阀片式硅微流量传感器的研究

提出了一种结构简单、易于加工的阀片式硅微流量传感器。该微流量传感器通过阀片将流量转换为梁表面弯曲应力,再由集成在阀片上的压敏电阻桥检测出流量信号。该传感器采用硅微细加工工艺制作,直接在单晶硅上加工出阀片和压敏电阻桥。该微流量传感器芯片尺寸３ ．５×３．５（ｍ ｍ） ,封装后的外形尺寸为Φ１０×４（ｍ ｍ） ;在１０ ～２００ｍｌ／ｍｉｎ 的气流量下,线性度优于５ ％ ．     

具有微流量检测功能的集成微流量泵驱动结构

根据我们研制成功的铝硅双金属驱动微流量泵驱动结构的特点,本文介绍了一种实现微流量泵驱动结构与微流量传感器系统集成的方法。该方法在原微流量泵双金属驱动结构的单晶硅膜上集成制作了微流量传感器。这种一体化的集成驱动结构单元同时具有驱动功能和流量检测功能,并且制作工艺简单,为进一步实现与控制电路集成的集成微流量泵系统奠定了基础。     

集成微沟道空气流量传感器的动态特性

研究集成微沟道空气流量传感器的动态特性,定性分析了传感器动态特性的影响因素;并动态模拟了有正脉冲和负脉冲气流时上下游的温度随时间的变化关系,得到正负脉冲下横膈膜上温度稳定所需要的时间分别约为1.1 ms和1.5 ms。在实验中,测试了正负脉冲气流下,输出电压的完全响应时间分别为1.2 ms和1.5 ms;并采用示波器动态监测了不稳定流动状态下信号电压的时间特性,得到输出信号相对于流量脉冲稍有滞后,具有一定的流场惯性迟滞和热惯性迟滞。     

新型双模热感微流量传感器的研究

微流量传感器是有着功耗低、响应快、精度高等优点,在汽车工业、航空航天、生物研究、临床诊断等多个领域有广泛的应用。量热微流量传感器是通过测量加热器上下游温差来确定流速的,然而当流速超过一定范围后温差响应将不会随流速的增大,限制了流量传感器的量程。本文首先数值模拟了在大流率跨度下(0～160 SCCM)下温差对流速的响应,发现当扩散作用占主导时温差对流速的响应几乎是线性的;随着流速的增大,温差的响应逐渐降低,呈非线性;当流速进一步增加时温差的响应趋于饱和,量热工作模式失灵。然后,在数值模拟基础上提出了在大流速下采用热线工作模式,而中小流速下依然采用量热模式的双模式微热流量传感器。最后,采用0.18μm CMOS-MEMS的工艺制作了微传感器,并以灵敏度为准则划定了工作模式的切换阈值,与标准流量计比较后发现误差在2%之内,符合实际应用要求,但量程扩大了一倍。     

Lamb波压差式微流量传感器

为提高微流体系统中的流量检测灵敏度,增大动态检测范围,实现温度补偿,提出了一种基于Lamb波的压差式微流量传感系统.该传感系统主要由两个Lamb波压力传感器和微通道组成,它利用Lamb波薄膜内应力的敏感特性,以频率计量的方式间接测量微通道两端的压力差;并采用双Lamb波压力传感器构成差动式测量结构进行温度补偿.对长20 mm,宽1 mm,高50 μm的微通道进行了流量测试实验,结果表明:在流量测试范围内,微通道两端的频率差与流量基本呈线性变化,其线性相关系数为0.999 9;在微流量传感器未进行优化的前提下,最小检测量为0.627 μL/s.     

Lamb波压差式微流量传感器的研究

为提高微小流量检测的灵敏度,增大其动态范围,实现温度补偿,提出了一种基于Lamb波的压差式微流量传感器。此传感器主要由两个Lamb波传感器,中间以微通道相连接构成。流体流动时,利用Lamb波薄膜内应力的敏感特性,采用频率计量的方式间接测量微通道两端的压力差,并结合微通道的几何尺寸以及流动特性,利用流体仿真软件Fluent进行仿真获得流量。本文对长20mm,宽1mm,高50μm的微通道进行了微流量测试的相关实验。实验结果表明：在流量测试范围内,微通道两端的频率差与流量基本呈线性变化,其线性相关系数为0.9999;在微流量传感器没进行优化的前提下,其最小检测量为0.627μL/s。     

喷射流量传感器的研制

喷射流量传感器,是为喷油泵试验台量油系统设计的一种专用传感器,该传感器是基于电磁感应原理的磁电式流量传感器,它解决了量杯式量油系统量油误差大的问题,其量油的相对误差为0.81%,实现了以单片机为核心的智能、快速、精确、可靠地测试柴油机喷油泵各泵油参数的目的.     

微机电系统磁流体压力微传感器

由于磁流体具有磁性,如果在磁场作用下力的平衡发生变化,会因磁流体的流动而产生压力。将这种现象用到微系统中,可以获得1～1000mbar数量级的压力值。在试验装置中,用压阻式压力传感器得到了40mbar的压力。试验结果表明,磁流体和微系统的结合具有很大的潜能,为其应用于新的场合提供了研究基础。     

用于光阱刚度测量的位置传感器标定实验研究

对位置传感器的标定通常采用压电陶瓷平台驱动样品池,使固定在样品池底部的直径为2.5μm的聚苯乙烯微球穿过轴向位置不同的光阱,由位置传感器获取微球的位移信息。实验结果表明,当光阱在轴向不同位置时,传感器探测灵敏度有差别。实测中应采用微球和光阱处于相同轴向位置的标定结果。     

Micro-flow facility for traceability in steady and pulsating flow

This paper describes a primary standard for liquid micro-flow, which covers the flow rate range from 1 ml/min down to 100 nl/min with uncertainties in the range from 0.1% to 0.6% (coverage factor 95%). To realize stable flow rates, METAS applies the principle of generating flow by means of a constant pressure drop over a capillary tube according to the law of Hagen–Poiseuille. The constant pressure drop is mainly possible due to the fact that the relative pressure at the outlet needle remains constant as the outlet needle is positioned just above the beaker collecting the water. The special beaker and the adjustments for the weighing zone to control evaporation will be discussed in the paper as well as measurement results from flow sensors and flow generators, which highlight the repeatability and the reproducibility of the facility.     

