含金属芯压电纤维对Lamb波传感实验研究

含金属芯压电纤维(MPF)是一种新型的压电功能元件,该文将其应用于超声Lamb波的传感.该文简述了其传感特性、研究现状,建立了一套基于MPF的兰姆(Lamb)波主动监测系统,实验研究并分析了MPF对Lamb波的传感特性.实验结果表明,MPF作为Lamb波传感器是可行的,且其对Lamb波的传感具有很强的方向性,随着Lamb波传播方向与MPF轴向夹角的增大,信号的峰值单调递减.当激励信号频率为160 kHz时,沿MPF轴向激励时信号幅值约为垂直于MPF轴向时的5倍.     

曲率光纤传感器的智能夹层系统研究

根据光纤自诊断系统模块化、集成化要求,将曲率光纤传感器以环形布置在PE膜的对称两面,研制了一种智能夹层系统,它可以同时测量结构的曲率和扭转。提出了智能夹层系统的标定方法。对埋有光纤智能夹层的玻璃纤维增强树脂基复合材料试件在CMT6305型电子万能试验机上进行了轴向拉伸、压缩试验和三点式弯曲性能试验,结果表明,智能夹层的埋入对智能结构力学性能有一定的影响,但影响不大。将光纤智能夹层埋入复合材料内部进行了结构曲率测试,在埋入过程中,光纤传感器的完好率达100%。与埋入前的标定结果相比,智能夹层在埋入后的曲率测量最大偏差为5.2%,说明光纤智能夹层可以在埋入复合材料之前进行标定。     

应用于智能材料结构的无线传感智能夹层

提出智能夹层及其先进信号处理技术是智能材料结构研究的主要内容,叙述了将智能夹层的思想推广到无线自组织传感网络上,形成智能无线传感夹层。与其他材料合成相应的智能结构．得出智能夹层可以被预先制造、测试、贮藏和搬运到异地合成到结构中,提高了结构损伤检测的可信度．     

智能结构中光纤智能夹层系统的研究

根据光纤自诊断系统模块化、集成化要求，提出并研制了光纤智能夹层。这种智能夹层易于制作，且制作过程中光纤传感器完好率达100％，智能夹层的埋入对复合材料拉伸强度影响较小。在此基础上，对光纤智能夹层试件进行了轴向拉伸试验。试验表明，在一定应变范围内，单膜交错光纤中光强-应变之间具有良好的线性关系，可以在埋入复合材料之前进行标定。利用智能夹层内的光纤传感器网络和先进的信息处理技术，可以建立结构损伤主动、在线和实时监测系统。     

级联MZI带通巴特沃斯微波光子滤波器的设计

随着对MPF(微波光子滤波器)的深入研究,设计的方法和滤波器性能都得到了很大改进,但是对于给定参数实现一些典型结构的MPF的报道却很少。在深入研究数字滤波器和MPF结构的基础上,采用数字滤波器的设计方法,给出了带通巴特沃斯MPF的详细设计过程。利用数字滤波器的设计方法得到了所需带通巴特沃斯MPF传递函数的零点和极点。采用光纤环辅助的MZI(马赫-曾德干涉仪)级联,实现滤波器的传递函数,根据传递函数的零点和极点计算确定了各级联MZI的结构参数:耦合系数、臂长差和环长,并对其进行了仿真验证,结果与带通巴特沃斯MPF设计要求基本一致,并进一步研究了不同结构参数对MPF的影响。     

一种新型光纤位移式电压传感器及其调制理论

介绍了一种新型光纤位移式电压传感器件,与传统的光纤电压传感器件相比,具有结构简易、灵敏度高且具备光路自补偿功能等特殊优点。文中建立起了这种传感器件的理论模型,利用此模型,借助计算机可实现对传感器性能的实际仿真。     

F-P光纤传感器及光纤Bragg光栅传感器应用于光纤智能夹层的研究

本文对嵌入F-P光纤传感器和Bragg光栅光纤传感器的光纤智能夹层进行了研究,实现了对应变的测量。通过对光纤智能夹层的理论分析和试验研究,分析了应变对传感系数的影响,研究了F-P光纤传感器检测的应变与所受的载荷及Bragg光栅传感器波长变化量与应变之间的关系。     

