SiC高温高量程MEMS加速度传感器的仿真与分析

加速度传感器材料的特性对传感器的性能影响很大,SiC作为新一代半导体材料具有优良的力学温度特性,适用于高温、高过载加速度传感器.基于SiC提出了一种可用于高温、高过载环境的加速度传感器设计方案.根据悬臂梁的相关力学理论知识,对传感器结构、尺寸进行了设计,并利用ANSYS有限元仿真软件对SiC材料传感器敏感结构进行模态分析、静力学分析、热分析.仿真结果表明,6H-SiC材料表现出了比Si材料更优异的抗高温、抗过载特性,为应用于高量程、高温环境下的加速度传感器研究提供了可靠的理论基础.     

基于冗余测量的空间机械臂关节扭矩传感器研究

由于航天环境下的振动容易使传感器发生过载破坏,航天扭矩传感器需要具有抗过载和容错能力。本文利用空间机械臂关节零件设计了一款一体化的扭矩传感器,从传感器扭转刚度和应变的解析模型出发,根据传感器的特殊使用需求对传感器进优化设计和有限元仿真,同时对传感器电路采用冗余设计。经实验标定,该传感器冗余线性度误差为0.77%,灵敏度高,具有一定的轴向抗干扰能力,满足航天扭矩传感器量程大,体积小,精度高,抗过载能力强和具有一定容错能力的特殊需求。     

基于压差传感器的自记录盘式负压入渗仪设计

为了解决入渗数据人工观测过程中的劳动量过大和读数误差问题,设计了利用压差传感器与数据采集器联合运行,自动搜集入渗数据的自记录盘式负压入渗仪.对盘式负压入渗仪原理与各部件组成,压差传感器与储水管的联合运行机制,以及数据采集器采用的数学处理过程进行了研究.通过自由人渗、室内土柱入渗和田间入渗实验3种方式逐步校验了该仪器读数...     

高过载低量程测试传感器的选择比较

在动态测试领域传感器高过载低量程一直是未能彻底解决的问题。本文在简单论述MEMS传感器原理的基础上,比较了MEMS传感器和传统工艺的压电传感器的特点,并进行了两类传感器在高过载低量程测量中的应用比较,得到了MEMS传感器能够较好完成高过载低量程测量要求的结论。     

高灵敏压力传感器过载保护结构设计

采用微机电系统(MEMS)牺牲层技术制作的压力传感器具有芯片尺寸小,灵敏度高的优势,但同时也带来了提高过载能力的难题.为此,利用有限元法,对牺牲层结构压阻式压力传感器弹性膜片的应力分布进行了静态线性分析和非线性接触分析.通过这两种分析方法的结合,准确的模拟出过载状态下传感器的应力分布.在此基础上给出了压力传感器的一种结...     

抗高过载微压传感器

在提高微压传感器灵敏度的研究过程中 ,会遇到非线性和稳定性变差、过载能力不够以及静电封接时背岛与玻璃粘接造成器件失效等现象。提出了应力匀散结构和两层岛的限位结构 ,利用有限元分析和近似解析分析 ,设计了新的双岛 -梁 -膜结构 ,成功地研制出抗高过载微压传感器。量程为 0 .3kPa ,总精度为 0 .4% ,过载能力 >140倍满量程     

基于牺牲层技术的高过载压力传感器芯片

提出了一种基于牺牲层技术的高过载压力传感器芯片。这种传感器充分利用了多晶硅机械特性和多晶硅纳米膜的压阻特性优势,提高了传感器满量程输出和过载能力。利用有限元方法设计了仿真模型,通过对弹性膜片应力分布的静态分析和非线性接触分析,给出了提高这种压力传感器满量程输出和过载能力的设计方法。并试制了量程为2.5 MPa的传感器芯片样品。测试结果表明样品的过载压力超过7倍量程,5 V供电条件下,满量程输出达到362 m V。     

硬目标侵彻武器高冲击试验和高过载传感器技术国外发展概况

建立硬目标侵彻武器高冲击试验系统,为高冲击环境下侵彻武器系统力学特性研究和性能检测提供科学的试验测试手段,获取弹药侵彻硬目标规律的典型数据,研制可用于侵彻武器炸点控制的高过载传感器是发展硬目标侵彻武器的保障.主要介绍了硬目标侵彻武器高冲击试验和高过载传感器技术国外发展概况.     

