基于石墨烯压阻效应的压力传感器研究进展

与传统的硅阻型压力传感器、陶瓷型压力传感器相比,石墨烯压力传感器具有测量灵敏度更高、测量范围更广的优点。对几种石墨烯压力传感器的研究进展进行综述。根据制作工艺的不同,将石墨烯压力传感器分为单层型和多层型。根据两大类型,列举最近六种石墨烯压力传感器的基本制作过程和测量范围、检测灵敏度等特性。根据六种石墨烯压力传感器的对比结果,得到单层型与多层型石墨烯压力传感器的不同工作特性及应用环境。针对单层型和多层型石墨烯传感器,分别提出提高性能的可行方案,对此类传感器的实际应用与推广具有一定的指导意义。     

啁啾布喇格光栅F-P传感器的优化设计

根据实际需要优化设计了一种基于啁啾布喇格光栅的本征型光纤法珀(F-P)传感器。对构成光纤F-P传感器的啁啾布喇格光栅的参数进行了优化设计,得到优化设计的光纤F-P传感器反射谱。实际制作了按照参数设计的啁啾布喇格光栅F-P传感器并进行了应变实验,实验结果表明,该方法设计的传感器应变测量精度高达±8με。     

双通道抛物线型多模光纤位移传感器输出特性

本文根据稳态输入条件下光纤输出光强的远场分布导出了发射光纤折射率为抛物线型分布时,双通道非对称光强反射式位移传感器的输出特性参量ф与移位d的关系,理论计算和实际测量的表明,输出特性曲线不存在所谓的光峰结构,输出特性参量φ与位移d是一一对应的单值关系。这种光纤位移传感器的灵敏度仅决定于传感器的结构参数,与不纤中传输的光强无关。改变传感器的结构参数即可改变传感器的测量范围和灵敏度。     

压阻式加速度传感器表面形貌分形表征

根据分形几何理论,用W-M函数表征压阻式加速度传感器固支梁的表面形貌,并且提出把分形参数D与传统统计参数Ra结合起来共同评定微观形貌质量。利用MSA-400-TPM2型白光干涉仪对其进行测量,通过实验验证。     

耦合型光纤振动传感器设计与分析

根据单模光纤耦合器的耦合比对耦合区长度变化敏感的特点,提出了一种耦合型光纤振动传感器,并设计了相应的解调系统对传感器的响应进行光电转换和信号处理.为了验证耦合型光纤振动传感器的性能,把一个动圈式振动传感器同时放置在试验台上,用橡皮锤敲击试验台,两个传感器的测量结果相吻合.实验证明,耦合型光纤振动传感器能够满足振动测量的要求.     

双峰效应光纤光栅薄膜传感器的优化设计

利用双峰谐振效应,通过在长周期光纤光栅(LPFG)包层表面涂覆一层对周围气氛敏感的薄膜,建立了一种新型薄膜传感器,其双峰谐振波长间隔随薄膜折射率的变化而变化.基于三包层光纤光栅物理模型,根据耦合模理论研究了传感器的灵敏度Sn与薄膜光学参数(折射率n3和厚度h3)和光纤光栅结构参数(光栅周期Λ、折变量σ)之间的关系.采用最优化数值方法,确定了最佳的膜层光学参数和光栅结构参数.计算表明,该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达10-7.     

基于SOI的集成硅微传感器芯片的制作

为满足小体积、多参数测量的要求,采用SOI硅片,设计了一种测量三轴加速度、绝对压力、温度参数的单片集成硅微传感器,其中加速度、绝对压力传感器基于掺杂硅压阻效应,温度传感器基于掺杂硅电阻温度效应.根据集成传感器的结构,制定了相应的制备工艺步骤.针对芯片上各电阻间金属引线的可靠性问题和加速度传感器质量块吸附问题提出了有效的改进方法.最后给出了集成传感器芯片的性能测试结果.     

基于SOI的集成硅微传感器芯片的制作

为满足小体积、多参数测量的要求,采用SOI硅片,设计了一种测量三轴加速度、绝对压力、温度参数的单片集成硅微传感器,其中加速度、绝对压力传感器基于掺杂硅压阻效应,温度传感器基于掺杂硅电阻温度效应.根据集成传感器的结构,制定了相应的制备工艺步骤.针对芯片上各电阻间金属引线的可靠性问题和加速度传感器质量块吸附问题提出了有效的改进方法.最后给出了集成传感器芯片的性能测试结果.     

数字角位移传感器在航空发动机系统中的应用研究

根据某型发动机角位移传感器的工作原理,设计了一种数字角位移传感器,分析了其静态和动态特性。该传感器以角位移传感器和CMOS低频锁相环电路为核心,用于航空发动机控制系统中角位移测量。实验表明,该传感器相位移动小,干扰噪声抑制能力强,响应速度较快;测量精度可达±0.01°,可以及时有效地对角位移进行跟踪测量。     

基于单目的手持式视觉测量方法研究

提出一种基于单目视觉和惯性传感器的视觉测量方法,当手持移动摄像头时,利用惯性传感器获取摄像头轨迹,再根据多视角测量原理,测量被测物体的大小、位置等信息;利用图像特征点的移动信息抑制加速度传感器的累积误差。实验证明测量结果误差在2%以内,且该方法不需要任何摄像机外参数的先验知识及定标参照物,可满足实际测量需求。     

基于无线传感器网络的水资源实时自动监测系统设计

根据无线传感器网络的基本理论和水资源监测的实际需求,提出了基于无线传感器网络的水资源实时自动监测方法,设计了一个能够在线实时测量温度、PH值、电导率、浊度等参数的水资源监测系统。     

AD698在RVDT传感器测量中的应用

简要介绍了AD698的工作原理,对AD698在RVDT传感器测量中的具体应用进行了研究。根据传感器使用要求,进行了详细的参数分析和电路设计。设计从电源、信号滤波、输入输出范围、信号传输连接各方面采取了提高测量准确性的可靠性措施,最终达到了理想的效果。     

保偏光纤环形谐振腔研究

报道了一种用于角速度测量的光纤谐振式传感器保偏光纤环形谐振腔的研究,给出了测量的原理、实验装置和实验结果.根据计算和实验结果,对影响系统性能的几个重要光学参数进行了设计和优化.该谐振腔已在传感器系统中得到应用.     