压电叠层传感/致动器的特性研究

压电叠层传感／致动器是智能主动构件中的重要组成部分，是一个机电耦合的交互系统。给出了压电叠层传感／致动器的设计原理，并对压电叠层传感／致动器的动静态工作特性进行了实验研究与分析，揭示了其输出位移大、稳定性和重复性好、滞后效应小等优良特性，为研制性能优良、稳定的智能主动构件提供了依据。     

1-3型OPFC传感元件的制备工艺与实验研究

该文在分析压电纤维复合材料(PFC)自身特点和制作工艺的基础上,建立了正交异性压电纤维复合材料(OPFC)传感元件的理论模型,采用改进的排列-浇注法制作了不同尺寸的OPFC传感元件,并就其正交异性、灵敏度等驱动性能进行仿真与实验测试,提出了相应的改进措施.其实验结果为OPFC的进一步研究与应用奠定了良好的基础.     

基于机器视觉和激光雷达的车辆智能导航系统

常规的车辆智能导航系统无法准确计算其与前方障碍物之间的距离,因此,基于机器视觉和激光雷达设计了车辆智能导航系统.在车辆智能导航系统的硬件设计中,设计视觉传感芯片外围电路,配置视觉传感芯片电路元件参数,保障视觉传感装置的稳定运行,设计激光雷达温度补偿装置,保证激光雷达装置的电路稳定.在车辆智能导航系统的软件设计中,去除图...     

Microengineering Pressure Sensor Active Layers for Improved Performance

Pressure sensors play an integral role in a wide range of applications, such as soft robotics and health monitoring. In order to meet this demand, many groups microengineer the active layer—the layer that deforms under pressure and dictates changes in the output signal—of capacitive, resistive/piezoresistive, piezoelectric, and triboelectric pressure sensors in order to improve sensor performance. Geometric microengineering of the active layer has been shown to improve performance parameters such as sensitivity, dynamic range, limit of detection, and response and relaxation times. There are a wide range of implemented designs, including microdomes, micropyramids, lines or microridges, papillae, microspheres, micropores, and microcylinders, each offering different advantages for a particular application. It is important to compare the techniques by which the microengineered active layers are designed and fabricated as they may provide additional insights on compatibility and sensing range limits. To evaluate each fabrication method, it is critical to take into account the active layer uniformity, ease of fabrication, shape and size versatility and tunability, and scalability of both the device and the fabrication process. By better understanding how microengineering techniques and design compares, pressure sensors can be targetedly designed and implemented.     

光纤Bragg光栅等强度悬臂梁型称重传感器的标定与不确定度分析

研制了一种等强度悬臂梁结构的光纤Bragg光栅称重传感器.为了确定其称量结果的可靠性,通过分析载荷信息传递过程与光栅敏感元件的感知原理,推演传感器设计的理论依据,设计了采用标准质量块进行标定的静态载荷实验装置,通过MATLAB实现静态传感数据分析,并分析标定过程中存在的不确定因素进而确定了传感器的不确定度指标.实验表明:所研制的光纤Bragg光栅等强度悬臂梁型称重传感器的灵敏度为0.0069 nm/N,非线性误差为4.93％,重复性误差为2.59％,迟滞误差为3.21％FS,称重传感器的测量不确定度为0.409 N.设计的光纤Bragg光栅等强度悬臂梁型称重传感器静态特性良好,在它量程范围内测量不确定度对结果的影响较小,满足性能要求,标定方法有效提高了标定效率和精度,为其他类型传感器综合性能定量分析提供了思路与工程实践.     

反射型保偏光纤温度传感器现场校准方法

设计了一种反射型保偏光纤温度传感器,介绍了其原理并给出了传感方程。分析表明:光路传输损耗变化是引起传感方程参数变化的主要原因,在需要重装光路的应用场合,需要对传感方程参数进行现场校准。结合输出信号和传感方程系数的特点和关系,将传输损耗与传感器本征参数分离,提出了一种简单实用的现场校准技术并建立了计算模型。采用该技术,在校准时只要给出传感头所处位置的一点温度值便可实现传感方程所有参数的校准。搭建了实验系统,通过改变光路传输损耗进行了校准实验,分别采用曲线拟合和模型计算方法进行了数据分析和对比,对该方法进行了验证。实验表明,在-30～60℃的温度范围内,校准前后温度传感器的精度均可达到±0.5℃。     

