基于光源扫描的三角法位移测量方法

对激光三角法测量位移的几种光路布局方案及其特点进行了比较,在此基础上,提出了一种新的基于光源扫描的三角法激光位移测量方法,阐述了激光三角法测量原理,并设计了相应的测量系统,分析了影响系统精度的因素。理论分析可知,该系统的测量分辨力可达到1.5×10-5m。实验结果表明:此系统有很强的实用性,测量范围为0mm~10m,适用于工业生产。     

应变电阻式金属线胀系数测定装置

为方便快速测定出金属线胀系数,设计了应变梁及实验装置,采用应变电阻和电桥电路,将梁的应变转换成电压变化,并经放大电路和显示电表转换成梁的微位移量,即获得金属的线胀量,最终计算得到金属线胀系数。经标定和测量,金属线胀系数测量相对误差低于±1.0%。     

基于三角滤波器的光纤光栅交叉敏感技术研究

光纤光栅传感器对温度、应变都具有敏感性。在作为应变传感器使用时,为了保证测量精度,利用FFP(fiber Fabry-Pérot)干涉仪反射谱的上升沿和下降沿设计了三角陷波器,实现了光纤光栅应变的单参数测量,有效地消除了温度的交叉敏感影响。该方法具有原理简单、易于实现等优点,在-20~70℃温度变化范围内,应变误差为±4×10-6,能够满足桥梁测量中对该参数的要求。     

高精度无油封压力传感器设计

设计了一种新的传感器封装方法。该方法采用双膜片结构,无油封装。压力膜片为硅-蓝宝石材料,通过硅的压阻效应,利用下膜片实现压力传递,上膜片的惠斯登电桥将感受的压力转换为电压信号。经过温度补偿,使热漂移信号大幅度降低。试验结果表明:在常温条件下,传感器准确度为0.14%FS。在-55~200℃范围内,热零点漂移为0.48×10-3%FS/℃,热灵敏度漂移为0.61×10-3%FS/℃。     

测空气中微量CO的Pt/YSZ电位型传感器

应用Y_2O_3稳定的ZrO_2固体电解质电池:O_2(air),CO,Pt│YSZ│Pt,O_2(air),测量了410~500℃温度范围内的空气中微量CO浓度(51~819)×10~(-6)与电动势关系.响应电动势的灵敏度随温度增加而降低,至500℃渐趋于零.在一定温度下,测量电动势可随被测气体的流量(流速)增大而升高,归因于CO在Pt电极上脱附减小.500℃时含有51×10~(-6)CO的空气,在2L/min流量(相应流速54cm·s~(-1))下的测量电动势为18mV,响应时间≤30s.     

晶体膜碘离子半导体传感器的研究

本文报导以Si_3N_4/SiO_4为绝缘膜,用AgI-Ag_2S晶体为敏感膜的碘离子敏感半导体器件,并对其敏感机理进行了分析.测试结构表明,该器件具有良好的稳定性和重现性,对碘离子的线性响应范围为1×10~(-6)～1×10~(-1)mol·L~(-1),响应斜率为54mV/pl(20℃).     

高灵敏度铂薄膜热敏电阻器精细刻蚀技术研究

为了提高铂薄膜热敏电阻器的灵敏度,设计一种标称阻值为5000Ω的超细阻栅结构。通过对高精度干法刻蚀技术研究,解决了传统激光刻蚀和反应离子刻蚀不能加工高质量精细线条的技术问题,实现7μm特征铂电阻条尺寸的加工。测试和分析表明:铂薄膜热敏电阻器在0℃下标称阻值为5 000±1.0Ω,灵敏度为19±0.5Ω/℃,温度系数为(3850±12)×10-6/℃。     

混配型金属铜(Ⅱ)配合物为中性载体水杨酸根离子选择电极的研究

研究了基于2-[(邻羟苄叉)胺基]酚吡啶合铜(Ⅱ)[Cu(Ⅱ)-HBAPP]为中性载体的离子选择性电极。该电极对水杨酸根(Sal-)具有优良的电位响应性能和选择性,并呈现出反Hofmeister选择性行为,其选择性次序为Sal->ClO4->SCN->I->NO2->NO3-≈Br->Cl->SO32-。在pH5.0的磷酸盐缓冲体系中,电极电位呈现近能斯特响应,线性响应范围为9.2×10-6～1.0×10-1mol/L,斜率为-53.9mV/dec(25℃),检测下限为8.0×10-6mol/L。采用交流阻抗技术和紫外光谱技术研究了电极响应机理。     

