一种新型的光纤光栅涡街流量传感器

采用电子滤波技术、涡街流量传感技术提出了一种不受温度影响的光纤光栅流量测量系统.通过利用光纤光栅作为敏感元件,解决了传统电流量计的本征安全问题.对涡街流量传感信号的特点进行了理论分析,并采用相应的电子滤波技术,从而避免了光纤光栅传感的温度交叉敏感问题.实验验证该传感器的量程达到25 L/min,精度为±0.5%F.S.理论分析和实验结果表明,该传感系统具有温度不敏感、本征安全、量程大和精度高等优点.     

基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的设计

给出了一种基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器的结构及工艺。为了准确地把握这种微电容式加速度传感器的力学和电学特性,仔细地建立了它的力学模型。在此基础上,详细分析了它的动态特性———模态。并用有限元的方法分析和计算了微电容式加速度传感器的加速度与电容信号的非线性输入输出关系,并结合实测参数验证了模型的有效性。最后提出了一种详细的有效的基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的结构以及加工工艺流程。基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器具有结构简单、工作可靠和工作范围大的特点。根据这套方法,可以比较方便地设计并加工不同测量要求的加速度计。     

高性能SOI基纳米硅薄膜微压阻式压力传感器的研究

针对高端领域对高性能微小量程压力传感器的迫切需求，设计并实现了一种应用于电子血压计的高性能SOI基纳米硅薄膜微压阻式压力传感器，并提出了相应的检测电路。根据小挠度弯曲理论设计了传感器方形敏感薄膜结构，确定了纳米硅薄膜压敏电阻的阻值大小和尺寸。采用ANSYS有限元分析（FEA）对所设计的传感器结构进行仿真，根据仿真结果确定了压敏电阻在膜片上的最佳放置位置。基于标准MEMS制造技术，在SOI基纳米硅薄膜上设计并实现了该压力传感器。实测结果表明，室温下，在0～40 kPa微压测量范围内所设计的传感器检测灵敏度可达0.45 mV/（kPa·V），非线性度达到0.108%F.S。在-40℃～125℃的工作温度范围内，温度稳定性好，零点温度漂移系数与灵敏度温度漂移系数分别为0.004 7%F.S与0.089%F.S。所设计的压力传感器及其检测电路，在现代医疗、工业控制等领域具有较大的应用潜力。     

大气数据仪表校验系统的设计与实现

针对飞机大气数据计算机和测试仪表的校验问题,在分析了大气数据仪表的特点的基础上,基于嵌入式计算机控制技术和精密气压控制技术,提出了一种智能大气数据校验系统的设计方案;从控制方面,系统采用双传感器、普通硅压阻压力传感器和数字石英压力传感器,模拟传感器具有高速响应特性,将其作为过程控制传感器,保证装置的动态响应性能;数字石英压力传感器的精度达0.01%F.S,作为基准压力传感器,保证系统准确度;采用双闭环控制方案,模拟闭环采用电子电路设计实现,采用模拟硅压阻压力传感器和模拟PID控制电路构成模拟控制闭环;采用数字式压力传感器和计算机构成数字PID控制闭环,数字闭环通过计算机、数字传感器、软件、串口和计算机串口实现;实验证明,该装置升降速度的输出准确度优于0.02%F.S,控制稳定性0.002%F.S。     

利用MEMS技术研制硅脉象传感器

利用MEMS技术在N型<100>晶向的单晶硅衬底上设计并制作了以纳米硅/单晶硅异质结为源极和漏极的P-MOSFETs脉象传感器.在方形硅膜上制作四个以纳米硅/单晶硅异质结为源极和漏极P-MOSFETs,并将P-MOSFETs的沟道电阻设计成惠斯通电桥结构,从而实现对微小脉象信号的准确检测.实验结果表明,该硅脉象传感器在恒压源-3.0 V供电条件下,灵敏度为1.623 mV/kPa,准确度为2.029%F·S.     

基于氧传感膜荧光特性的溶解氧传感器研制

基于氧传感膜荧光特性研制了一种低成本、小型化的溶解氧传感器.对传统氧传感膜的制备方案进行了优化,结合其透光特性对所制备的传感膜优劣进行甄别和选优.在此基础上,重点研究了水温、浸泡时间等因素对传感膜荧光发射强度的影响.为提高溶解氧的测量精度,设计了一种45°角斜面传感器探头结构,有效降低了水中气泡对溶解氧的测量干扰.实验结果表明:该溶解氧传感器能够准确测量0 ～20 mg/L范围内的待测液体的含氧量,检测误差为±2％,检测精度达±0.1 mg/L,在工农业生产、水质监测及水产养殖等方面具有较好的应用前景.     

