一种用于生物传感器的微电流检测系统

本文介绍了一种用于生物化学信息检测的微电流检测装置，该系统具有低噪声，高增益的特点，并且有很好的基底补偿，适合于生物医学检测与研究领域，同时在微量电化学检测中也有广泛的用途。本文不仅介绍了检测系统的设计原理，还讨论了噪声的产生及抑制，以及屏蔽抗干扰技术的应用。     

用于蒙皮外表面空气流测量的MEMS微型压力传感器

为实现飞行器蒙皮外表面空气流的分布式压力检测,设计了基于微机电系统(MEMS)技术的光学压力微型传感器。传感器敏感元件主体结构采用单晶硅的法布里帕罗标准具,并通过光纤与发光二极管和光电探测器等光学元件相连。确定了MEMS微型传感器的关键结构与尺寸,并对压力敏感膜片的变形及反射率等进行了理论计算和行为仿真,结果表明达到预期的设计目标。该传感器具有精度高、抗电磁干扰、尺寸小、耗能低等优点。     

生物微机电系统与生物芯片技术进展

评述生物微机电系统和生物芯片的最新进展；能够在液体中操纵单个细胞的微型机器人和生物分子电机驱动的内米器件代表了当前生物微机电系统的最新成就。使用纳粒子探头的扫描DNA检测技术和把生物分子亲和识别信息转换为纳米机械变形的检测技术是2种全新的生物芯片检测技术；蛋白质芯片在后基因组时期将发挥重要作用；带有扩散阱阵列的纳米流体分离器件、集成纳升DNA顺和细胞电穿孔芯片则分别反映了生物芯片在分离新模式、微分析系统集成和细胞控制方面的研究现状。单元尺寸趋向纳米量级及系统集成度不断提高是总的发展趋势。     

微型光纤磁传感器的设计与制作

提出了一种基于微机电系统(MEMS)扭镜结构的光纤磁场传感器,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度进行了检测.该MEMS光纤磁传感器由MEMS扭镜结构、磁性敏感薄膜和双光纤准直器组成.文中分析了器件的磁敏感原理和光纤检测原理,介绍了器件综合设计方法,并给出了器件的结构参数.利用MEMS加工技术成功制作出了MEMS光纤磁传感器样品,最终得到的磁传感器的尺寸为3.7 mm×2.7 mm×0.5mm.对磁传感器进行了实验测试,得到的输出实验值与理论值吻合.测试结果表明,该磁传感器的光纤检测灵敏度可达到0.65 dB/mT,最小可分辨磁场可达167 nT.将MEMS敏感结构与光纤检测相结合,该传感器兼备了两者的优点,结构紧凑、制作工艺简单、工作时无需电流激励.     

用于恶劣环境的耐高温压力传感器

为了解决如高温200℃等恶劣环境下的压力测量问题,基于微机电系统(MEMS)和高能氧离子注入(SIMOX)技术,研制了一种量程为0~120 kPa的压阻式压力传感器。该传感器芯片由硅基底、薄层二氧化硅、惠斯登电桥结构的硼离子注入层、氮化硅应力匹配层、钛-铂-金梁式引线层和由湿法刻蚀形成的空腔组成。在氧剂量1.4×10¹⁸/cm²和注入能量200 keV条件下,由高能氧离子注入技术形成厚度为367 nm的埋层二氧化硅层,从而将上部测量电路层和硅基底隔离开,解决了漏电流问题,使得传感器芯片可以在高温200 ℃以上的环境下使用。为了提高传感器在宽温度范围内的稳定性,对温度补偿工艺进行了研究,补偿后的传感器灵敏度温度系数和零位温度系数很容易控制在1×10^-4/℃·FS。实验标定结果表明:在200 ℃下,研发的耐高温压力传感器具有很好的工作性能,其线性度误差达0.12%FS、重复性误差为0.1%FS、迟滞误差为0.12%FS,精度达0.197%FS,满足油井、风洞、汽车和石化工业等现代工业的应用需求。     

地下隧道变形检测的无线倾角传感器

设计了一种无线倾角传感器来检测地下隧道的结构变形,并研究了该无线倾角传感器所采用的温度补偿和数字滤波算法.首先,根据地下隧道结构特点,结合微机电系统(MEMS)技术和无线传感器网络技术,给出无线倾角传感器的硬件结构,并描述了传感器实现无线通信和可视化上位机界面的软件设计流程.然后,针对地下隧道温度变化大、振动扰动频繁等因素,分析其对传感器精度的影响,实现了对无线倾角传感器的温度补偿.最后,通过对传感器数据噪声频谱分析,选择数字滤波方法,充分抑制振动对传感器的影响,提升了无线倾角传感器的测量精度.实验结果表明:无线倾角传感器在±30°范围内的测量精度为0.05°,符合地下隧道变形检测的功能需求.     