振荡冲击波形发生器的设计与实现

本文使用波形发生器产生震荡冲击电压,对震荡冲击电压造成的电路局部放电的原理和影响进行了分析和研究,并且通过建立等效电路模型的方法,对相关参数进行分析,并列出表达式对参数进行推导和计算;同时,本文还设计了高频电流传感器,通过高频电流传感器可以方便的测量电路中局部放电脉冲,根据高频电流传感器对积分电阻和线圈匝数变化时,频率特性产生的变化进行分析。将传感器通过相关仪器进行校准,并且根据对震荡冲击电压进行分析、测量的基础上,构建了一套系统对局部电路放电脉冲进行测量,并且通过建立仿真模型进行模拟试验。根据对试验得到的数据进行分析,结果表明本文设计的系统对源干扰具有明显的抑制作用,对局部放电脉冲可以进行有效的提取,对相关领域的研究具有一定的价值。     

基于超声测距特征提取的移动机器人EKF SLAM研究

根据超声测距传感器的测量特点,提出了适于室内环境的直线多次测量模型。先判断出结构化特征类型,再计算得出特征位置参数,即用超声测距传感器同时获得了距离和方位测量。使用Matlab软件编写程序代码,对基于超声测距特征提取的移动机器人EKFSLAM进行仿真验证,最后给出仿真验证结果。     

倒岛膜凹槽电容式压力传感器设计与特性分析

结合岛膜结构电容式压力传感器高灵敏度和凹槽结构电容式压力传感器较好线性度的优点,设计了一种倒岛膜凹槽电容式压力传感器,并根据其结构特点建立了倒岛膜凹槽电容式压力传感器的理论模型,使用FEA（有限元分析）法分析了传感器的电容-压力特性。结果表明,设计的倒岛膜凹槽电容式压力传感器具有较好的测量特性,其测量灵敏度和线性度分别为0.00512 fF/Pa和0.98178。与相同设计参数的岛膜或凹槽电容式压力传感器相比,该传感器较好地缓解了测量灵敏度和线性度之间的矛盾问题。     

基于L型悬臂梁的光纤光栅加速度传感器

为了测量低频小信号,提出了一种基于L型悬臂梁的光纤光栅(FBG)加速度传感器, 并进行了理论分析,推导出了其灵敏度及谐振频率表达公式。为了得出结构的最优参数,根 据理论公式进行了仿真分析得出仿真曲线。根据仿真曲线,选定传感器各个参数,制作出传 感器实物,分别对传感器灵敏度幅频响应,线性响应及横向抗干扰性进行了实验测试,实验 测试出传感器谐振频率280 Hz,在充装硅油阻尼后测量带宽为1Hz－ 240 Hz,测量带宽内响应 曲线平坦度在±1.5 dB以内,灵敏度可达到52 pm/g,线性相关性为99.97%,与理论谐振频 率290 Hz,灵敏度59 pm/g较吻合,表明了理 论分析的正确性,同时传感器具有较好的横向 抗干扰性,横向抗干扰性为4.2%,研究表明此传感器可以应用于低频 小信号场合的振动测试。     

电容式传感器测量电路设计

为适应多种电容式传感器的测量需求,设计一种基于单片机的电容测量电路,采用电容充放电方法,以高速单片机精确计时充电时间,根据电路参数计算电容容值.电路应用灵活,可根据电容大小调整电路参数,测量范围较大.     

高灵敏度级联长周期光纤光栅温度与应变传感的理论研究

根据长周期光纤光栅(LPFG)的温度和应变特性,从理论上设计一种具有更高灵敏度的传感器。将两个具有不同包层参数和周期的长周期光纤光栅串联起来,构成光纤光栅传感器;并对其进行数值模拟,结果表明此传感器具有更高的温度和应变灵敏度,同时能实现双参数测量。对影响传感器灵敏度的因素进行了进一步分析表明光栅包层参数、周期对灵敏度都有一定影响,在其他参数不变的情况下高阶模次的灵敏度高于低阶模次,这一结果能进一步提高灵敏度。     

基于柔性铰链的FBG三维加速度传感器

针对振动测量中三维振动信号测量需要,基于柔性铰链设计了一种光纤光栅(FBG)三维加速度传感器。构建了传感器拾振机构的振动模型,介绍了传感器的结构模型和测量原理,推导了传感器谐振频率和灵敏度理论公式,建立了拾振机构的数学模型,并用MATLAB对传感器拾振机构关键尺寸参数进行优化设计。根据优化后尺寸制作了传感器,通过振动实验对其进行性能测试。实验结果表明：该传感器在X轴、Y轴和Z轴方向的谐振频率分别为673,667和1 376 Hz,工作频率区间分别为0～220 Hz, 0～220 Hz和0～450 Hz,灵敏度分别为72.3,70.2和83.1 pm/g。所设计的传感器具有较好的横向抗干扰能力,能够满足三维振动信号测量的要求。