电容式硅微加速度计在小型飞行器上的应用

低成本传感器的应用是小型飞行器迅速发展的现实要求,将MEMS传感器技术结合飞行器应用是一个全新的前沿发展方向;对电容式硅微加速度计在小型飞行器上的应用进行了研究,提出此类加速度计存在输出不完全的问题,创新性的给出重力补偿解决方法;通过分析加速度计的误差,并做静态实验以修正,推导了加速度计的工作函数;最后由振动实验,证明在小机动飞行状况下,电容式硅微加速度计能够满足小型飞行器的控制要求.     

MEMS粗真空传感器研制

设计了硅基MEMS粗真空传感器及其工艺流程,分析了 MEMS粗真空传感器的工作原理和过程,制作了MEMS粗真空传感器,并对其真空敏感特性和温度交叉敏感特性进行了实验研究.研究结果表明:采用恒压源供电时,制作的MEMS真空传感器灵敏度高达0.55μV/Pa,同时,具有很好的线性度和重复性.     

MEMS硅铝异质结构压力传感器的设计制作与测试研究

金属半导体异质混合结构是一种特殊的压阻结构,其具有高于传统MEMS压阻式压力传感器的压阻性能.鉴于此,设计和研究了一种由掺杂单晶硅和金属铝混合形成的MEMS异质结构压力传感器.首先结合理论模型和ANSYS有限元模拟仿真分析了硅铝异质结构传感器的灵敏度特性,然后通过MEMS工艺制作了硅铝异质结构压力传感器芯片,并对其进行了封装与测试.实验结果表明,硅铝异质结构压力传感器的灵敏度可达到0.1168 mV/(V·kPa),而利用参考结构能够明显减小环境温度对其性能的影响.在此基础之上,本文采用基于遗传算法改进的小波神经网络对传感器的温度漂移和非线性误差进行了补偿,补偿后硅铝异质结构压力传感器的测量误差小于±1.5％FS.     

MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现

基于外界压力引起敏感膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感的原理,提出了一种MEMS光纤法珀压力传感器的设计,建立了传感器敏感膜片的挠度变化与膜厚、半径及施加压力的关系理论模型,并在此基础上进行了膜片的MATLAB二维数值仿真和Comsol Multiphysics三维数值仿真,并完成了FP压力敏感头的制作,进而设计了能够应用于光纤传感的解调方法,搭建了光纤传感的压力测试系统并进行了相关实验,利用所设计的解调方法对实验数据进行处理,进而对压力传感器的性能及特性进行了测试和验证。实验结果表明,传感器测试曲线线性度良好,与数值仿真结果基本一致,在100 kPa的量程范围内其灵敏度可达62.3 nm/kPa,温度敏感系数为0.023μm/℃,测量精度3.93%,且最小压强分辨率为1.29 kPa,证实了该MEMS光纤法珀压力传感系统具有一定的可行性。     

植入城市计算综述

物联网通过感知技术实现物品与互联网的连接,云计算通过对共享资源的灵活整合和动态配置为用户提供面向需求的服务。基于上述背景,定义了植入城市计算的基本概念和功能框架,以植入城市计算应用场景为研究对象,比较了物联网技术与传统方法的数据采集、服务提供,论述了在人与环境交互中的感知应用部署、数据捕获、信息传播,阐述了云计算面向用户提供的数据管理服务、感知应用服务、位置查询服务。围绕植入城市计算的安全和隐私问题,对RFID隐私保护和身份认证、无线传感器网络密钥管理、参与感知隐私匿名化、云计算可信访问控制等进行了分析,并提出了进一步的研究方向。     

面向ERT大面积触觉传感的自适应优化成像方法

在动态的非结构化环境中,有效地感知物理接触对于智能机器人安全交互至关重要。为了能够检测各种潜在的物理交互,需要在机器人表面部署大面积触觉传感器。目前,现有的大面积触觉传感器主要是通过传感阵列方式实现的,但是大规模部署传感元件在实际应用中存在巨大挑战。电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography, ERT)技术作为一种连续传感方式,有望克服传统触觉传感阵列的一些限制。为此,利用ERT设计了一款新型的大面积触觉传感器。在此基础上,提出了一种基于自适应感兴趣区(Region of Interest, ROI)的图像重构算法,将图像重构限制在交互区域内,以提高传感器的空间分辨率。为了验证提出成像算法的有效性,通过仿真与物理实验对其进行了全面评估。实验验证了该算法可以有效提高触觉传感器在交互区域的空间分辨率,使其具有较高的测量精度。实验结果表明,该传感器的平均定位误差为0.823 cm,能够准确地识别8种不同交互模式,其精度高达98.6%。这一研究工作表明,该传感器为机器人具身触觉传感的实现提供了一个新的解决方案。     

基于动态压缩的无线传感网数据重构模型研究

由于动态数据的节点分布处于动态变化的状态,极具不稳定性,无法为无线传感网络实时提供可靠信息,需要进行数据重构处理,提升无线传感网数据稳定性,提出基于动态数据压缩的无线传感网数据重构模型.通过构建多维节点组网模型,分析节点间位置关系,并得到其多模状态重组结果,利用重组结果融合并调度无线传感数据.在融合结果中提取无线传感网...     