Rational Design of Capacitive Pressure Sensors Based on Pyramidal Microstructures for Specialized Monitoring of Biosignals

There is an increasing demand for specialized pressure sensors in various applications. Previously, capacitive pressure sensors have been shown to have wide versatility in use, with a high degree of potential tuning possible through manipulating the geometry or material selection of the dielectric layer. However, in order to make sensors that are tunable and predictable, the design and fabrication method first needs to be developed. Presented here is an improved fabrication method to achieve tunable, consistent, and reproducible pressure sensors by using a pyramid microstructured dielectric layer along with a lamination layer. The as‐produced sensor performance is able to match predicted trends. Further, a simple model based on this system is developed and its efficacy is experimentally confirmed. Then, the model to predict a wide range of material and microstructure geometric properties prior to device fabrication is used to provide trends on sensor performance. Finally, it is demonstrated that the new method can be used to targetedly design a pressure sensor for a specific application—in vitro pulse sensing.     

Multiple layers of CMOS integrated circuits using recrystallizedsilicon film

This letter presents a method to fabricate high performance three-dimensional (3-D) integrated circuits based on the conventional CMOS SOI technology. The first layer of transistors is fabricated on SOI and the second layer is fabricated on large-grain polysilicon-on-insulator (LPSOI), using oxide as the interlayer dielectric. The LPSOI film is formed by the recrystallization of amorphous silicon through metal induced lateral crystallization (MILC). The grain size obtained by the LPSOI process is much larger than the transistors and the transistor performance is similar to those fabricated on the SOI layer. Three-dimensional (3-D) CMOS inverters have been demonstrated with p-channel devices stacking over the n-channel ones     

具有脉宽调制输出的CMOS集成流量传感器

本文介绍一种数字化输出的集成流量传感器,传感器由温敏元件、加热元件和触发器组成,电路连接使得传感器工作在加热和冷却的振荡状态,产生方波输出,其脉冲宽度用作为流速的量度。该传感器由通用的CMOS工艺制成。     

高灵敏度Si基纤毛式MEMS湍流传感器

为了满足湍流探测高灵敏度、高分辨率的要求,提出了一种新型纤毛微电子机械系统(MEMS)湍流传感器。基于MEMS技术制作了硅十字梁敏感受力结构,通过橡胶探头的受力振动传递水中的湍流信号,凭借传感器头部的导流罩来保证传感器的高分辨率探测。对MEMS湍流传感器进行理论和仿真分析,其一阶共振频率达到481.04 Hz。经过海洋环境模拟机测试实验,结果显示其在50 MPa压力下保持了完好的结构和良好的性能,验证了其水下的可靠性。在湍流实验平台进行测试,通过比较标定法得出其灵敏度为1.92×10^-4 V·m·s^2/kg,满足海洋湍流测试要求。     

固体电解质CO_2传感器的研究与进展

采用溶胶-凝胶法制备NASICON粉体材料,并利用XRD和IR对制得的材料进行表征。以NASICON粉体材料为基体,Li2CO3-BaCO3复合盐为敏感电极制作管式CO2气体传感器,并对其灵敏度、选择性和耐水性进行测量。在敏感电极中掺入质量分数为10%的SiO2,不仅明显改善器件的耐水性,而且使器件的初始稳定时间从30min减小到5min。     

MOS触发器型集成压力传感器

触发器型压力传感器具有灵敏度高，压力测量线性范围可调和能输出数字量等特点，论述了这类新型传感器的工作原理和特性，并重点分析了噪声对传感器特性的影响。为了改善传感器的特性，实验采用三角波调控电压，可以有效地调节传感器的测量灵敏度度和线性范围。     

Cobalt oxide nanosheet humidity sensor integrated with circuit on chip

The work studies a micro humidity sensor integrated with a seven-stage ring oscillator circuit-on-a-chip fabricated by the commercial 0.35 μm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process and a post-process. The structure of the humidity sensor consists of interdigitated electrodes and a sensing film. The sensing film is cobalt oxide nanosheet that is prepared by a precipitation-oxidation method. The sensor, which is a capacitive type, changes in capacitance when the sensing film adsorbs or desorbs water vapor. The ring oscillator circuit is employed to convert the capacitance of the sensor into the oscillation frequency output. The post-process of the sensor includes etching the sacrificial oxide layer and coating the sensing film on the interdigitated electrodes.