一种用于微型六维力传感器的集成式应变计设计

为实现六维力传感器的微型化与集成化,提出了一种新型的集成式应变计．该应变计由6组敏感栅组成,可与薄壁圆筒型弹性体组成微型六维力传感器．文中介绍了信号调理电路和数字化电路的组成．采用微型数字信号处理器和刚柔结合的电路板实现了传感器的电路集成．对传感器进行了静动态标定并分析了实验结果．     

C2L—TB—2型300t称重传感器的设计及误差分析

重点介绍C_2L-TB-2型300t称重传感器的设计计算。文中根据分析柱或弹性元件固有的非线性及由于组成惠斯顿电桥相邻桥臂的应变计变形的不等所引起的非线性的互补性,指出一般情况下可使柱式传感器的非线性达到优于0.05%FS的水平。     

氮化硅薄膜传感器的平面加工工艺研究

介绍一种以氮化硅薄膜为压力敏感膜、多晶硅为电阻应变计的压力传感器。该压力传感器先后采用2种不同的平面加工工艺进行加工,实际结果表明:改进后的工艺比较好。通过采用对称分布在一个敏感膜上的4只多晶硅电阻应变计串联组成惠斯通电桥的一个桥臂,减少桥臂电阻的制作误差。制作传感器样品并对传感器的电压输出特性进行了测试。测试结果表明:恒流激励的传感器的电压输出特性非常好,传感器具有过载保护功能。     

电阻应变计技术六十年（5）：———电阻应变计在传感器技术中的应用（上）

本文主要介绍电阻应变计在传感器中应用的一般情况,着重介绍目前应用最广的电阻应变式称重（测力）传感器和电阻应变计压力传感器的现状及展望。     

电阻应变计技术六十年(5) 电阻应变计在传感器技术中的应用(Ⅱ)

四、电阻应变式压力传感器 (一)电阻应变式压力传感器的概况 压力传感器与流量、液位等传感器是工业过程自动化的四大传感器之一,在航空航天、化工、汽车、家电以及医疗器械等方面具有广阔的市场,因而对其研究也很活跃。现在产品化的压力传感器,大致可分直接变换型的压电元件、间接变换型的电阻应变式(电阻式)、差动变压器式(电感式)、振动式(振子)等五种形式,其中半导体应变计式压力传感器较引人注意,起初它是用于工业计测和汽车等部门,但随着价格降低,几年前已经开始在家用电子血压计方面获得了大量使用。     

高灵敏度三维力矩传感器设计与标定

为测量三维力矩并解决维间耦合问题,设计了一种测量微小力矩的电阻应变式传感器。分析了传感器电阻应变计组桥方案抑制维间力矩耦合的原理。通过有限元方法仿真计算出节点应变,实现传感器高灵敏度的目标。通过传感器静态标定实验得到了标定解耦矩阵,解决了由于加工误差和应变计粘贴误差带来的力矩耦合问题。实验表明:此传感器具有好的静态性能,线性度都控制在1%之内,迟滞误差也控制在0.12%以下。     

层迭,薄膜技术导致HBM敏感器和传感器性能提高

机械量电测敏感器和传感器的任务是提供正比于被测参数的电信号。完成这一使命可采用许多不同的原理,其中最常用的是应变计原理,它先经弹性体将机械量转换成应变,然后由粘贴在弹性体表面的应变计转换成相应的微小电阻变化,最后转换成电压或电流信号。应变计原理有许多优点,诸如应变与电阻关系的直线性极佳;热漂移小;长期稳定性好,尤其当四片应变计连成惠斯登电桥的桥路时长期稳定性更好。此外,应变弹性体便于加工成各种几何形状,因而适用于制造各类负荷、测力、压力、转矩、应变、位移和振动传感器。大约25年以前应变计由康铜丝制成,固定     

双恒流电路在应变片测量中的应用

目前国内应变片测量电路大都采用恒压电桥电路,它与双恒流源电路比较有不足之处。本文首先介绍双恒流源电路在应变片测量与传感器中的应用。然后着重讨论双恒流源电路与恒压电桥电路的优缺点。以及双恒流源电路使用中的问题。     

