昆虫电荷特性测量系统

针对现有昆虫带电测量方法的单一化和测量过程复杂化的问题,研究设计了一种全新的昆虫电荷测量系统。在对电荷感应理论进行分析计算的基础上,建立了昆虫电荷测量模型,设计了高信噪比感应式电荷传感器及信号调理电路。以此模型为基础,设计了实验室条件下完整的昆虫电荷特性测量系统。试验结果表明,该测量系统可达到1．1℃的电荷灵敏度和优于2％的线性度,能够有效的对昆虫带电量进行测量并获取昆虫宏观电信号的低频特性。     

基于Multisim的准静态电荷放大器仿真分析

电荷放大器是压电传感器标定和压电测试系统的重要组成部分。本文从电荷放大器的基础理论着手,从理论上推导了达到准静态特性的电荷放大器的基本参数要求;利用电路模拟软件Multisim对设计的准静态电荷放大器Q/V转换电路的电荷灵敏度、下限频率等参数进行了仿真,其仿真结果与理论计算值相吻合,达到了设计要求,给准静态电荷放大器的研制提供了可靠的理论支持。     

基于椭圆偏振原理的空间电荷测量方案设计与可行性验证

为支撑大功率电力电子装备绝缘可靠设计与状态评估，本文基于椭圆偏振原理与太赫兹波的高信噪比窄脉宽特性，提出了适用于复杂电应力下的固体电介质空间电荷反射与透射法光学测量方案，推导构建了电荷信号传变过程的数学表征模型，对比指出两种方案下探测光光强差与电荷信号幅值近似成正比，且当反射法入射角大于0.29°时测量灵敏度更高。进一步搭建两种方案的椭圆偏振测量系统开展实验研究，结果验证了反射法测量比例系数高于透射原理，同时选用熔融石英晶体作为传感器材料时灵敏度和稳定性较高，且测量线性度误差与重复性误差均低于5%。本文工作将为空间电荷高时空分辨率测量系统的拓扑设计提供前期基础。     

触发器型压力传感器的研究

本文报道了一种触发器型压力传感器，对这类传感器的电路结构和工作原理进行了理论分析。详细讨论了影响传感器特性的四种因素。定量地分析了调控三角波电压对传感器测量灵敏度和线性范围的影响。对实验结果进行了讨论，理论分析与实验结果基本一致。     

电容式传感器寄生电容的抑制

为了抑制电子线路的杂散电容以及传感器内极板与其周围导体构成的所谓"寄生电容",提高传感器的灵敏度,克服这些电容(如电缆电容)随机变化,改善仪器工作稳定性,保证测量精度,通过对电缆的选择、安装及接法的改善,提出了一种新的电荷传送抑制消除测量电路,该电路可有效抑制或消除"寄生电容",实验结果比较满意.从而可以得出结论:选择...     

MEMS接触电容式高温压力传感器的温度效应

介绍了一种基于SOI／硅片键合技术制作的接触电容式高温压力传感器结构,并对传感器的测试装置、测试方法进行详细的介绍后,对传感器进行压力测试和温度特性测试。压力测试结果表明,传感器线性工作区压力为110～280kPa,灵敏度约为0．14pF／kPa;温度特性测试结果表明,传感器具有正温度效应,在30～300％,传感器输出误差约为0．5％。文中还分析了热胀冷缩及介电常数温度系数对传感器温度效应的影响,以及设计了参考电容及运算放大器式传感器测量电路来消除温度效应。     

压电薄膜三维重载力传感器设计与实验

面向高性能轴承滚动体成型质量监控领域对重载多维高频强冲击载荷动态测量力传感器的急需,提出了一种基于PVDF压电薄膜三维重载力传感器新的结构形式及其测量原理,实现三维重载载荷动态测量。传感器敏感元件由上、中、下3层压电薄膜组组成,三维力变化引起每组不同面域切割的压电薄膜电荷量变化,从而实现三维力大小计算。传感器支撑壳体起到分载作用,从而实现重载载荷测量。对传感器样机进行了准静态标定实验,结果表明,该传感器具有较好的线性,非线性误差小于2%,能完成重载场合下的动态测量要求,为压电薄膜力传感器在重载多维载荷动态测量领域提供了重要的设计、研制及应用参考依据。     

