互补开口谐振环微带传感器介电常数的测量

介电常数是材料的重要特性之一,采用互补开口谐振环微带传感器实现了不同厚度待测物质介电常数的无损测量。方形互补开口谐振环蚀刻在微带线接地平面上,与微带线耦合实现谐振,分析了谐振器的等效电路,讨论了介电常数与谐振频率之间的关系。通过有限元分析,谐振频率的负二次方与待测物质的介电常数实部值存在线性关系,且线性关系受待测物质的厚度影响;介电常数的虚部值对谐振频率的影响可忽略不计;最终建立了介电常数实部值与谐振频率和样本厚度之间的数学解析式。实验测试结果表明,当待测样品的厚度大于2 mm时,实部介电常数的相对测量误差小于3.5%。     

谐振微悬臂梁传感器的工作原理及其在生化检测中的研究进展

谐振微悬臂梁是一种可以将质量变化转换为频率信号的微质量型传感器,因其分辨率高、灵敏度高、成本低、易于集成和小型化等优点而备受关注。谐振微悬臂梁现已被广泛应用于流量控制、生物医学痕量检测、气态和液态分子分析等领域。近年来,随着微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）技术的快速发展,针对谐振式微悬臂梁传感器的研究与应用越来越多,对近年来谐振式微悬臂梁传感器在环境检测、生物医学等领域的具体应用进行了综述,并对未来的发展方向做出了展望。     

谐振式水位传感器

介绍了谐振式水位传感器的新型传感原理 ,传感器的结构 ,数字振荡电路的特点 .阐述了水位与频率的对应关系。     

基于多频扫描的硅微谐振压力传感器测试方法

为了对硅微谐振压力传感器进行快速、高精度的开环特性测试,提出了一种基于多频扫描的频率特性测试方法.通过数字电路将多个不同频率的扫频信号叠加作为驱动信号,以实现在整个测试频带范围内高效且高精度的频率特性测试.搭建了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的多频扫描测试系统,采用4个正弦扫频信号叠加进行测试,结果表明:多频扫描测试与稳态扫描测试精度基本一致,但测试效率提高了4倍.多频扫描测试方法在保证测试精度的前提下,显著提高了测试效率,能够更好地满足高Q值传感器及其在批量生产过程中的测试需求.     

硅谐振压力微传感器开环自动测试技术

鉴于微传感器敏感元件的尺寸已经是“微米”级,并且所要处理的人号最大仅为微伏量级,信噪比极低,因此在微传感器的开环测试中需要采取新的技术和测试方法。本文主要讨论了硅谐振压一传感器开环测试中的自动测试以及同频干扰问题。     

基于开口谐振环结构的介电常数测量传感器研究

固态材料介电常数的测量常采用双端口传感器,但传感器尺寸较大,针对此问题,设计了一款单端口特性的射频传感器,尺寸仅为30×40 mm。射频传感器采用开口谐振环结构,选用介电常数为4.4的FR4材料作为传感器基板,厚度为1 mm。首先使用电子设计自动化软件ADS设计了传感器,并对加载不同介电常数模型的传感器进行仿真,以得到不同介电常数下的回波损耗S11;随后使用MATLAB对S11谐振频率进行处理,得到待测样品厚度为0.8 mm的拟合公式。最后,将实测数据代入拟合公式得到材料介电常数的测量值,并与样品介电常数标准值比较。实验结果表明,使用该射频传感器测量Rogers 5880得到的介电常数为2.18,误差为0.91 %;测量FR4得到的介电常数为4.32,误差为1.82 %。因此,射频传感器可以用于固态材料介电常数的精准测量。     

微谐振传感器同频干扰的建模与消除

主要研究了静电激励/电容拾振谐振式硅微加速度传感器的同频干扰问题,分析了几种干扰源,建立了同频干扰的电路等效模型,提出一种基于双端激励/双端检测的结构,采用二次差分的方式消除同频干扰.     

微机械硅桥的热激励挠曲 及谐振频率变化的理论分析􀀁

本文分析了镀膜双层微机械硅桥的热激励挠曲及谐振频率变化,建立了相应的数学模型,并对热挠曲灵敏度进行了优化设计。同时在充分考虑金属镀膜影响的情况下,给出了谐振频率变化的计算模型,该模型通过和测试数据的对比,验证了其正确性。     

集成微流体测控芯片的研制

设计、研制了集成有微泵、微沟道、微流量传感器、温度传感器的微流体测控芯片.采用有限元软件ANSYS模拟分析了将其作为冷却芯片时微沟道的散热作用,分析确定了芯片上各元件的结构.该集成芯片为硅-玻璃结构,在硅片上,利用ICP法刻蚀无阀微泵泵体和微沟道;在7740玻璃片上,以溅射、剥离法制作微流量和温度传感器;图形精确对准后硅/玻璃以静电键合方法封接.无阀微泵采用压电元件驱动.测试结果表明:集成芯片具有冷却功能,循环水的流速最大可达25.4mm/s.     