平面电极型MEMS电化学地震传感器

针对传统电化学地震传感器的加工工艺成本高、一致性差等问题,设计了一种新的平面电极型微机电系统(MEMS)电化学地震传感器结构。建立了平面电极型MEMS电化学地震传感器的计算模型,通过Comsol多场耦合数值模拟分析方法,对影响传感器的结构参数如:电极宽度、电极间距、流道高度等进行了计算和优化。采用MEMS表面工艺和准LIGA工艺,制备了平面电极型MEMS电化学地震传感器。最后,与采用传统方法精密加工的MET2003器件进行了频率响应和微震动的对比测试。实验结果表明:与MET2003器件相比,平面电极型MEMS电化学地震传感器的带宽从1Hz扩展到了30Hz,两种器件的采集结果具有很好的相关性和一致性,相关系数为0.887,在1Hz处的噪声低于120dB。     

分子印迹型薄膜体声波谐振毒品检测传感器

针对毒品探测的需求,对高灵敏度、高选择性及可工作于液相环境中的传感器进行了研究,利用分子印迹技术(MIT),结合薄膜体声波谐振器(FBAR)和微流体(micro fluidics)技术构造了新型传感器.首先,阐述了用分子印迹技术制作FBAR吸附层材料的原理,利用分子印迹技术制备了对特定毒品分子具有专一吸附性的印迹材料,将其作为吸附层涂覆在基于微机电系统(MEMS)及微流体技术的FBAR上.根据压电方程和运动学方程推导出了FBAR压电振子的等效电路及电学端口输入阻抗公式,构建了以AIN为压电材料的微流体结构FBAR毒品检测传感器模型.对该结构的FBAR传感器进行了理论研究和公式推导,并在理论模型的基础上进行了仿真实验,得到了单位面积质量响度达0.8pg/Hz·cm2的FBAR传感器.得到的实验结果远高于石英晶体微天平这一传统的质量敏感型传感器,可实现对溶液中毒品分子的快速检测.     

用于检测低浓度葡萄糖的生物传感器研究

通过在薄膜金电极上修饰具有较高电子转移效率的氧化还原聚合物,并固定相应的酶,制备了一种可用于检测低浓度葡萄糖的生物传感器.研究了利用戊二醛交联和光聚合两种酶固定化方法制备出的传感器对检测低浓度葡萄糖的动态响应特性影响.结果表明;利用戊二醛交联方法制备的传感器灵敏度更高,且具有更好的稳定性.在0～500μM浓度范围内,传感器对葡萄糖干法电流响应灵敏度为35.4 nA μM-1 cm-2,检测限为0.5 μM,响应时间30 s,对50μM葡萄糖的精密度为4.4%.     

基于MEMS传感器的高精度电子罗盘研究

针对电子罗盘易受到干扰和成本高等问题,对电子罗盘结构、倾角补偿、误差分析、误差校正等方面进行了研究,对电子罗盘在实际应用中的误差来源和校正算法进行了归纳,提出了基于STM32 ARM Cortex-M3内核单片机以及MEMS传感器构建电子罗盘系统,开展了电子罗盘的误差分析,提出了电子罗盘误差模型,提出用卡尔曼滤波算法对磁阻传感器和加速度计进行了数据融合与滤波,在利用加速度计计算倾角的基础上对电子罗盘进行了倾角补偿,利用Matlab处理上位机采集到的电子罗盘数据,进行了电子罗盘的输出角度和精度试验。研究结果表明,该电子罗盘可获得高精度的静态姿态角。     

