科学家研发新型光纤传感器

(本刊编译)美国科学家研发出一种可以在极端条件下使用的新型光学压力传感器。这种光纤传感器不但可以测量高达1800万帕(2620磅/平方英寸)的压力,将感测头放进-196℃的液态氮中或者加热到538℃,性能也不会有明显改变。这种传感器的概念来自于密西西比大学检测仪器和分析实验室(DIAL)的ChujiWang和SusanScherrer,他们将有名的腔环降光谱法技术应用在光纤传感器上,制造出一个名为fiberringdownsensor的仪器。其操作关键在于光脉冲的衰减时间强烈取决于在光纤环所造成的衰减,因此任何造成光纤传输改变的现象如外部的压迫(压力),都可藉由监控     

霍尼韦尔传感与控制部发布新耐用型工业压力传感器系列

2012年5月22日,霍尼韦尔发布了霍尼韦尔新型工业压力IP系列传感器。 新产品线包含两神型号,可在不同的工业制造环境和应用中实现可靠和可重复的压力测量。两种型号ModellPG1和IPG2预配了当前典型的工业监测领域各种最实用的功能,在实际测量作业中不仅坚固耐用,而且测量精度分别高达0．15％和0．25％。     

用硅压阻式压力传感器解算高度速度的方法

简要阐述了解算气压高度速度的原理，对使用硅压阻式压力传感器来解算高度速度的误差和传感器选择作了详细分析，结果表明，用硅压阻式压力传感器来作简易的高度速度测量，可达到中等测量精度的水平。     

智能化压力传感器设计

本文提出一种混合集成式智能化压力传感器。传感器由敏感元件(感温、感压)和单片计算机、A/D转换等电路芯片组装而成。传感器可对压力测量的温度特性,非线性等进行补偿、修正,并且可对结果进行运算和处理。传感器可以由电池供电,作为单独的测试系统在程序控制下,长期监测压力和温度的变化。     

海洋双光纤光栅压力传感器的温度响应特性

为满足海洋温深剖面连续拖曳测量的要求,测量海水深度的光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器是利用FBG温补传感器来解决交叉敏感问题。由于二者对温度响应时间不一致,导致在中尺度旋涡、锋面等温度骤变海域测试海水压力时有所偏差。针对这一现象,设计出了一种新型的双光纤光栅压力传感器,通过在压力传感器的中心和边缘各封装温补和压力光纤光栅(边缘光栅不接触弹性膜片,仅受温度影响),使其对温度响应特性接近一致。实验测试结果表明:传感器的温补和压力光纤光栅对温度响应时间分别是1. 45 s和1. 52 s,响应一致性好。通过海试验证,FBG压力传感器与参考压力传感器ALEC—TD的相关系数高达0. 990 6,基本消除温度响应不一致导致的测量误差,能够达到准确测量压力的目的。     

MEMS高温温度传感器的研制与测量精度研究

航空发动机智能化及其他机械系统的智能化需要原位集成制造的传感器,为此研制了发动机涡轮叶片原位集成高温传感器.该高温传感器采用MEMS微制造工艺将厚度在微米量级的微小传感器原位集成在航空发动机涡轮叶片表面,利用微技术制造的传感器和标准的热电偶进行了一系列的高温测量试验和一系列细致的高温温度表征测量研究.该微制造工艺攻克了两项技术难关:曲表面的光刻技术和高温绝缘层的制作技术.涡轮叶片表面原位集成的微传感器不仅可以原位测量高达800℃的环境温度,并且具有很高的机械强度,可以承受高达40 g的振动和100 g的冲力.研究还表明,在高温测量环境下,高温测量精度和高温环境下的温度场(高温温度的空间分布与升温时间迟豫)密切相关.由于高温环境温度场的差异,可以产生高达10%的测量本征误差.     

