氧化铝陶瓷无线无源加速度计的仿真与分析

高温环境下振动参数的实时监测对航空发动机、燃气轮机等大型装备的正常运行至关重要。 针对传统加速度计存在测量温度不高、测量电路失效等问题,提出了一种以氧化铝陶瓷为敏感材料、以无线非接触测量原理为特征信号传输方法的耐高温电容式加速度计,依据结构力学模型设计传感器敏感结构的尺寸,利用Ansys仿真软件对敏感结构的静力学、动力学与热力学性能进行分析。结果表明,该结构能够在250gn载荷范围内正常工作,且具有较强的抗干扰能力,在25℃ ~600℃范围内,传感器灵敏度随温度呈增大趋势,其值由34.572kHz/gn变化为38.112kHz/gn ,变化幅度较小,为高温环境下振动参数的稳定测量提供了一种可行的方案。     

集成加速度传感器敏感芯片性能影响因素及其仿真分析

从集成加速度传感器敏感芯片结构参数的设计入手,分析了支撑梁厚度、电容初始间隙、质量块等敏感芯片结构参数对传感器灵敏度、非线性等性能的影响.同时利用结构分析软件ANSYS进行仿真分析,并对优化后的敏感芯片结构参数进行验证,结果表明:该结构的敏感芯片使加速度传感器灵敏度能够达到10 mV/gn以上,非线性优于2％.     

基于钼铼合金的超声导波温度传感器设计

针对高温环境下精准测温问题,研制了一种钼铼合金超声导波温度传感器.钼铼(Mo-Re)合金具有高温强度好、导热导声性能好、热膨胀系数较小等优点,经过对传感器尺寸参数分析研究,设计了区截长度为30 mm,直径为1 mm的Mo-Re合金作为敏感元件,并且对本传感器的相关参数进行了分析,实验数据表明:本传感器在1800℃的高温...     

表面微机械MEMS温度传感器研究

提出一种基于表面微机械工艺的MEMS温度传感器,其基本原理是：由于材料热膨胀系数的差异,复合悬臂梁在热应力作用下发生弯曲,进而影响压阻单元中的应力分布,压阻变化通过惠斯登电桥读出,由电桥输出电压变化表征温度的变化。相比于其他温度传感器,这种微机械温度传感器的灵敏度高、尺寸小、精度高。针对提出的温度传感器结构,文中给出了传感器的设计原理、制备工艺以及信号检测电路的设计。经测试,传感器的灵敏度为9.2 mV/℃,具有良好的稳定性。     

气体压力式FBG温度传感器设计

针对基于电信号传输的温度传感器难以在石油、化工、变电站等高危环境中做检测的问题,设计了气体压力式光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器.采用气体压力式结构,在等强度悬臂梁上下表面的中心轴线上各粘贴一只具有相同敏感系数的FBG,分析了该温度传感器的工作原理,建立了其理论数学模型,并组装了传感器.通过对设计的气体压力式FBG温度传感器进行升降温实验测试,得到传感器的静态性能特性:传感器的线性度为3.59％FS,升温过程中灵敏度为10.14 pm/℃,降温过程中灵敏度为9.99 pm/℃.     

4H-SiC无线无源高温压力传感器设计

高温压力传感器研制的主要目的是解决高温恶劣环境下的压力测量问题,SiC是制造高温压力传感器的理想材料,结合薄膜技术与陶瓷厚膜技术,提出了一种新型的4H-SiC无线无源电容式高温压力传感器设计方案。应用Ansys有限元分析软件进行仿真,600℃时灵敏度为2.65 MHz/bar,说明传感器在高温下具有较高的灵敏度,对制备过程中的关键工艺——SiC深刻蚀进行了验证,刻蚀深度达到124μm,满足传感器制备要求。     

一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法;运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化;高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高.     