大尺寸油纸绝缘结构空间电场非接触式测量的光学传感器

油纸绝缘结构可靠的绝缘设计对保证电力变压器乃至电网的安全可靠运行至关重要,目前其设计可靠性主要依靠电场仿真计算及简易等效模型下的电场实测校验。对于换流变压器出线装置等大尺寸复杂结构,现有的电场测量手段无法有效应用,难以获得复杂结构内空间电场/电荷特性,对其绝缘设计和校核提出了挑战。基于Kerr电光效应,研发一种可用于大尺寸油纸绝缘结构内部空间电场测量的小型化传感器及相应的测量系统。该传感器内部采用多反射结构有效减小了器身尺寸,并显著提升了测量灵敏度,采用聚砜非金属材料降低了传感器的引入对待测电场的影响,定制化光学元件及合理的内部结构设计保证了其结构的小型化。利用平板电极,对所研制传感器的关键技术性能参数进行试验标定。利用所研发传感器,针对换流变压器阀侧出线装置大尺寸模型,进行直流电压模型内部油中空间电场特性的实验测试。测试结果表明:直流电压下,无论正负极性,随着加压时间的延长,内侧油道油中电场逐渐增加,最大增幅可达118.8%;中间油道同样逐渐增加,但达到稳态时间更短,增幅更小;外侧油道油中电场逐渐降低,最大降幅可达75.0%。该空间电场非接触式光学传感器可为进一步研究油纸绝缘空间电场和电荷分布特性提供新的方法和手段。     

非开挖水平定向钻进中倾角测量

介绍利用微硅加速度计来进行倾角测量的新方法。结合实际应用,对传感器的温度特性进行补偿。该倾角测量方法具有较高的测量精度、灵敏度以及可靠性。     

基于PN结物理特性综合实验仪测量电子电荷量

电子电荷量是一个极为重要的基本物理量,对它的精确测定有着非常重要的意义。基于PN结物理特性综合实验仪,利用PN结正向电流随正向电压按指数变化的规律,把波尔茨曼常量作为已知值,测量出三极管发射极和基极之间的电压值,结合最小二乘法进行线性拟合,精确地计算和测量出了电子的电荷量。该方法的测量原理清楚、实验设备简单、操作方便,从测量结果可知,所测电子电荷量与标准值相比,其相对误差较小,说明测量结果准确,实验方案确实可行,具有一定的应用价值。     

Modeling and design of a novel high-sensitivity electric field silicon-on-insulator sensor based on a whispering-gallery-mode resonator

In this paper, we present the modeling and design of a new approach to a miniaturized electric field sensor, based on a whispering-gallery-mode resonator coupled with a Fabry-Perot cavity in silicon-on-insulator technology. The sensing element consists of a metal oxide semiconductor capacitor, optimized to achieve high electrical sensitivity and low optical losses. The theoretical model of the whole sensor architecture includes the influence of all electrical and optical parameters, including thin oxide thickness, silicon and polysilicon doping concentration, optical losses due to propagation, absorption and scattering, wavelength and amplitude characteristics of the architecture, charge accumulation effects in the capacitor, and thermal effects. The very high sensitivity of this device, demonstrated by simulations, is due to the simultaneous influence of the two coupled resonators and the metal oxide semiconductor structure.     

