A novel wind sensor concept based on thermal image measurement using a temperature sensor array

This paper presents a novel concept of designing wind sensors without moving parts. The measurement concept is based on the evaluation of the thermal image around a circular heater. Forced convection, caused by the wind, modulates this thermal image, which reveals information about both flow velocity and flow direction. The new concept uses an array of temperature sensors to capture the thermal image. Temperature data are transferred to a computer or a micro controller by a multiplexer. A program running on the computer extracts the values of speed and direction from the thermal image. The paper discusses different evaluation algorithms and compares their results. Three-point-estimators such as Gaussian estimator, peak centroid estimator, and parabolic estimator are used to improve the resolution of the direction measurement. The result of velocity measurement is also presented.     

基于恒温法的热膜式气体流量传感器的设计

设计了一种新的基于恒温法的热膜式气体流量传感器,介绍了该传感器的建模过程及其敏感元件的结构设计,并给出了流量传感器的详细设计方案。仿真和实测结果表明：该流量传感器既能对小流量信号敏感又能准确地反映大流量的输出,功耗低于0．1W,响应时间小于50ms,精度可达到0．6％FS,能够满足低功耗、快响应、高精度等性能技术指标的要求。     

基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器

氧化铝陶瓷因其稳定的机械性能和高温鲁棒性得到了广泛的应用。文章以LC谐振电路为技术背景,提出了一种基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器,并通过厚膜集成工艺技术将一个定值电感与一个可变电容集成在氧化铝陶瓷基板上实现了传感器的制备。对传感器进行高温环境下的压力测试,实验结果表明:传感器能够完成600℃高温环境下1到5 bar范围内压力的原位测试,且在600℃高温环境下传感器的重复性误差,迟滞性误差和零点漂移分别为8.3%,5.05%和3.7%。     

热流量传感器温度补偿方法研究

在热流量传感器测量电路中,利用惠斯登电桥平衡电路和热敏电阻器补偿不能解决流体本身温度变化带来的测量误差。介绍一种用于补偿流体温度变化引起测量误差的方法。试验结果表明:采用该方法进行温度补偿后,可以基本消除流体温度变化引起的测量误差,提高系统的测量精度。     

基于PIC单片机的热膜式空气流量计设计

介绍了一种基于PIC单片机的数字输出型热膜空气流量计,用于汽车进气流量的检测.首次提出以PIC单片机为流量计控制核心,充分利用单片机内部的ADC、CCP、PSMC等硬件资源,实现了热膜传感单元输出模拟信号的采集、模数转化,以及流量信号、温度信号的输出控制等功能.针对热膜传感单元流量信号存在对环境温度交叉敏感等问题,提出一种基于二元回归分析法的热膜式流量计的校准方法,并详细介绍了流量计的自校准过程.     

Evanescent wave sensor based on permanently bent single mode optical fiber

A novel refractive index sensing scheme based on evanescent wave interaction through locally and permanently bent single mode optical fibers is proposed. Local and permanent bends in single mode optical fibers enable significant power coupling between core and cladding modes. Order and number of excited cladding modes depend on bend features and determine the field profile at the output of the bent region. This in turn constitutes a simple mechanism to tailor the field distribution in single mode optical fibers useful for spatial light modulation. Moreover, since guided cladding modes are strongly influenced by the surrounding refractive index (SRI), the power transmitted at the output of the bent region as well as its dependence on the optical wavelength are strongly sensitive to the SRI opening new scenarios in sensing applications.     

一种流量压力温度一体化传感器的设计

为了实现多参数综合测量,设计出一种小流量、压力、温度一体化传感器,该传感器主要由敏感元件和调理电路组成,信号输出采用0～5 V模拟输出.对传感器进行各项环境试验,试验结果表明:该传感器流量精度优于3％,压力精度优于0.2％,温度精度优于0.5％,流量热零点漂移小于0.2％ FS/℃,压力热零点漂移小于0.1％ FS/℃...     

