一种基于悬浮吸收层的双层结构的热电堆红外探测器(英文)

提出一种新颖红外传感器,这种传感器采用悬浮吸收层的双层结构的优势,来实现相对小尺寸下的高探测性能。双层结构采用2种牺牲层材料,分别为聚酰亚胺牺牲层和预埋在热偶条和沉底之间的多晶硅材料。仿真结果证明了该种结构的探测率、响应率和响应时间分别达到2.85×108cm Hz(1/2)/W、1 800 V/W和6 ms。本文给出了该种热电堆红外探测器高度兼容于CMOS工艺的制备流程,使器件的高效量产和低成本生产成为可能。     

基于悬浮吸收层的热电堆红外探测器结构设计

在这项工作中,设计一种新颖的热电堆红外探测器结构。该检测器利用悬浮吸收层-热电堆双层结构来实现高性能,同时具有相对小的尺寸。该双层结构的实现是通过引入两个分离的牺牲层,分别包括热电堆下方的多晶硅膜和其上方的聚酰亚胺沉积实现。尺寸优化后的仿真结果表明,该红外探测器的探测率、响应率和响应时间分别可以达到2.85e8 cmHz （ 1/2） / W, 1800 V / W和6毫秒。此外,本文提出热电堆红外探测器的制造方法是高度兼容于标准的CMOS工艺,这就使其高产量和低成本的生产成为可能。     

基于红外原理的微型多气体检测系统的设计

为了解决目前煤矿瓦斯事故以及大量使用天然气的家庭安全、环境污染等问题,设计并开发了一种具有集成化、微型化的红外多气体检测系统,通过实验数据的测试对比和数据分析,这种系统达到了微功耗、微体积、宽量程、高分辨率等技术要求,且能集成多气体检测的微型检测系统.重点介绍了红外检测的光学原理,以及从单气体检测引入到集成多气体检测的设计思想和方法,并介绍了有关CAN总线的数据传输方式和无线数据通信方式在系统中的应用.     

谐振式光纤陀螺偏振波动噪声的温度特性

光纤环形谐振腔环境温度变化带来的偏振波动噪声是影响谐振式光纤陀螺检测精度的主要光学噪声源之一,通过控制谐振腔温度,可以使偏振波动噪声得到有效抑制.为了抑制偏振波动噪声,减小R-FOG精度受FRR温度变化的影响,从理论上分析了谐振腔温度变化对谐振曲线、解调曲线的影响;针对不同温度下光纤环的谐振特性、解调曲线特性、陀螺零偏及零偏稳定性开展了实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,谐振腔的工作温度为27.00℃时,两本征偏振态相距最远,总谐振曲线关于谐振频率点对称,谐振频率点检测误差可以忽略;陀螺零偏稳定性近似等于谐振腔温度为25.50℃时的1/100,在150 s的采样时间内达到0.07°/s,陀螺检测精度得到很大提高.     

基于多CCD同步耦合的动态燃烧场三维辐射测温（特邀）

为满足燃烧场温度参量时空演化特征诊断的需求,提出了基于多CCD同步耦合的动态三维辐射测温方法。在多视线方向测量基础上,通过代数重建技术对燃烧场进行体素分割,根据Plank辐射定律采用标准黑体辐射源对光电信号的映射关系进行标定,利用比色法实现三维温度场表征。进一步在时间序列上控制多CCD相机来同步获取燃烧场不同视线方向的辐射信息,基于R、G通道内的灰度信息,对实验室蜡烛火焰与外场某型号固体火箭发动机试验器尾喷焰的瞬态燃烧场温度参量进行了测试。结果表明,在实验室内,蜡烛火焰温度分布范围为805.4~1280.8 K,使用热电偶进行时空点位验证,平均误差为3.8%,最大误差为4.36%;固体火箭发动机试验器尾喷焰最高温度为2125.7 K,经近红外测温仪验证,测试误差在8%以内。该研究能够在保证时间、空间分辨率的条件下对燃烧场的三维温度参量进行特征诊断,在航天测试领域,对固体火箭发动机的温度参量测量提供了一种有效的方法。     

基于FPGA的相控超声发射系统设计与实现

设计了一种以FPGA为核心的相控超声发射系统,对该系统工作原理及相控聚焦方法进行了研究;设计了一种二维相控阵列,并进行了阵列定点聚焦延时仿真;最后运用该系统实现了对相控阵列的高精度聚焦延时控制,并经过DA转换、电压及功率放大,产生了幅值及波形可控的激励信号,测试了该系统对实际目标的定位精度;实验结果显示对实际目标定位偏差在3%左右,该超声相控发射系统可实现相控聚焦发射,延时控制精度高,可靠性好。     

便携式光离子化有害气体检测仪的设计

针对室内空气污染源的多样性与传统气体检测器检测种类的单一性的矛盾,设计了一种能够同时检测多种气体的新型便携式光离子化气体检测仪.该检测仪采用了MEMS结构的离子化室和混合信号级微处理器C8051F040,减小了仪器体积,降低了仪器功耗.利用单片机控制电流跨导增益的方法,实现了仪器的双量程数据采集功能,保证了仪器在两个量...     

新型MEMS三维振动传感器的有限元分析

针对目前多维振动传感器的需求,研制了一种基于MEMS技术的仿昆虫纤毛三维振动传感器。首先,介绍了振动传感器的仿生机理和工作原理;然后,推导了振动传感器的力学模型并建立了有限元模型;最后,对该传感器进行了静、动态特性分析,并通过实验验证最终得出该传感器的灵敏度为274.18μV/gn、维间耦合小于等于0.612 5%、测量范围为±25 gn、共振频率为2 342.6 Hz、抗冲击能力为100 gn。     

针对不同类型热敏MEMS器件的高性能前置放大器设计

针对不同应用的热敏MEMS器件的界面电路设计高性能放大器,提出建立与CMOS工艺兼容的热敏MEMS器件前置放大器的IP库的概念。通过提取相关热敏器件的典型参数,设计低功耗、低噪声且分别符合精度和速度等特殊要求的前置放大器,对3种不同结构的放大器进行分析研究,并利用Cadence软件,基于CSMC 0.5μm标准CMOS工艺库进行设计仿真。仿真结果表明:3种不同结构的放大器可以用于相应性能要求的热敏MEMS器件中。     

硅微仿生矢量水声传感器研制

根据鱼类侧线听觉仿生学原理,设计出硅微仿生矢量水声传感器结构.该传感器结构包括高精度压阻式硅微换能单元结构和空芯光子晶体光纤柱体.讨论了水声传感器结构的仿生学原理和声学原理.用有限元软件Ansys分析传感器的应力分布,讨论了传感器的加工工艺,并采用气流静态加载法测试出传感器的矢量指向性图,测试结果表明,仿生水声传感微结构具有“8字型“矢量指向性.