文摘

文章介绍了一种超小型应变计式传感器。这种小型传感器由超小型应变计构成。应变计装在直径为1.6mm的皮下注射用的无应力钢针内。这种传感器的优点:a具有在皮下组织各种深度下的局部压力测量能力。b传感器的超小型化。c传感器的频率响应快,无延迟时间。     

电阻应变计技术六十年（一）：电阻应变计的由来,发展及展望

电阻应变计是目前世界上最常用的应力分析的敏感元件，也常用于制作传感器用测量诸如力（重量）、扭矩、压力和加速度等物理量。本文简要地介绍了电阻应变计６０年的发展历史，电阻就奕计的结构、分类及其现状，并展望了其发展趋势。     

宽温度压阻式传感器的热灵敏度漂移补偿

介绍了压阻式传感器的灵敏度温度补偿原理 ,给出了一种在宽温度范围内采用了分段补偿方式进行灵敏度温度补偿的方法 ,实现了宽温度范围内较高的补偿准确度。这里介绍的方案是通过数 -模组合硬件电路实现分段补偿 ,具体方案是基于目前国内外OEM硅压力传感器厂商采用的固定电阻器并联补偿法。技术途径是设计一组温控开关电路来控制并联电阻器是否接入 ,温度信号来源于恒流源供电下的传感器桥压信号。此方法硬件电路及补偿计算均较简单 ,适用于较宽的温度环境 ,性能价格比合理。同时便于扩展为多段补偿以实现高补偿准确度 ,并且传感器在快速温变环境下工作时温度跟踪误差小。     

低功耗甲烷传感器研究进展

针对分布式无线甲烷传感器需功耗低、微型化、响应时间短、可靠性高、安全性好的要求,介绍了基于微机械电子系统技术和纳米材料的低功耗催化燃烧式、热导式、电导式甲烷传感器的工作原理和研究进展,分析了它们的优缺点,展望了低功耗甲烷传感器的发展方向和前景。(1)低功耗催化燃烧式甲烷传感器可测量低浓度甲烷,然而易中毒,稳定性不高,由于工作温度较高,低功耗催化燃烧式甲烷传感器的功耗一般较高,通过采用脉冲方式运行,传感器平均功耗可降低至2mW以下;然而其稳定性不高,未来的研究方向是改进封装工艺或者催化材料,以增强其抗毒化的能力,同时需结合人工智能和机器学习等先进算法研究免人工校准的低功耗催化燃烧式甲烷传感器。(2)低功耗热导式甲烷传感器具有全量程测量甲烷的能力,可同时测量低浓度和高浓度甲烷,在矿井中可以稳定运行,且对煤矿井下环境的适应力强,具有分布式无线甲烷传感器应用前景;未来的发展方向是改进电路模组,实现睡眠-唤醒运行模式,同时研究传感器元件和外围电路的集成技术,以实现片上集成式热导式甲烷传感系统,降低整体运行功耗。(3)低功耗电导式甲烷传感器分为室温型和微加热板型,室温型电导式甲烷传感器功耗较低,但响应时间较长;微加热板型电导式甲烷传感器功耗相对低,结合特定的纳米材料,可以在较低工作温度下实现对甲烷的响应,具有低浓度甲烷监测应用前景,但微加热板电导式甲烷传感器一般对环境湿度很敏感,基线易偏移,敏感材料对电极的粘附力差,器件重复性和可靠性均较差,需要进一步改进敏感材料和封装工艺;应用磁控溅射方法将半导体氧化物敏感材料沉积到电极上可提高材料的粘附力,从而提高器件的重复性和可靠性,同时需结合算法纠正基线偏移,保证微加热板型电导式传感器的稳定运行。(4)从整个传感系统角度看,传感元件外围电路的功耗有时甚至高于传感元件本身,未来的方向是研究片上集成式甲烷传感器,可大大降低外围电路功耗,形成极低功耗甲烷传感器。(5)需要研究先进的传感器自校准算法,实现分布式无线低功耗甲烷传感器免人工标校或自校准。     