基于玻璃的流量传感器的研究

提出一种基于玻璃的空气质量流量传感器,该传感器具有制造工艺简单、测试范围宽和抗流体冲击能力强的特点。通过CFD软件模拟了传感器芯片在各种情况下的温度场分布,得到了流速与芯片上下游温差的关系曲线,理论分析表明基于玻璃的流量传感器最大流可测速可达10m/s。采用半导体工艺制备了基于玻璃的流量传感器,通过测试得到了芯片的输出信号电压和流速的关系曲线,在流速范围为0～10m/s时,输出信号电压没有出现饱和现象。当芯片表面掠过流速为10m/s时,测得芯片放大信号电压可达1.51V。     

气体流速流向传感器及其温度补偿的研究

设计了一种内燃机用气体流速、流向传感器,阐述了传感器的工作原理;介绍了应用单片机对传感器输出信号进行线性化和温度补偿处理的方法。试验结果表明:该传感器在-20~100℃温度范围内,温度稳定性高,零点温度漂移为4.0×10-3%FS/℃,准确度可达到±1.0%FS,性能指标达到了设计要求。     

电流型电化学传感器恒电位仪电路的研究

电流型电化学传感器在与目标气体发生反应的同时,还会与其他氧化性气体发生反应,影响测量值。针对上述问题,根据恒电位仪工作原理,利用高精度基准电压源、直流负反馈电路及参比电极电路研究了一种恒电位仪电路,为传感器工作电极提供一个恒定电位,提高传感器的选择性。同时对工作电极相对于参比电极的电压与给定电位的关系进行实验,获取了控制电位的性能指标。实验验证了该电路具有给定电位稳定（相列误差不大于0．2％）、控制电位精度高（相对误差不大于0．3％）、易于实现等特点。     

一种SiC高温温度传感器

理论表明,当流过SiC肖特基势垒二极管的正向电流恒定时,在一定温度范围内,器件两端的正向压降与温度变化之间存在线性关系。利用此特性,可以制造SiC高温温度传感器。阐述了SiC高温温度传感器的工作原理、结构特点和工艺过程,介绍了传感器系统的结构。系统的测温范围在0～500℃,测量准确度可达0.5℃。     

单硅片单面硅微机械加工的热温差流量传感器

在(111)硅片上研制了一种单硅片单面硅微机械加工的热温差式流量传感器.利用Comsol仿真软件对敏感结构参数进行优化设计,最大程度降低了传感器的热损耗,提高了传感器灵敏度和响应时间.此外,得益于MEMS微创手术MIS(Mi-cro-openings Inter-etch&Sealing)工艺技术使得加工后的芯片尺寸仅为0.7 mm×0.7 mm,测试结果表明:传感器灵敏度为107.88 mV/(m/s)W(无放大处理),检测响应时间仅为1.53 ms,综合精度为±4%.     

应用于汽车的流量传感器研究

研究了横膈膜式热膜流量传感器,横膈膜采用多层薄膜结构,增加其机械强度,同时保持其较低的横向热导率.模拟了横膈膜上温度的分布,分析了在不同流速下各点的温度变化.通过实验和理论模拟,得到了比较一致的结论:在低流速下,上游的冷却作用使温度明显下降,而下游的温度增加;上下游的温度差变化比较明显;随着流速增加到一定程度时,各种变化趋势变缓,上游远端甚至出现温度饱和现象,由于空气流速也对所有的芯片表面有冷却作用,下游远端也出现温度略微下降的现象,导致了上下游的温度差增加趋势变缓.因此,通过远端的电阻温度变化反映出来的流量量程较小.本研究中在加热电阻上游和下游放置两对测试电阻,提高传感器的精度和增加其量程.叠加信号电压相比单个的输出明显加强,单个信号的最大值为15.7 mV,而叠加后的信号增强到28.6 mV.同时叠加后的测试量程也得到拓宽.     