经济快速的汽油辛烷值侧定方法

将近红外光谱测定汽油辛烷 值新技术用于炼厂控制分析,能显著节省分析时间和费用,及时和准确地为生产控制提供辛烷值数据,获得了良好的应用效果和经济效益。     

基于FPGA的高压共轨柴油机快速判缸的研究

基于NI公司的软硬件平台,利用LabVIEW FPGA模块,对RIO设备进行配置,直接在硬件上开发了多传感器同步多速率信号采集模块及曲轴和凸轮轴脉冲周期测量模块;并根据凸轮轴信号片段特点,结合曲轴的缺齿信号,设计出一种可在任意相位下进行判缸的算法。验证表明,该任意相位下的判缸策略,提高了现有的判缸速度和精度,开发的功能模块运行可靠,移植性好。     

光纤倏逝波生物传感器系统研究

研制了一台基于光纤倏逝波原理的光纤倏逝波生物传感器.根据倏逝波理论和模式匹配理论对组合锥型探头的几何形状进行了设计,以半导体激光器作为激发光源,PMT进行光电转换,通过普通数据采集卡+LabVIEW软件的检测平台实现了荧光信号的采集和处理.实验结果表明:时0.1 nmol/L纯净Cy5荧光染料溶液检测时系统的信噪比大于3.该传感器具有灵敏度高、结构简单、稳定性好等特点,可广泛应用于对测量精度和可靠性要求较高的场合.     

电快速瞬变脉冲群试验方法研究

为了提高电子产品抗干扰能力，研究了电快速瞬变脉冲群（EFT）试验中信号共模性质和接地方式对提高电磁兼容（EMC）能力的影响，结合设计实例分析了抗干扰措施。EFT试验表明，电子脉冲群干扰信号的能量积累，可能是电子产品产生故障的重要原因之一，规范试验方法和正确选择接地方式是保证试验成功的前提。     

快速光谱光度计的研制

基于多通道技术和脉冲照明光源,采用自扫描光电二极管阵列(SPD)作为光电探测器,研制成快速的光谱光度计。经过精密的波长定标和光谱反射比定标,在专用PC计算机控制下结合软件功能,实现对物体表面色的快速高精度测量。     

生物传感器及其在食品安全检测中的应用

生物传感器技术是一种全新的微量分析技术,目前已经广泛应用于生物、医学及食品等领域,通过生物传感器进行检测可以实现高通量、高精确度、快速筛查及定量分析.本文概述了生物传感器技术的基本原理及其在食品安全检测中的应用,并对国内外食品安全检测中常用的两种类型的商品化的生物传感器-基于微阵列芯片点样技术的晶芯芯片检测系统及基于表面等离子共振技术的Biacore检测芯片系列产品进行了介绍,旨在为今后更广泛地发挥生物传感器技术在食品检测中的作用提供参考.     

点接触弹流问题快速直接算法研究

在点接触EHL快速直接算法的基础上,提出按列分块、逐列求解的求解点接触EHL的新算法,以进一步减少计算量,提高计算效率.对新算法的精确性和高效性进行验证,并探讨新算法的参数适用范围.结果表明:新算法不仅具有更高的计算精度和计算效率,而且具有更宽的参数适用范围,在轻载工况、中载、重载工况下都可以得到很好的收敛解,是对点接...     

22MN快锻液压机快锻控制特性研究

快锻液压机由于动梁速度高,主控阀组必须进行频繁、快速的动作切换,且压机运动部分的惯性又相当大,所以往往引起剧烈的液压冲击和机械振动,严重影响压机的运行精度和使用寿命.该文在研究其快锻曲线的基础上,针对现有的快锻液压机控制系统控制方式,指出其弊端并提出采用正弦输入的闭环控制.并进行了较全面的建模研究,利用MATLAB/simulink工具箱进行仿真,仿真结果表明此种控制方式是可行的,效果明显优于开关控制 局部闭环控制.     

镗削颤振快速预报技术研究

切削颤振切导致产品质量、生产效率、刀具和机床使用寿命的降低 ,同时造成噪声污染 ,影响操作者身心健康。随着工厂自动化发展 ,操作者日益远离加工现场 ,对切削颤振进行在线监视预报和控制变得越来越重要。但由于其发生发展的过程极其短暂 ,使颤振的在线预报十分困难。本文在讨论了镗削颤振发展机理的基础上 ,提出了一种基于神经网络进行颤振预报的新方法。用 L O- RBF模型进行传感信号预处理 ,结果输入 Fuzzy ARTMap模型进行颤振识别 ,大大缩短了信号处理时间 ,提高了识别的准确性 ,取得了满意的结果。