声敏传感器及其实用电路 二

六、前置放大器电路 1.加速度传感器压电加速度传感器能够产生跟压电元件上施加的加速度成比例的电荷,可认为压电元件是跟电容器并联连接的高电阻器,图1示出等效电路。这种加速度传感器是电容性的,其输出阻抗非常高,而输出电压通常是低电平。因此,前置放大器应具备的功能,一是跟检测器的阻抗匹配,二是将传感器的微小输出信号放大。     

气流式补偿回路传感器

提出将气流式水平姿态传感器和角速度陀螺构成补偿回路传感器,通过气流式补偿回路传感器的原理分析和结构设计,陀螺信号消除了干扰加速度对水平姿态传感器信号的干扰,提高了运动载体水平姿态输出信号的精确度。此传感器不仅能进行静态倾角测量,而且能抑制动态情况下加速度对水平姿态传感器输出信号的干扰,使动态水平姿态输出信号也能达到很高的精度,同时还可输出角速度信号。利用单片机对传感器零位电压、灵敏度随温度变化及非线性度进行补偿,能显著提高传感器的线性度,展宽工作温度     

压电石英加速度传感器稳定性研究

分析了加速度传感器的量程、分辨率及晶体相关参数与传感器输出稳定性的关系,测试了不同环境状态下石英晶体谐振器的频率稳定性和加速度传感器的稳定性。试验结果表明,环境因素对石英晶体频率稳定性和石英加速度传感器稳定性有不同程度的影响,传感器稳定性的理论计算值与实测结果一致。     

基于高冲击台的高量程加速度传感器动态性能分析

高量程传感器是测试系统核心器件,传感器性能直接影响测试系统精确度,所以对传感器的动态性能分析十分重要。针对高量程加速度传感器动态校准装置自动化程度不高,提出了基于高冲击台的动态校准系统。试验采用冲击比较法,以B&K公司8309传感器作为标准传感器对实验室自制58#压阻式量程100000g加速度传感器进行动态校准,分析传感器动态性能,动态性能不理想,对传感器进行动态建模,为以后的动态补偿提供依据。     

磁性液体全方位倾角传感器的研究

针对磁性液体倾角传感器敏感方向单一及量程窄的问题,利用类似重力摆原理设计了一种采用隧道磁电阻传感器完成倾角电信号提取的全方位、宽量程球型倾角传感器。首先,设计了电信号采集系统,并测试了该系统的采集能力。其次,通过实验确定了在一定范围内输出电压与倾斜角的线性关系。最后,测试了倾角传感器的测量能力,结果表明,倾角传感器具有较好的测量精度,量程为10°~170°。     

面向核电状态监测用的压电加速度传感器设计

我国核电行业呈现规模庞大、发展迅速的特点,核电机组的状态监测系统对具有自主知识产权的耐高温耐辐射压电加速度传感器具有迫切需求。该文针对核电环境检测加速度信号的特点,提出并设计了一种抗辐射的压缩式压电加速度传感器,同时,介绍了传感器的工作原理,推导了其数学模型,并采用ANSYS有限元仿真平台对传感器结构进行优化设计。通过仿真实验探明了传感器结构参数与传感器输出性能的关联关系,仿真结果表明,压电陶瓷厚为0.8mm、质量块厚为3.5mm、螺杆直径为?1.8mm、中心通孔直径为?2mm和陶瓷外径为?4.4mm时,传感器输出电压起伏最优为±0.85%,输出电压幅值高于11mV,传感器灵敏度高且结构应力强度较低,为我国核电行业发展高性能核电机组状态监测系统奠定了基础。     

传感器的低频特性对高冲击测试的影响研究

根据航天、航空环境中加速度的测试特点,对比分析了压电传感器和压阻传感器在高冲击环境下的测试性能。首先,通过对冲击信号进行建模,仿真分析了不同低频特性的加速度传感器对冲击信号测试的影响;然后,分析了压电、压阻类传感器的低频特性;最后,用冲击试验台验证压电传感器和压阻传感器在模拟的环境下的测试情况,得出低频特性好的传感器(压阻传感器)更适合在高冲击条件下的测量的结论。     