A monolithically integrated surface micromachined touch mode capacitive pressure sensor

A monolithically integrated surface micromachined touch mode capacitive pressure sensor and its interface circuits are presented. The device includes the capacitance to voltage, and capacitance to frequency converters on the same chip. The sensor is fabricated using a surface micromachining technology, which is processed simultaneously with a conventional 2.0-μm double-poly, double-metal n-well CMOS process. The performance of the integrated sensor meets the design specifications of good linearity and good stability. Evaluation results on the completed ‘sensor and circuit' chip are presented.     

汽车用热线式空气流量传感器

利用热式空气流量传感器直接测量空气质量流量的特点,设计了一种应用于测量内燃机进气系统进气量的热线式空气流量传感器。通过对传感器输出信号进行温度补偿、放大及线性化处理,其输出电压与质量流量近似呈线性关系。试验结果表明:热线式空气流量传感器应用于汽车电喷系统中,可以为发动机提供准确的进气质量流量。     

变宽度悬臂梁的FBG流速传感器

通过对光纤传感器进行设计,提出了一种基于变宽度悬臂梁的光纤(Bragg)光栅(FBG)流速传感器.传感部分由不锈钢材质的悬臂梁和粘贴在其特定位置上的FBG构成,悬臂梁采用等腰梯形和矩形相结合的外形结构设计,传感头两部分之间的衔接不需要用销子固定,整个传感头浑然一体,无额外附加重量,制作方法简易,且实验设置参考光栅,实验结果不受温度变化的影响.实验表明:传感器的Bragg波长漂移量与流速变化有很好的线性关系,传感器的灵敏度为0.025 m/s.可测流速范围为0～2 m/s,传感器不仅实现了对温度的补偿,而且提高了测量精度、灵敏度.     

一种热温差式悬空结构气体流量传感器设计

基于热温差原理,利用MEMS技术加工制备出高灵敏度微型气体流量传感器。该流量传感器采用热敏电阻器悬空结构,其热隔离性能较好,并利用温度系数大的VO2制备热敏电阻器;同时,利用机械性能和密封性能好的SU—8胶制备气流沟道,工艺简单,稳定性好,且成本较低,适合批量生产。实验表明:当传感器处于适当偏压下时,在0～30 mL/min的流速范围内响应速度快,灵敏度高,而且具有良好的线性度,适合生化检测、医疗等领域的应用。     

一种基于广义回归神经网络的超声波流量传感器系数求解方法

为了解决和提高不稳定流场条件下的超声波流量传感器的测量精度问题,文章将广义回归神经网络引入到流量传感器系数获取当中,并通过建立流量传感器系数模型和样本输入训练,获得了较为准确的流量传感器系数和较高的测量精度,从而验证了本方法对超声波流量传感器在不稳定流场中进行流量测量的可行性,具有总要的实际应用借鉴价值。     

基于精确传感网络的智能交通系统交通流模型

首先介绍了基于精确传感网络的智能交通系统(ITS)相对于传统交通流传感器网络的优势;然后基于组合预测理论对这类网络的基本交通流模型进行了研究,在模型中引入了更加精确的交通流物理量,包括旅行时间、路段上游及下游的分类交通流量等变量,使所建立模型的可解释信息量更加丰富和易懂,该模型算法为动态算法。交通实测数据实验证明模型的拟合精度较高,拟合值与真值的平均绝对误差值控制在9s以内,平均相对误差值控制在5%以内,综合各个时段来看,预测的准确度都在90%以上。最后总结了基于精确传感器网络的智能交通系统在实际交通应用中的重大价值。     

薄膜铂温度传感器多点温度检测系统

酒精生产过程中,需要对蒸馏塔多点温度进行检测。采用新型薄膜铂温度传感器设计了多点温度检测系统,使用正反馈型线性校正电路使输出电压与温度成线性关系,从而提高了检测系统的测量准确度。本系统的特点是电路设计新颖、测温准确度高、实用性强。