基于动态阈值的可信度加权协作频谱感知

为了提升受阴影衰落等因素影响下的协作频谱感知性能, 采取了一种改进的基于动态阈值和可信度相结合的协作频谱感知方法。该方法利用各认知用户的检测信噪比对检测可信度较低的认知用户进行过滤, 各认知用户根据检测信噪比设定一个适合自身的动态阈值进行能量感知, 融合中心结合各单节点感知结果和分配的传输可信度作出最终判决。仿真结果表明, 在检测信道和传输信道均受到阴影衰落等因素严重影响下, 与单纯的动态阈值协作感知和传统的可信任度协作感知方法相比, 该方法能获得较高的检测概率。     

Computational model for tactile sensing system with wrinkle’s morphological change

ABSTRACT

We previously developed Wrin’Tac, a tactile sensing system that can select sensing modalities by changing its morphology. In this paper, we present a computational model to estimate a wrinkle’s morphology and predict the output of embedded sensing elements in both static indentation and sliding action cases. We evaluated the wrinkle shape and the posture of the sensing element by calculating its height. The wrinkle’s mechanical change is assessed by ascertaining its stiffness under vertical indentation by a spherical indenter. The output voltages of the sensor under static indentation are calculated by the proposed model, and the experimental values have error less than 10%, which validates the accuracy of our proposed model. For dynamic sliding action, this proposed model clarified the capability of wrinkle morphology in an evaluation of such sliding action’s characteristics as the sliding direction and velocity. We also identified the role of the wrinkle’s morphology in the sensor’s sensitivity under different conditions of dynamic sliding motion, implying that this sensing system may select suitable sensitivity for specific sensation tasks. We expect this work to pave the way for assessing the role of morphological changes to tactile sensation and developing soft active tactile sensing systems.     

光纤位移传感器综述

基于普通位移传感器与光纤位移传感器两者的性能特征,概述光纤传感技术在位移传感方面上的优势。将光纤位移传感器分为两大类：本征型和非本征型,并详细介绍各类光纤位移传感器的原理、结构以及特点。根据其原理进一步探讨光纤位移传感技术的发展与应用。     

氨气检测的聚苯胺碳纳米管复合敏感膜的研究与应用

本文介绍了基于聚苯胺及多壁碳纳米管复合材料的氨气传感器的制备与测试,使用原位聚合法使苯胺单体以碳纳米管为核心进行聚合反应,运用介电泳法制备得聚苯胺/多壁碳纳米管气敏复合膜传感器。该传感器对10×10-6氨气的响应灵敏度为3.4,响应时间15 s,而对比实验中聚苯胺膜传感器的灵敏度为1.9。实验结果表明,由于碳纳米管在介电泳过程中构建的大比表面积纳米三维结构和优良的导电率,纳米复合材料的微观结构和导电性能都得到大幅改善,从而使得复合物具有相对于纯聚苯胺膜更好的气敏特性。     

基于群智感知的校园活动信息采集与分享系统

近年来,随着可内嵌多种传感器的智能手机的快速普及和应用,群智感知计算技术作为一种新的感知模式逐步发展起来。为了使大型社区的工作和生活变得更加丰富便捷,文章将群智感知计算技术应用于大学校园社区中。针对传统校园活动信息发布形式(如贴海报、布置展板)的相对闭塞性和不及时性(实时活动往往在事后报道)等问题,研究了基于群智感知的校园活动信息采集与分享系统FocusSense。该系统以校园内大量手机用户为移动传感节点,通过图像信息采集来共享用户关注的校园内活动信息(活动通知或实时活动),以此来帮助学生及时、高效而全面的获取校园内活动信息。     

便携式薄膜热电偶测温传感器

介绍了ＢＭＢ—Ｉ型便携式薄膜热电偶测温传感器，以陶瓷片作为基体材料，较好地解决了绝缘以及镀膜牢固性问题．该薄膜热电偶测温范围０—１２００℃，测量精度为０．５％Ｆ．Ｓ，时间常数小于５０ｕｓ。可广泛用于各种科研和生产行业。