三维电场传感器仿真优化及性能测试

采用有限元方法对一种新型三维电场传感器的敏感结构进行仿真分析,优化结构设计参数,提高传感器的测量灵敏度;对采用优化参数制备的电场传感器进行了性能测试,结果表明,该传感器的输出与模拟仿真结果具有良好的一致性,并且与外部电场呈良好的线性关系,传感器的测量灵敏度可达到50V/m。     

压阻式微压力传感器结构参数设计

在研究压阻式微压力传感器的结构参数的基础上,根据传感器的灵敏度与线性度特点,设计了一种量程为200 kPa的微压力传感器.在满足计算要求的条件下,对该传感器的每一个参数进行ANSYS仿真;并根据灵敏度、线性度及制作工艺的难易程度选择这些参数的最佳值.仿真结果表明,该设计方法对微压力传感器的研制具有一定的参考价值.     

基于I型谐振结构的太赫兹超材料吸收体传感器研究

基于“Ｉ”型谐振结构的太赫兹超材料吸波器可在0.523THz处产生吸收率为99.5%,谐振峰半高宽为14GHz,品质因数为37的极窄吸收峰,具有较强的频率选择性。在待测分析物厚度为8μｍ,折射率范围为1.0~ 1.8的情况下,该太赫兹超材料吸波器的折射率灵敏度为80.7GHz/RIU,可作为高灵敏度的折射率传感器实现对待测分析物的检测,对谐振单元表面覆盖不同待测分析物情况下的电磁场分布进行仿真分析,揭示了折射率传感器的传感机理。 此外,仿真研究了待测分析物厚度对该超材料吸收体传感器谐振频率及折射率灵敏度的影响。基于“Ｉ”型谐振结构的太赫兹超材料吸波器具有结构简单、品质 因数高、折射率灵敏度高等特点,在无标记的高灵敏度生物医学传感中具有潜在的应用前景。     

一种新型无源电容式温度传感器的制备与测试

为了实现高温、机械旋转和密闭空间等恶劣环境中的原位温度测量,以高居里点的铁电陶瓷为温度敏感介质材料,在传统低温共烧陶瓷(LTCC)工艺的基础上,采用牺牲层填充技术,保证了制备过程的工艺兼容性,成功制备出了一种基于LTCC衬底的新型无源电容式温度传感器。通过外部读取天线与传感器线圈的互感耦合,实现了从常温至700℃的传感器温度特性测试,测试结果表明:这种电容式温度传感器具有良好的温度敏感特性,其平均灵敏度为-7.33 kHz/℃。     

基于纳米材料的无源RFID温度传感器设计

射频识别(RFID)技术与传感器的一体化设计，具有数据采集便捷和部署方便等优点，在智慧农业和食品溯源监测领域具有潜在应用价值。提出一种基于氧化锌(ZnO)/还原氧化石墨烯(RGO)的无源RFID一体化温度传感器设计，传感器天线和电极主要采用微带贴片天线制作，天线及电极结构通过HFSS软件进行仿真设计及优化，然后利用热转印技术在环氧树脂覆铜板上通过化学刻蚀制备图形化电极；传感器的温敏材料为水热法制备的ZnO/RGO纳米复合材料。ZnO/RGO温敏材料阻抗随环境温度发生变化，从而引起RFID射频谐振中心频点偏移，以射频回波损耗和归一化频移来度量环境温度的变化，在10℃～60℃量程范围内，该传感器的温度灵敏度可达0.86 dB/℃,线性度R²=0.99。     

一种新型高精度压电谐振式石英晶体温度传感器

开发了一种超小型、高精密、高稳定的谐振式石英温度传感器和石英温度测量装置,其温度测量范围为-60℃～200℃,准确度为0.05℃(包括非线性、复现性、滞后和负载温度的影响误差).文中介绍了谐振式石英温度传感器晶体切型的设计方案、结构的设计,传感器和温度测量装置特性的标定.该传感器采用了厚度切变振动C模式、Y3.78°切型的矩形双凸石英片和具有正弦波纹边缘的蝙蝠状金属电极.     