静电刚度式谐振微加速度传感器的结构稳定性

为了研究静电刚度式谐振微加速度传感器结构稳定的判据和影响其稳定性的因素,根据静电刚度式谐振微加速度传感器的结构原理,分析了传感器中质量块与音叉梁的运动和受力特点,建立了传感器中质量块与音叉梁在加速度作用前后的力平衡方程。采用数值方法求解力平衡方程,得到了传感器结构的一个稳定平衡点和一个非稳定平衡点,以及两个平衡点重合时对应的结构稳定临界检测电压,分析了加速度作用前后不同质量块支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙对临界检测电压的影响。结果显示,临界检测电压随质量快支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙的增大而增加。当有加速度作用时,临界检测电压将发生变化,但对量程为-1~1g的超低量程加速度传感器,加速度作用前后临界检测电压变化很小,不会引起传感器结构稳定性太大的变化。     

电荷输出型传感器的信号引出

电荷型传感器的输出信号为电荷量,具有内阻高,功率小的特点,必须采用电荷电压变换电路将其导出供后续电路使用。详细论述电荷电压变换电路的处理原理和误差、频率、噪声及漂移特性,介绍电荷输出型传感器信号引出实用电路的两种设计例子。     

2万g量程压阻式加速度传感器的非线性研究

在弹体侵彻混凝土的实验过程中,由于压阻式加速度传感器具有零漂、外围电路简单、抗过载能力强等优点,成为高量程微加速度计设计的首选,因此我们采用压阻式加速度传感器,通过采用弹载存储测试技术,记录弹体膛内及侵彻过程中的实时加速度,分析了实测的加速度曲线,膛内及侵彻速度曲线,侵彻深度.发现了加速度传感器非线性问题,在马歇特锤上...     

32路磁致伸缩位移传感器时漂老化测试台设计

磁致伸缩位移传感器时漂老化测试占用较大的空间和时间,研发一个集成度高、能满足多个工作电压、能兼容多种输出信号、能自动监测输出信号、能汇总时漂数据并进行计算的老化测试台,能大幅提高磁致伸缩位移传感器的批量生产效率.本文介绍32路磁致伸缩位移传感器时漂老化测试台的系统硬件构成、软件系统开发.     

基于InSb-In薄膜磁阻元件电流传感器的应用

介绍了一种用InSb-In共晶体薄膜磁阻元件制成的电流传感器(MRCS)。为了检测微弱电流,此种电流传感器利用同时改变两个InSb-In磁阻元件阻值的途径来实现这一目的,设计了一种能较大幅度增大其输出电压的信号处理电路。当处理电路的电压增益为50~10000倍、,待测的50Hz交流电流在50mA~12A时,输出电压在0.3~3.5V变化,并且两者之间有比较好的线性关系,标准偏差小于0.02,完全能满足工业上对电流的监测作用,从而保护因异常情况停止运转的马达。     

一种新型MOSFET静电场传感器

本文提出了一种非常有发展前途的低温漂固态电场传感器。此传感器是一种恒压惠斯顿电桥,它的电阻是由四个直接栅极SOI MOSFET器件。理论上证明这种传感器的输出信号电压与测量电场成正比,温度漂移等于零。实验结果表明,在300K温度下,传感器的分辨率为3.27 mV/KV/m,大气环境下的温度漂移相当于47V/m的电场,其远小于大气温度下相当于10,000V/m的电流漂移。     

微型加速计全差分Σ-Δ接口IC

主要描述一种加速度感应系统全差分Σ-ΔCMOS接口IC。电容传感器接口由一个前端可配置开关电容(SC)电荷放大器和一个末端,一阶SCΣ-Δ调制器组成。本设计采用开关双采样技术(CDS)来消减低频噪声,能有效地隔离高性能Σ-Δ调制器和MEMS传感器。采用0.35μm CMOS技术,在3.3 V电源环境下能够理想工作。仿真结果显示该设计能达到0.55 V/g的精度。     