Basic characteristics of a space charge balance sensor using a MOSFET

A new space charge balance sensor was developed in order to control ion generation in an air ionizer. Conventionally, a charged plate monitor is widely used in order to detect the space charge balance of the air ionizer. However, the charged plate monitor is not suitable for the feedback system for several reasons. The proposed sensor, in spite of its very simple structure, can detect the space charge balance instantly with enough sensitivity, with a shorter response time, and has a possibility of higher spatial resolution compared to a charge plate monitor. An air ionizer control system that can generate a specific quantity of ions at desired locations is considered to be easily implemented by using feedback of the sensed signal to the air ionizer. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan© 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

称重传感器动态补偿器的一种新的设计方法

为了拓展称重传感器的工作频带,把电荷转移器件（CTD）用于其动态补偿器的设计中,设计出具有频率特性可调节的动态补偿器。论述了补偿原理、电路设计及其技术难点和相应的解决方法,理论分析和实验表明了所设计的动态补偿器是有效的,提高了补偿器的通用性和实时性,对补偿器的实用化有重要意义。     

折线型IDT的SAW微力传感器设计研究

声表面波(SAW)微力传感器易于集成和小型化,无源无线的工作方式,具有极大的应用潜力.将其应用于物体间微间隙压力检测有望实现高灵敏、低功耗的监测水平.针对复杂环境中存在的测量灵敏度问题,设计了一种具有折线形状的叉指换能器(IDT)的SAW微力传感器.采用有限元分析方法(FEM)对其进行了仿真分析和结构参数设计.理论分析...     

液位传感器信号模拟方案的设计及研究

液位传感器应用广泛,实现液位传感器信号的模拟有利于液位传感器信号采集电路的设计.文章提出了一种由运算放大器构建的有源可调电容.通过控制电荷放电过程,对液位传感器的输出特性进行模拟.设计了调理电路,并对两种常规的电容测量方法中的被测电容进行模拟,理论分析了该方案的可行性.在针对20 pF～300 pF可调电容的模拟试验中...     

巨磁电阻传感器的研究与应用

介绍了应用巨磁电阻效应的巨磁电阻传感器的工作原理、特性及研究现状,阐述了将其应用于母线电流的测量和其他一些智能化方法.该传感器具有体积小、抗恶劣环境、灵敏度高等优点,特别是其较好的静态特性,使其能够作为直流电流互感器使用.     

羧基修饰石墨烯吸附SF6分解组分的DFT计算

为研制高灵敏度SF6气体分解组分检测传感器,利用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)方法,采用分子模拟软件对SF6主要放电分解组分(SO2,SOF2,SO2F2,CF4)在羧基修饰石墨烯表面的吸附特性进行了模拟计算,从微观角度研究了羧基修饰石墨烯检测SF6气体放电分解组分的气敏机理。理论计算了单分子吸附过程中表征吸附性能特征参量的吸附能、吸附距离、净电荷转移量、分子前线轨道以及态密度。结果表明:羧基的修饰能够有效提高石墨烯的吸附性能,且羧基石墨烯效果更好,对4种分子吸附效果强弱依次为SO2>SOF2>SO2F2>CF4,其中SO2在羧基石墨表面发生较为强烈的化学吸附效应。     

High-resolution PEA charge distribution measurement system

The pulsed electroacoustic (PEA) method is widely known to be an excellent method for measuring the space charge distribution that accumulates in thick dielectric materials (1 to 5 mm). We have refined the PEA measurement system for use on thin dielectric materials. With FFT deconvolution to compensate for the frequency characteristics of the piezoelectric sensor, the resolution in the depth direction is improved to ~3 μm. This improved system is thus expected to be useful for the quantitative and nondestructive measurement of the space charge distribution in dielectric films     

基于非晶态合金的磁场传感器的研究

介绍了钴基非晶态合金带的磁特性，论述了以非晶态合金为磁芯的磁场传感器的基本结构与工作原理，对传感器检测探头及信号处理电路进行了设计，给出了传感器输出特性部分测试结果。并将非晶态合金磁场传感器与半导体磁场传感器在灵敏度、线性测量范围和温度稳定性等方面进行了比较，得出了一些结论，适合于弱磁场信号检测并具有一定的实用价值。