医学压差式传感器测量系统

为满足医学上的需要 ,提出了开关电容电荷平衡A/D转换器 ,对其工作原理进行了详细地分析 ,并与压差式传感器、单片机构成了一个可远距离数据通讯的高准确度压差式传感器测量系统     

基于磁性液体粘度的水平磁性液体微压差传感器动态响应特性研究

微压差传感器在工业和民用领域有着广泛的应用。基于前期设计的水平磁性液体微压差传感器结构模型,着重探讨了磁性液体的粘度对该传感器结构模型动态响应特性的影响,并建立相关的理论模型。本文中的水平磁性液体微压差传感器能够用于静态和动态的微压差测量,根据理论推导和实验研究,可知在静态测量过程中,磁性液体的粘度和饱和磁化强度只影响水平磁性液体微压差传感器的测量范围,对其他的静态测量参数影响很小。然而在动态测量过程中,磁性液体的粘 度对水平磁性液体微压差传感器的动态参数将产生极大影响。例如上升时间、超调量、振荡次数、稳定时间等。通过本文的研究可知,当水平磁性液体微压差传感器同时用于静态测量和动态测量时,应采用粘度和饱和磁化强度适中的煤油基和机油基磁性液体。采用煤油基和机油基磁性液体的水平磁性液体微压差传感器在激励电压大小为 10Ｖ,激励频率为1000Hz的条件下,在500Pa以内的阶跃压强作用下该传感器系统的上升时间0.1S,超调量15％、振荡次数5、调节时间 0.7S。     

Silicon pressure transmitters with overload protection

The paper considers protection of silicon tensoresistive sensing elements against overload. A detailed analysis is focused on silicon crystal modeling of sensing elements exposed to pressures exceeding the upper limit of measurements. The existing designs of sensing element membranes and possible configurations of locking elements are summarized. In conclusion, the design of a sensing element in a differential pressure sensor with two locking elements is proposed.     

基于DE优化BP的压阻式压力传感器的温度补偿研究

压阻式压力传感器存在温度漂移的问题,因此需要对该传感器进行温度补偿。为此,首先从标定实验中获取被测压力值、压阻式压力传感器的输出电压值以及环境温度值、温度传感器的输出电压值,然后用差分进化算法（DE）优化的BP神经网络算法从该标定数据中得到补偿后的数据。实验结果表明,所提出的温度补偿方法对压阻式压力传感器进行温度补偿后,其灵敏度温度系数提高了一个数量级,相对误差也得到很大的改善,因而其具有显著的理论意义和应用价值。     

微型光纤光栅土压力传感器量程及其过载能力分析研究

为定量分析压力传感器的测量量程及其过载能力,提出一种微型光纤光栅土压力传感器并构建其气压标定系统。对微型光纤光栅土压力传感器进行理论分析得其灵敏度为7.5 nm/MPa,测量量程可达1.06 MPa。而分析光纤光栅土压力传感器性能测试数据得:该传感器压力灵敏度为5.9 nm/MP,线性度为99.93%,可测量实际量程为225 kPa,过载能力上限值为300 kPa。研究结果可用于指导设计规定量程的光纤光栅土压力传感器,具备一定应用价值。     

半封闭连通管式差压传感器在桥梁挠度测量中的应用

挠度是评价桥梁结构安全性的重要指标。根据桥梁结构特点,选用半封闭连通管式差压传感器进行实际工程应用。论述了传感器的基本原理,介绍了实际的半封闭连通管式差压传感器及其系统的构成,并将该传感系统应用于荆岳长江公路大桥通车鉴定试验的静载挠度测量中,测量结果表明:半封闭连通管式差压传感器的测量数据能够有效地反映桥梁结构状态变化,且具有较高的测量效率和准确度。     

一种大量程压力传感器的结构优化设计与仿真分析

设计了一种大量程硅压阻式压力传感器,通过理论模型分析优化传感器结构尺寸,保证薄膜的线性变化和抗过载能力;并通过有限元建模分析可动薄膜位移及应力随压力变化关系,对结构进行优化设计;同时用有限元仿真验证理论分析的正确性.通过理论与仿真优化分析,提出了采用C型膜片一体化硅压阻式压力传感器结构,可动薄膜选用方膜边长为1000μm,厚度为50μm,实现0~2 MPa的压力测量.     

一种矿用皮托管式风速传感器设计

针对传统风速传感器因井下特殊环境常造成超声波探头性能减弱,不能正确反映环境风速值的问题,提出一种矿用皮托管式风速传感器设计方案,详细介绍了其原理及软硬件设计。该传感器采用S型皮托管测量风的压力,利用差压芯片计算差压信号值,并根据电信号、差压信号、风速之间的对应关系求取风速信息。实验结果表明,在0.4～15m/s风速范围内,该传感器测量误差低于±0.2m/s,且具有较好的温度稳定特性、贮存特性和防潮防堵性能。     

Simth预估器在差压铸造控制中的应用

差压铸造设备由于密封不严等原因使得差压铸造过程中存在较大的滞后,从MATLAB仿真曲线可以看出,采用常规PID控制器构成的控制系统,使得差压铸造过程中的被控对象产生明显超调,很难获得满意的控制性能.为了提高差压铸造控制系统的控制精设,采用Smith预估器对常规PID控制器进行了修正,仿真曲线表明,使用修正后的控制器构成的控制系统,能显著降低被控对象的超调量,明显提高控制系统的控制效果.因此,Smith预估器可有效解决差压铸造控制系统的滞后性,提高系统的控制精度.     

测量流体压力、差压的复合式传感器

提出了由一只静压和一只差压传感器构成的复合式传感器。介绍了此复合式传感器的结构设计和性能测试结果,并说明了这种新型传感器在实际测量中具有独特的优越性。