一种高灵敏度快速CO_2/水汽分析仪设计

CO2和水汽通量是全球碳循环和水循环的重要特征参数,而碳水通量测量难点在于需要精度高、频率响应快的气体传感器。基于DSP与CPLD作为核心控制与处理模块,设计了一种非分光红外CO2/水汽分析仪。通过与标准气体对比,CO2相对偏差为1.638 mg/m3,精度可达到1×10-6;水汽相对偏差为5.39 mg/m3,精度可达10×10-6。同时,与商业仪器进行了对比测量实验,气体浓度值基本一致,结果表明:该仪器能够准确测定CO2,水汽浓度。     

温度流量复合传感器

温度流量复合传感器用来同时测量水、酒精和煤油等液体介质的温度和流量。温度敏感元件采用Pt10 0 0 ,它的温度系数是 385 0× 10 -6/℃。流量采用旋翼式涡轮流量传感器测量。叶轮上的磁钢随着流体介质的流动而做圆周运动 ,磁钢上方的霍尔元件在磁钢通过它时输出电脉冲信号 ,频率电压转换器将正比于流量的频率信号转变成电压信号。温度和流量传感器的测量范围和准确度分别为 0～ 10 0℃、0～ 10L/min、± 0 .5℃、± 2 %FS。     

基于金属有机框架化合物修饰的QCM湿度传感器

提出一种基于自行合成的钴金属框架化合物Co2(oda)2(4,4’-bipy)修饰的石英晶体微天平(QCM)的新型湿度传感器,研究了其制备条件、不同溶剂和不同修饰量对传感器性能的影响。实验结果表明:水在1.2×10-6～20×10-6范围内与频率变化量呈良好的线性关系,其相关系数为0.99903,检测灵敏度可达到87.40 Hz/10-6,检测限为0.16×10-6(信噪比为3∶1)。将此传感器在实际环境中对11%～95%RH进行了检测,结果显示频率对数变化logΔf与%RH呈良好的线性关系,其线性方程为logΔf=1.414 2+0.018 18%RH,R=0.999 65。该湿度传感器具有制备简单、体积小、选择性好、灵敏度高、稳定性好等特点,为湿度检测提供了一个新的方法。     

超细AlN填充环氧树脂热性能研究

采用钛酸酯偶联剂对超细氮化铝(AIN)粉末改性,通过高速机械搅拌和超声波分散相结合的方法,在高真空条件下,制得NTC热敏电阻器用AIN改性环氧树脂(EP)灌封材料。通过对材料的性能测试表明:改性后的EP材料热膨胀系数明显下降,填料高质量分数时下降达到3.05×10-5/℃;导热系数明显提高,由EP的0.28W/(m.K)提高到1.07W/(m.K),提高了2.8倍;DMA分析发现:偶联剂质量分数为3%时,填料与基体的界面结合能比较好,其样品性能最好。     

SnO_2-ZnO复合膜特性研究

用真空蒸发的方法,在1.33×10-3Pa的真空中,蒸发SnO2,ZnO获得超微粒结构的SnO2-ZnO复合膜。当复合膜中ZnO质量分数为20%时,SnO2-ZnO复合膜对乙醇气体的灵敏度为40,膜的方电阻值也较低,为0.01×103Ω/□。复合膜经热处理后,其电学性能也得到改善,当温度t=600℃时,ZnO质量分数为20%的SnO2-ZnO复合膜热处理后,其膜对乙醇气体有较高的选择性,灵敏度为60。当t=400℃时,对掺有Sb2O5质量分数为450×10-6,ZnO质量分数为20%的SnO2-ZnO复合膜进行热处理,其方电阻仅为0.003×103Ω/□,具有优良的导电性能。     

基于长周期光纤光栅的动态轴向应变传感器

基于高频CO2激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅(LPFG)独特的弯曲特性,提出了一种新的动态轴向应变传感器设计方法。该方法利用新型LPFG向特定方向弯曲时,谐振峰幅值与波长随光栅弯曲率的改变而灵敏地发生线性改变的特性,将动态轴向应变转化为LPFG弯曲曲率的动态改变进行测量。理论和实验表明:系统最后探测到的交流电压随轴向应变的增加而增大,应变灵敏度可达57.56mV/10-6。在施加频率为300 Hz、其值为0.69×10-6的动态轴向应变时,分辨力可达1.6×10-9/H z,信噪比可达61 dB。该方法可用于制作操作简单、分辨力高,成本低廉的动态轴向应变传感器。     