抗冲击耐高温微加速度传感器设计

设计了一种耐高温（400℃）、抗过载（20000gn）的SOI微加速度传感器的结构,介绍了传感器的制作工艺,并应用ANSYS软件对其进行了仿真,讨论了传感器的量程、抗冲击能力、灵敏度、横向灵敏度、线性度等各项指标,证明该微传感器满足了设计时所提出的要求。     

基于双金属膜和法布里-珀罗干涉结构的光纤温度传感器

研究了一种新型的光纤法布里-珀罗干涉腔(F-P腔)结构的温度传感器,该传感器的F-P腔由双层金属膜和光纤端面构成,当被测温度发生变化时,基于双层金属膜的"双膜热挠曲效应"使得F-P干涉腔长发生变化,从而导致F-P腔输出的光强发生变化,通过测量该光强的变化即可测定相应的待测温度.在理论分析的基础上,运用有限元分析软件ANSYS对传感器的结构参数进行了优化,并对加工和封装后的传感器进行了实验测试,实验结果表明该传感器在测温0 ～ 80 ℃的范围内灵敏度达到了 62.82 nw/℃,综合精度优于±0.7%.该传感器具有结构简单、成本低、量程可根据双金属膜参数自由选择以及灵敏度较高等特点.     

蓝宝石高温光纤压力传感器的设计与仿真

针对高温环境下压力测量需求,提出采用蓝宝石材料来构造适用于特殊环境下的光纤高温法珀压力传感器。基于圆形膜片压力敏感原理设计了传感器敏感单元结构尺寸,通过Comsol有限元软件建立了敏感单元模型,对敏感膜片的表面位移及应力分布情况进行了仿真,验证了传感器设计的可靠性;同时分析了传感器的温敏效应,结果表明随温度升高,传感器的灵敏度会增大,会对压力测量产生误差,约为1.51kPa/℃,上述结果为蓝宝石高温压力传感器的结构和性能优化设计提供了有效指导。     

多晶硅高温压力传感器的芯片内温度补偿!

提出了一种新的改善传感器温度特性的方法.通过在压力传感器芯片上集成多晶硅电阻网络与温度传感器,借助传感器信号处理单元,可以方便地实现对灵敏度系数的补偿.经过补偿,传感器的零点温漂达到1×10-4/℃,灵敏度温漂低于-2×10-4/℃.这种方法补偿的温区宽,具有很强的通用性,使高温压力传感器十分有效的温度补偿方法.     

非金属热电偶在高温探测中的应用研究

介绍了高温测量中传统温度传感器的缺陷,提出了一种新型的非金属温度传感器--石墨纤维热电偶,并对该传感器的特性、加工方式、应用环境进行了分析.设计了温度传感器的放大、滤波、模数转换、数字化处理的硬件电路,并采用分段曲线拟合方法对传感器的非线性进行了校正,从而使传感器在较大的测量区间内具有良好的可靠性.从理论上分析,该传感器测量温度高达3000℃以上,解决了高温环境下钢水温度的连续测量问题.     

基于高温烧结氧化铝陶瓷的无线无源温度传感器

通过高温烧结技术获得了总体尺寸为28 mm×28 mm×0.47 mm的氧化铝陶瓷基板,结合厚膜技术在该基板上印刷无源LC串联谐振电路,设计并制备了一种基于氧化铝陶瓷的无线无源温度传感器。在18℃~300℃的温度范围内实现了传感器的无线测试,测试结果表明该温度传感器呈现出了良好的线性特征,线性范围大且非线性误差小,其谐振频率对温度的灵敏度约为2.75 kHz/℃,可应用于高温恶劣环境下的温度检测。     

管式光纤光栅温度传感器封装与传感特性研究

介绍了两种管式光纤光栅温度传感器的金属型封装方案,对其温度传感特性进行了实验研究与分析。使用外径5 mm、内径4 mm、长度50 mm的管式结构不锈钢材料对光纤光栅进行探头式保护型封装以及温度增敏型封装,所得探头式保护型封装传感器的温度灵敏度系数为9.86 pm/℃,温度增敏型封装传感器的温度灵敏度系数为29.97 pm/℃,是裸光栅的3倍,表明使用热膨胀系数大的封装材料可获得灵敏度更高的传感器。实验结果表明,两种封装形式的传感器均得到很好的重复性,并没有迟滞现象,线性拟合度都达到0.999以上。