微波腔传感器在工家业生产中的应用

本文主要介绍微波腔体传感器用于工家业生产过程中对物质的湿度、温度、厚度和材料的电磁参数测量的基本原理，综述半个世纪以来，微波测量湿度、温度、厚度以及材料电磁特性等的应用概况。     

LTCC高温压力传感器温漂特性研究

研究了利用杜邦951 LTCC材料制备的无线无源压力传感器的温漂特性。通过搭建高温测试系统,对传感器0~600℃内的高温特性进行了测试,结果表明传感器存在较大温度漂移。通过制作无腔传感器和LTCC基片上螺旋电感进行高温特性测试,通过对比分析,确定了造成传感器温漂的主要原因是LTCC材料相对介电常数的变化。结合测试数据和公式推导,得出了600℃时杜邦951 LTCC材料的相对介电常数由常温7.8增大到9.04。     

一种基于谐振腔结构的微波位移传感器

设计了一种基于谐振腔原理的位移传感器,能够通过谐振频率的改变进行位移的测试。此微波传感器能够承受高温、高污染等恶劣的工作环境,适合应用于航空发动机的叶尖间隙测试。在理论分析的基础上,建立了工作在24 GHz 左右的微波传感器模型,通过模拟计算得到了量程在0～6 mm 时大于240 MHz/μm的测试灵敏度,验证了该设计的正确性。     

硅基热流式微流量传感器研究

采用微电子技术和微机械加工技术,在硅衬底上设计制作了集微型加热器和温度传感器于一体的热流式微流量传感器.在恒功率的工作模式下,分析了微流量传感器的特性曲线.实验结果表明,硅基热流式微流量传感器的测量范围在10～800 μL/min之间.     

柔性矩形涡流阵列传感器裂纹检测性能研究

针对飞机金属结构广布疲劳损伤的检测需求,介绍了一种柔性矩形涡流阵列传感器,通过有限元模型分析了其裂纹响应特性,并搭建模拟裂纹检测系统.通过试验研究了传感器的裂纹检测特性,优化了裂纹检测频率.研究表明:当裂纹"扩展"进入感应线圈的检测范围时,输出信号的幅值开始快速增加,若以各感应线圈幅值信号开始快速增加的"拐点"作为特征量,就可实现裂纹长度的定量检测;当归一化激励频率为0.3时,传感器的裂纹检测能力达到最优.     

基于高温烧结氧化铝陶瓷的无线无源温度传感器

通过高温烧结技术获得了总体尺寸为28 mm×28 mm×0.47 mm的氧化铝陶瓷基板,结合厚膜技术在该基板上印刷无源LC串联谐振电路,设计并制备了一种基于氧化铝陶瓷的无线无源温度传感器。在18℃~300℃的温度范围内实现了传感器的无线测试,测试结果表明该温度传感器呈现出了良好的线性特征,线性范围大且非线性误差小,其谐振频率对温度的灵敏度约为2.75 kHz/℃,可应用于高温恶劣环境下的温度检测。     

基于重掺杂的谐振式传感器频率温度系数补偿研究

MEMS谐振式传感器具有精度高、准数字输出、抗干扰能力强等特点,高精度压力传感器、应力传感器等多采用谐振式工作原理.频率温度系数补偿是实现高精度谐振式传感器的关键技术.通过实验研究了利用重掺杂改善硅频率温度系数的技术.实验表明:P型掺杂浓度达到7 × 1019/cm3 时,〈110〉晶向频率温度系数降低到-11. 68 ×10-6/K;N型掺杂浓度达到6 ×1019/cm3 时,〈100〉晶向谐振频率是温度的二次函数,在80℃左右频率温度系数有过零点.首次实验演示了利用低功耗加热控制结合N型重掺杂,当环境温度由30℃变化到40℃时,谐振频率温度漂移仅为1. 13 ×10-7/℃.利用该技术可实现超高温度稳定性的谐振式传感器.     

氧化铝陶瓷基无线无源压力传感器的高温性能研究

利用高温烧结陶瓷技术制备了一种基于氧化铝陶瓷的LC谐振式无线无源压力传感器,并通过合理地设计圆柱螺旋天线以及隔热结构,实现了该传感器在高温环境中的无线耦合测试。研究了传感器在不同温度下的阻抗频率特性,分析并探讨了传感器的高温性能。测试结果表明,在29℃(室温)至700℃的温度范围内,测试天线端的最高瞬时温度为188.4℃,保证了传感器高温测试的可靠性。谐振频率对温度的平均变化量为1.314 kHz/℃,两次重复性测试的相对变化量为3.81%,重复性较好。该压力传感器可应用于高温恶劣环境下的压力测试,其高温性能的研究为压力信号的准确读取奠定了良好的基础。     

基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器

氧化铝陶瓷因其稳定的机械性能和高温鲁棒性得到了广泛的应用。文章以LC谐振电路为技术背景,提出了一种基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器,并通过厚膜集成工艺技术将一个定值电感与一个可变电容集成在氧化铝陶瓷基板上实现了传感器的制备。对传感器进行高温环境下的压力测试,实验结果表明:传感器能够完成600℃高温环境下1到5 bar范围内压力的原位测试,且在600℃高温环境下传感器的重复性误差,迟滞性误差和零点漂移分别为8.3%,5.05%和3.7%。     

无线传感网中基于正方形剖分的节点调度算法

节点调度机制是解决无线传感器网络节点能量受限问题的重要方法,提出了一种基于节点位置信息和正方形剖分模型的传感区域分布式快速分区方法;在此基础上,提出了一种基于分组的分布式节点调度算法。理论分析与仿真实验表明,新算法具有比传统方法更好的节点调度性能,可同时保持100%的网络覆盖率与分组全局连通性。