新产品与新系统

西门子新推出可满足高要求的压力变送器 西门子工业自动化集团新近推出了一款可满足极高要求的压力变送器,即SITRANSP500。SITRANSP500的响应速度（T63）高达88ms,精度达0．03％,可快速和精确地响应过程中的变化。并配有一个用于检测静压力的附加传感器,以对测量不准确度加以补偿,丰富过程信息。     

基于RFID的无线无源柔性压力传感器研究

提出了一种基于RFID反向散射耦合原理的无线无源柔性压力传感器。该传感器以铁氧体薄膜作为反射层,柔性海绵作为中间层,RFID标签作为数据传输层。通过有限元方法对传感器的增益和杨氏模量进行仿真,并使用压力测试系统测量传感器的灵敏度,最后得到了同样的结论：在相同厚度下中间层为低密度海绵的传感器灵敏度更高。此外对传感器进行了一系列性能测试,得到传感器最大工作距离为10 cm,在温度测量范围(25℃～45℃)误差为0.91%,在湿度测量范围(43%RH～82%RH)误差为0.89%。该无线无源柔性压力传感器结构简单、生产成本低,增加了无线无源传感器在近场范围内的测量距离。在医用绷带压力检测、足底压力检测等智能医疗领域具有良好的应用前景。     

一种大量程SOI压阻式压力传感器

对传统的SOI压阻式压力传感器进行了结构优化。目的是提高灵敏度,以满足在高温环境下大量程压力测量的实际需求。通过力学性能模拟,采用浅凸台结构来提高灵敏度和测量范围。分析并模拟了凸台厚度和形状对灵敏度的影响。得到了适合高温工作的掺杂浓度,压敏电阻的尺寸,金属引线的材料和布局。电阻放置在(σl-σt)最大的区域以保持灵敏度和线性度。采用U形电阻补偿在浅凸台制作过程中的工艺偏差对灵敏度的影响。有限元分析(FEA)表明,优化后的芯片结构可以测量10 MPa范围内的压力,灵敏度高达86.6 mV/(V·MPa),非线性误差在0.1％以下。和其他文献报道的大量程压力传感器相比,浅凸台芯片结构灵敏度和过载能力优异。     

用于高温油井测量的光纤温度和压力传感器系统

针对高温油井测量环境对基于光纤非本征法-珀干涉仪(EFPI)的温度和压力传感器性能的要求,采用了微型光谱仪测量干涉光谱和相关计算的波长解调方法,使EFPI腔长绝对分辨率达到0.25 nm,相应传感器的温度和压力相对测量分辨率达到0.02%;利用双LED光源交替工作,实现温度和压力同时测量;对EFPI传感器结构进行了优化设计,降低了传感器的温度-压力交叉敏感性,在0～20 MPa的压力变化范围内,对温度测量的影响小于0.2%,在20～300℃温度变化范围内,对压力测量的影响小于1%,满足高温采油井井下测量的要求.     

基于MEMS工艺的SOI高温压力传感器设计

利用MEMS(微机电系统)工艺中的扩散,刻蚀,氧化,金属溅射等工艺制备出SOI高温压力敏感芯片,并通过静电键合工艺在SOI芯片背面和玻璃间形成真空参考腔,最后通过引线键合工艺完成敏感芯片与外部设备的电气连接.对封装的敏感芯片进行高温下的加压测试,高温压力测试结果表明,在21℃(常温)至300℃的温度范围内,传感器敏感芯片可在压力量程内正常工作,传感器敏感芯片的线性度从0.9 985下降为0.9 865,控制在较小的范围内.高温压力下的性能测试结果表明,该压力传感器可用于300℃恶劣环境下的压力测量,其高温下的稳定性能为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考.     

光纤光栅压力传感器及其温度效应研究

根据Bragg光栅方程,讨论了光纤Bragg光栅(FBG)压力传感机理及温度对光纤光栅反射波长的影响;通过裸光栅的罐状聚合物封装,在0～20MPa的范围内,使光纤光栅的压力灵敏度提高为-42.0am/Pa,是裸栅的17.3倍,可作为恒温时较高压力环境下使用的传感器;经实验结果分析,100℃以下的温度范围内,封装后的FBG受温度影响效应变为裸栅的4倍,反射波长与温度亦具有良好的线性关系。指出非恒温环境下的压力测量应考虑对传感器反射波长随压力变化曲线进行线性修正,以实现对压力的准确测量。     