带温度补偿的改进型注塑机锁模力传感器设计与实现

目前国内外注塑机行业所使用的实时在线锁模力传感器均为双侧半桥模式,且大部分不带哥林柱温度补偿功能,因此在精度、分辨率等性能上还有较大的提升空间。设计了一款双侧全桥并带哥林柱温度补偿的改进型注塑机锁模力传感器,并进行了上机验证。单个锁模力传感器主要由两片受力敏感片和两片不受力温度补偿片组成,每根哥林柱的两侧各使用一个传感器,组成双侧类全桥电路进行锁模力检测。实验结果表明,与目前行业普遍采用的双侧半桥模式锁模力传感器相比,本改进型传感器在不同锁模力载荷下,精度更高,线性度更好;四个通道的拟合决定系数R²均在0.999 7以上,最大绝对误差为25 kN,最大相对误差为3.753%,最大锁模力重复性精度为2.430%。     

产品介绍

MLG—2型加速度传感器是利用半导体材料的压阻效应,采用半导体集成工艺制成。由于设计制作了技术指标先进的ML型力敏应变片与集中应力式悬臂梁,因而该传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、低频响应好等特点,为目前加速度传感器中最新一代产品。用于检测低g值振动加速度。配合适当电路可测量振动速度     

叠加电桥检测的加速度传感器设计

基于压阻效应的叠加电桥检测法加速度传感器采用超对称"八悬臂梁—质量块"结构,构成惠斯通电桥的力敏电阻器布放在悬臂梁的两端,4个惠斯通电桥的输出电压叠加后作为传感器的最终输出,有效提高了加速度传感器的灵敏度。通过数学建模仿真分析验证了方案的可行性。性能测试结果表明:该加速度计的灵敏度为1.1381mV/gn,频响范围为0～1000Hz,灵敏度约为单电桥检测法和串联电桥检测法加速度传感器灵敏度的4倍。叠加电桥检测法为压阻式传感器提高灵敏度提供了一种新思路。     

一种测双向力弹性梁的设计与分析

双向力传感器是将应变计粘贴在弹性梁上，并通过4个应变计两两对臂组成半桥，以测量两个\方向的力，介绍一种测双向力的弹性梁结构，用有限元方法进行分析，模拟，并通过试验验证，用该弹性梁制作的传感器具有灵敏度高，结构简单等特点，它适用于手动操纵部件的测量与控制。     

机械手三维力传感器的设计

介绍了一种安装在医疗机械手腕部的三维力传感器,该传感器采用电阻应变式电桥的测量方法,其弹性体为两个扁环式结构,在两个扁环的相应敏感部位分别粘贴三组应变计,解决了三维传感器体积大、刚度低等问题;其具有量程大、体积小、精度高、横向干扰小等特点,在实际应用中收到了良好的效果.     

测试封装应力用压阻式应变计阵列

集成电路封装应力是影响芯片生产的成品率和可靠性的关键因素。针对目前广泛采用的PQFP封装模式，介绍了利用压阻式应变计阵列测试集成电路封装应力的原理、应变计的制造及标定方法。     

压阻式高温压力传感器温度补偿与信号调理设计与测试

设计制作了一种集成信号调理电路的高温压阻式压力传感器,包含倒装式的压敏敏片、无源电阻温度补偿电路和信号调理电路组成;压敏芯片的制作采用SOI材料和MEMS标准工艺,温度补偿和信号调理电路采用高温电子元件;试验表明,无源电阻温度补偿具有显著的效果;此外,采用了高温信号调理电路来提高传感器的输出灵敏度,通过温度补偿来降低输出灵敏度;与传统的经验算法相比,所提出的无源电阻温度补偿技术具有更小的温度漂移,在220℃条件下传感器输出灵敏度为4.93 mV/100 kPa,传感器灵敏度为总体测量精度为±2%FS;此外,由于柔性传感器的输出电压可调,因此不需要使用一般的电压转换器随动压力变送器,这大大降低了测试系统的成本,有望在恶劣环境下的压力测量中得到高度应用。     

四轴非正交位移传感器电路的设计分析

针对压控型八电极静电悬浮支承系统位移测量难的特点,设计了一种四轴非正交位移传感器电路。分析了四轴非正交位移传感器的测量原理,给出了保证转子地电位的方法,分析了位移测量的系统灵敏度,设计出位移传感器电路,并给出一种从支承高电压中分离位移信号的电路。实验证明:该位移传感器可以准确检测出转子的偏移,提高测量精度,达到了设计要求,为八电极静电悬浮系统的测量提供了可靠的保证。