构的声表面器件的叠层声速也增加。     

固态薄膜传感器

《Ind.Res.》1972年9月21日与《C＆EN》1972年5月22日报道:Philip Morris Inc.的研究中心研制出了第一个可还原固态薄膜传感器,用于选择性测定液体或气体介质中可还原气体,例如氧,二氧化碳,二氧化硫或(与)氮的氧化物。该气体传感器是一个薄膜电极装置,包括气体渗透膜外皮(例如特氟纶的),一层贵重金属(例如金),氟化镧电解质与一个金属阳极。电解质能薄到1000埃。     

自供电传感器在煤矿机械智能控制系统中的设计应用

针对受甲烷、煤气威胁的矿产地区控制系统发展现状,提出了开发自供电传感器的技术方案,分析介绍了选择自供电传感器系统的可能性,并讨论了系统在采矿应用中的实际应用设计。自供电传感器将补充典型的控制系统,它可以用在由于机器附近缺乏有线连接而没有可能使用典型传感器的地方。     

基于薄膜压力传感器的称质量系统设计

文章基于电阻式薄膜压力传感器,设计了一套称质量系统.以STM32F103C8T6最小系统为核心控制器,被称物体质量改变导致薄膜压力传感器输出电阻改变,质量越大电阻越小,通过线性电压转换模块将电阻值转换为电压信号,由STM32F103C8T6内部自带的AD转换器进行数据采集,经过运算将质量值显示在LCD1602液晶显示屏...     

基于GMR纳米薄膜的磁场传感器研究

通过高真空磁控溅射、离子束刻蚀、光刻、铝引线溅射、正胶剥离等工艺,制造了用GMR纳米薄膜作为核心部分的磁场传感器.经过退火工艺后的GMR薄膜的磁电阻变化率为7.91%,矫顽力为0.054π×103A/m(0.05Oe).用这种GMR薄膜制备的磁场传感器的线性区域为-154π×103～154π×103A/m,输出线性度为0.9993.这种高线性度的磁场传感器在汽车工业和自动化控制系统等领域中起到举足轻重的作用.     

基于双层微结构电极的柔性电容式压力传感器

为了研究电容式传感器电极表面有微结构对自身灵敏度的影响,设计了一种基于双层微结构电极的电容式压力传感器,其以表面溅射有导电金属的带有金字塔微结构的PDMS薄膜作为上下层电极。该方法设计的传感器能够明显地提高传感器的性能,灵敏度可达0.34 kPa~(-1),是无微结构电极传感器灵敏度的17倍,具有低的检测极限(最低为20 Pa)、较快的响应时间(200 ms)和可靠的重复性。实验表明,该传感器能够实时快速地的检测外部压力的变化。     

基于C-PDMS介质层的柔性电容式传感器研究

为了提高电容式传感器的灵敏度,设计了一种"三明治"结构的电容式压力传感器,其以柔性材料聚二甲基硅氧烷与导电颗粒乙炔黑的混合物为介质层,以溅射在聚对苯二甲酸乙二酯上金属氧化铟锡的导电膜作上下层电极。利用渗流理论,研究乙炔黑对基于PDMS薄膜的电容式压力传感器的灵敏度、动态响应及响应速率的影响。实验结果表明:在8 kPa压强范围内混合2.5 wt%乙炔黑的C-PDMS复合物薄膜的灵敏度为0.7 kPa~(-1),动态响应时间小于180 ms,在100次弯折后灵敏度几乎保持不变,有良好的稳定性。     

基于薄膜传感器的电晕损耗在线测量装置

现有的电晕测量方法无法对运行中的输电线路电晕进行直接测量,通过薄膜传感器测量运行导线外双层膜间电流,可计算出电晕损耗量,系统由基于FPGA的采集前端、基于3G网络的传输系统和计算机组成,制作的测量装置在实验室搭建的150 k V模拟线路进行了实验,成功测得不同电压等级下输电线路的电晕损耗。研究表明,利用薄膜传感器测量电晕损耗干扰小、测量方便,适用于电晕损耗研究和输电线路技术线损监测。     

薄膜传感器绝缘技术

一、引言 随着各种测量仪器的出现,以应变计为传感元件的电阻应变测量方法迅速发展成为实验应力分析中最广泛应用的一种重要方法。 电阻应变测量方法主要用于测量构件表面的应变,被测试件表面的应变是通过应变计的基底传递给敏感栅的。因此,基底材料性能的好坏将直接影响到应变计的许多性     

薄膜光传感器阵列

日本防卫大学采用半绝缘性Pb2GrO5薄膜研制开发出一种薄膜光传感器阵列。该薄膜是利用电子束蒸镇新工艺，在玻璃基片上形成的。该阵列是在对公用电极加直流电压的状态下进行工作的。每个电极中流通的信号电流由带放大器的电流电压转换电路检出。光源采用红色的He－Ne激光。已制成了一种由8个光传感器组成的阵列，其一致性非常好，灵敏度偏差仅在15％以内。由于在制造过程中，不用特殊的技术来分离各元件间信号，所以该阵列特别适合于集成化。薄膜光传感器阵列     

薄膜传感器生产技术

本文介绍一种采用最先进的溅射技术,利用原子结合,把薄膜涂于光滑的钢平面上,从而完成薄膜式传感器制作的方法。