智能驾驶中的行为辅助压力感知方法

人的压力与其行为紧密相关,特别是在智能驾驶时,驾驶员压力感知对实现辅助驾驶具有巨大的应用潜力.现有压力感知方法多用于静态环境,检测过程也缺乏便捷性,难以适应高度动态的智能驾驶应用需求.为了实现智能驾驶中自然、准确和可靠的压力检测,提出一种基于可穿戴系统的行为辅助压力感知方法.该方法基于行为伴随实现压力检测,并基于多指标执行压力状态判别,能够有效提高压力检测准确度.其基本原理在于每个人在不同压力状态下的生理特征和行为模式不同,会对压力相关的PPG数据和行为相关的IMU数据产生独特影响.首先使用嵌入多传感器的可穿戴手套测量驾驶员的生理和运动信息,通过多信号融合技术获得可靠的生理行为指标,最终使用泛化性能较好的SVM模型分类驾驶员的压力状态.基于所提出的方法在模拟驾驶环境下部署了验证实验,实验结果显示,压力分类精确度可达到95%.     

光纤光栅传感器

光纤光栅(fiber Braggg rating，FBG)传感器是作为一种新型光纤传感器，对多个物理量敏感，可以用来测量多个物理量，包括应变、应力、温度、振动、压力、电压以及一些化学量，其应用领域非常的广泛。同时FBG传感器阵列可以实现分布式的传感网络，对物体进行多点测量，提取相关的信号，进行状态分析，达到示警以及故障诊断的目的。     

基于多传感器融合的压力测量系统设计

当今，所有以微处理器为基础的测控系统都需要传感器来提供做出实时决策的数据。本文详细阐述了压力传感器测量系统硬件设计、压力传感器智能化软件设计、压力传感器误差与温度补偿技术设计。针对传感器测量的温度漂移和非线性等问题，提出了利用多传感器信息融合技术--曲面拟合法和曲线拟合法来加以解决，并实现PC机与传感器测量系统之间的通信，完成数据转换、数据处理和打印等功能，使测量系统更加完善。     

压力传感器、变送器及其应用（上）

压力测量应用极广,除直接测量压力外还可间接测量许多物理参数。例如液位、水深、管道中气体的流量、高度、飞行速度;医疗方面可测血压、呼吸压、子宫收缩压等。压力测量常用指针压力表,可直接读出压力值。如果要对压力进行遥测、自动调节或控制、集中监控,则需要用压力传感器将压力变换成电信号输出。本文将介绍有关压力测量的基本知识、压力传感器、变送器及其应用电路。     

压力传感器温度漂移补偿的控制电路设计

介绍了一种压力传感器的温度补偿方法,这种方法解决了压力传感器温度漂移的问题.本文详细阐述了一种实用的整体补偿电路.这种电路是一种由单片机控制,使用软件补偿的传感器测量电路.在软件上设计了一种对压力传感器非线性及温度变化所引起的误差进行补偿的软件算法[1].在一定的温度和压力范围内实现0.2%的测量精度,完全可以满足实际的需要.     

可对多目标测量的硅传感器系统􀀁

本文介绍了一种新型的可对多个目标进行测量的硅压力传感器系统的研制，它是把多个硅压力传感器组合一个完整的传感器系统，用于对多个不同的对象同时完成独立测量，文章具体描述了对压力、流量、干度实测测量的原理，过程以及传感器系统的结构制作。     

采用微型机系统校验传感器的方法介绍

在一般情况下数据采集系统(包括本文讨论的航空发动机斌车微型机数据采集系统)的最前端是传感器。通过它将压力、温度、推力,流量及转速等物理量转变成电信号送入计算机。在实际使用中,需要事先标定各物理量与电量的关系,并将这个关系曲线存入计算机,测量时再由计算机把采集到的电量换算成对应的物理量。各种传感器的性能往往离散度较大,重复性较差,又易受温度和其它外界条件的影响,这是测量的主要误差来源。采用微型机系统校验传感器,可     

基于强度解调的Fabry－Perot型光纤MEMS压力传感器

运用微机械系统加工技术制作了一种新型法布里-珀罗干涉型光纤微机电系统压力传感器,该传感器通过测量反射光谱的移动测量压力.运用多腔干涉原理对该传感器进行理论以及模拟分析得出,通过改变压力传感器的尺寸可较容易的调节压力线性测量范围和灵敏度.实验结果表明,在压力线性测量范围[0.1～1.0]MBa内,灵敏度可达到12.71 nm/MPa(光谱移动/压力).