基于电子鼻的空气中可挥发有机物定量分析

采用6只不同掺杂的纳米ZnO气体传感器组成的电子鼻实现了空气中乙醇、丙酮、苯的定量分析。对比了多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)、人工神经网络(ANN)等不同算法在本实验中的应用,其体积分数平均标准误差分别为16.71×10-6,34.183×10-6,7.242×10-6。基于非线性函数映射的ANN算法具有最佳定量精度。研究表明:电子鼻在可挥发有机物(VOCs)定量分析中有潜在的应用前景。     

多晶硅纳米薄膜电学特性的实验研究

用低压化学气相淀积(LPCVD)法淀积了膜厚为60～250nm的多晶硅纳米薄膜,研究了膜厚和掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜电学特性的影响。结合扫描电镜(SEM)图片,在电阻率与电阻率温度系数测试结果的基础上,分析了膜厚和掺杂浓度对薄膜电学特性的影响。结果表明:重掺杂多晶硅纳米薄膜具有良好的温度特性,电阻率温度系数可达到1×10-4～3×10-4/℃的水平。     

层层累积技术制备基于纳米碳管的葡萄糖生物传感器

以多壁纳米碳管(MWCNTs)为电子媒介体和酶的吸附载体,利用层层累积的自组装技术固定葡萄糖氧化酶(GOx)的多层(MWCNTs/GOx)n复合薄膜修饰电极,制备了一种新型葡萄糖生物传感器。结果表明:传感器对葡萄糖的响应电流值随着MWCNTs/GOx复合薄膜层数的不同而变化,当MWCNTs/GOx复合薄膜的层数为6时,响应电流值达到最大。(MWCNTs/GOx)6复合薄膜修饰的葡萄糖生物传感器对3×10-2mol/L葡萄糖的响应电流为1.63μA,响应时间仅为6.7 s。该生物传感器检测的线性范围为5×10-4~1.5×10-2mol/L,最低检测浓度可达0.9×10-4mol/L。     

用于低温环境的铂电阻温度微传感器

目前,铂电阻温度传感器主要应用于73 K(-200℃)以上环境的温度检测。设计了可用于10 K(-263℃)～200 K(-73℃)低温区的铂电阻温度微传感器。铂电阻温度微传感器采用对称的折回型结构,这种结构有效地降低了交流感抗的影响。传感器的敏感薄膜是一层采用磁控直流溅射沉积厚度为200 nm的铂薄膜。采用QD PPMS仪器测试传感器的电阻与温度的变化关系,得出传感器的电阻温度系数(TCR):研制的温度传感器的电阻温度系数在温度高于30K(-243℃)时可达到9980×10-6/K,同时在低于30K(-243℃)的深低温区域TCR也可达到3730×10-6/K。     

InAs薄膜Hall器件

利用分子束外延（ＭＢＥ）生长的高迁移率ＩｎＡｓ外延层成功制备了的薄膜Ｈａｌ器件。这种Ｈａｌ器件具有灵敏度高、温度特性好等优点。室温下的积灵敏度和电压相关的灵敏度分别为１１ｍＶ／ｍＡ·ｋＧｓ和４０ｍＶ／Ｖ·ｋＧｓ（灵敏度比相同掺杂的ＧａＡｓＨａｌ器件高５０％）。在（２０～７０）℃温度区域内，内阻温度系数和Ｈａｌ电压温度系数分别为８×１０－４／℃，－２×１０－３／℃（恒流驱动）和－３×１０－３／℃（恒压驱动）。     

热膜风速计温度校正研究

为提高热膜风速计在非恒温流场状况下的测量精度,提出了一种温度自动校正方案。通过对热膜探头的温度特性分析,提出采用铂电阻作为热膜风速计的温度补偿元件。经温度校正后,热膜风速计零点温度漂移可以达到4.8×10-2%FS/℃,灵敏度温度漂移可以达到-1.0×10-2%FS/℃。试验结果表明:利用铂电阻对热膜风速计进行温度自动校正取得了较为理想的效果。