A novel SOI MOSFET electrostatic field sensor

A novel low temperature solid state electric field sensor is demonstrated as a promising sensor. The sensor is a type of constant voltage Wheatstone bridge whose resistors are four direct gate SOI MOSFET devices. It is demonstrated in theory that the output voltage signal is proportional to the electric field E, the temperature drift is about zero when the temperature is in the range from 200 to 400 K, and the doping concentration is in the range from 1×1014 to 1 × 1016 cm-3. The experiment results indicate that the resolution of the sensor is about 3.27 mV for a 1000 V/m electric field at 300 K, and the voltage drift by an amount is about 47 V/m field signal when the degree temperature is in the range from 300 to 370 K, which is much smaller than the current drift of a single MOSFET which is about 10000 V/m field signal.     

一种双电桥非线性校正方法

传感器的非线性校正,通常需要设计一个非线性校正电路来试验.现设计了一组双电桥电路,用于铂电阻温度传感器数显电路的非线性校正.由双电桥电路输出两组电压,其中一组提供随被测温度变化而变化的信号电压送给A/D变换电路的信号输入端,另一组是带有非线性补偿的基准电压送给A/D变换电路的基准电压输入端,调整其负反馈的大小,使温度显示器显示温度的非线性误差在-50℃～199.9℃,范围仅小于0.1℃.     

用于微摩擦测试的微力传感器及其制作

微构件表面的摩擦状况和磨损机理与宏观构件有较大的区别，需一种能够测量微米尺度样品摩擦特性的专用仪器。给出了一种新型硅微力传感器的设计原理、结构、制作工艺及其弱信号采集方法。静态性能测试结果表明，传感器最大输出电压2000μV，重复性约为1．3％，灵敏度约为65V／N，分辨率为46μN，总精度为2．3％，基本上满足了微摩擦测试的需要。实验及计算表明，通过优化微力传感器的结构，改进芯片的封装，可以大大减少其体积，并提高其各项性能指标。     

一种基于红外传感器的无人机姿态测量方法

针对红外温度传感器能灵敏感应天空地面热辐射的特点,提出了一种基于红外传感器测量无人机姿态信息的方法,相比传统姿态测量传感器,红外传感器具有体积小、重量轻、无漂移、成本低等优点;针对该方法介绍了由三对正交安装的红外传感器测量姿态角的基本原理及能获得更好视场角的45°安装方式;并通过场地实验获得了红外传感器的对地倾角和输出电压的函数关系;通过推理得到无人机姿态测量算法,实现了根据红外传感器的差动输出信号计算无人机的姿态角;同时对太阳的干扰问题作了适当的研究;为了验证算法的可靠性,进行了机载飞行实验。实验结果表明,该方法可以有效的测量无人机的姿态角。     

肌肉注射维生素B12缓解食欲不振1例

论述了气体摆的机理,分析了密闭腔中自然对流气体的浮升力及浮升力与温度变化的关系式.该文给出了二维微机械气体摆式加速度计与倾角传感器的结构原理和信号处理电路,并通过对实际制作的两维微机械气体摆式加速度计和倾角传感器样机进行测试.结果表明,在±7 g和±25°时,两维微机械加速度计和微机械倾角传感器的非线性度均小于1%FS.     

微拾振器压电悬臂梁结构的设计与测试

提出了一种压电悬臂梁结构的微拾振器,利用有限元法计算了结构的固有频率和电压输出,以设计适合具体应用环境的器件结构。采用MEMS技术制备了器件原型并进行了试验测试。研究表明,所制备的器件在加速度为9.8 m/s2的低频谐振激励下电压输出达200 mV以上。考虑到压电薄膜的制备和湿法刻蚀硅造成的不均匀性,可以认为,测试结果和模拟结果基本相符,为设计、制备高性能的器件打下了良好的基础。