Sensor Fusion for the Detection of Landmines

The detection of buried anti-personnel mines (APMs) is widely considered as a problem which may only be solved with a combination of two or more complementary sensors. We present processing and fusion results obtained from a multisensor data set, acquired with a pulse induction metal detector (MD), a pulsed ultra wide band ground penetrating radar (GPR) and a 3–5 thermal infra-red (IR) camera. Various types of soils, clutter objects and burial conditions were recorded. Anti-personnel mines included minimum metal mines as well as mines with a significant metal content. We use a special projection to map a 3D GPR data cube, with time or depth as vertical co-ordinate, into a horizontal plane view 2D image. Object contours are then derived, based on an edge extraction method, followed by an automatic detection of circular shapes with a Hough-transform. In the association step, the stand-off IR image, the metal detector and GPR images and related detections are mapped onto a common cartesian grid on the ground surface. Detection results are fused on a decision level, using a Bayesian approach. Our results indicate that the GPR performance approximately matches that of the metal detector. With both sensors all metallic mines and around 60% of the minimum metal mines were detected. In the case of two false alarms per square meter combined detection probability clearly exceeds single sensor performance.     

新型微电极葡萄糖传感器

提出了一种新型的微电极葡萄糖传感器.以与IC兼容的硅作为基底材料,利用MEMS加工工艺,采用硅腐蚀及SU8微反应池方法制成了新型微电极传感器.与传统的电流型传感器相比,该传感器有较小的敏感面积(1mm×1mm),较低的检测下限(1×10-4M),较宽的检测范围(1×10-4～1×10-2M),较好的重现性与稳定性,以及易于与处理电路集成等优点.     

高精度微流量供胶泵原理及应用

为了解决半导体晶片的凹槽、深孔等不规则表面均匀喷胶的工艺问题,运用微流量供胶泵配合超声波发生器组合,通过超声波对液体雾化后,应用微步进马达驱动活塞上下运动,进行同步吸胶吐胶,并保证对进给量的高精度控制,使储存胶液的缓冲活塞缸进液和出液完全独立且互补,实现了涂覆均匀的工艺目标。     

数字输出管道检漏压电传感器的设计

设计了一种用于检测供水管道泄漏声音信号的压电传感器,进行了传感器的选型、硬件电路的设计和各部分软件的设计。根据泄漏检测定位的需要,系统具有信号调理、数据采集和存储、日历时钟电路、USB通信等功能,具备低功耗、存储容量大的特点,为以后泄漏检测定位的信号处理工作提供了必要的数据依据。     

基于温度减敏的光纤Bragg光栅应变传感器

分析了光纤Bragg光栅(FBG)传感器的温度、应变交叉敏感机制,基于等强度梁的变形特点,提出了一种新型的90°楔形传感探头式双光纤光栅矩阵算法,既克服了传统矩阵算法的限制,又有效地消除了光纤Bragg光栅测量过程中温度对应变测量的影响,且由这种结构上的减敏措施,可以求出温度的变化。该方案简单易行,具有实际应用价值。改进封装工艺,可以使得测量数据更加精确。     

用于液滴分析的程控微量供液系统的设计

为了保证液滴分析在液滴的准平衡状态下进行 ,提出了一套由计算机软件控制、单步进电机及其细分驱动器驱动的精密微量供液系统 ,它能够提供流量极小且流速稳定的液流。通过特殊设计的机械结构 ,包括阶跃半径拨盘和内置沟槽的连杆等 ,实现一个步进电机在时序上错开分别驱动传动部分和切换阀部分。光电传感器用于解决可能出现的丢步问题。平均值滤波用于剔除测量过程中各种扰动因素对信号造成的高频噪声。     

矿井提升钢丝绳霍尔元件检测法

煤矿钢丝绳的使用寿命直接影响到煤矿生产的成本及安全.介绍了基于霍尔元件的钢丝绳断丝检测原理,设计了钢丝绳在线检测系统,另外,系统能够进行局部损伤和金属截面积损耗的定量评估,并产生相应的报告.     

用于板壳应变检测的新型FBG传感器

在板壳材料实际装配过程中,由于预应力和尺寸位置偏差等因素的存在会产生装配变形,研究变形和应变分布最常用的方法是利用光纤光栅传感器阵列对其进行检测。目前表面粘贴式光纤光栅(FBG)传感器的封装体积较大,很难与工件达到完全贴合,检测精度低,难以实现大曲率跨度结构的变形检测。根据光纤光栅传感理论,研究并设计了适用于变曲率板壳结构的不锈钢箔片封装FBG传感器,使得该传感器能够与工件实现最大程度的贴合。同时利用悬臂梁加载试验对其应变灵敏度系数进行标定,采用ANSYS有限元软件和试验结果进行分析对比。结果表明,新型封装传感器提高了应力测量灵敏度且适应曲率为0. 005～0. 0075的板壳结构变形检测。     

光纤光栅大曲率传感器的试验研究

介绍了一种新颖的大曲率传感器原理、设计及相关的试验研究。将光纤光栅应用于大曲率检测,光纤光栅采用预压应变封装在一种细径基材上,解决了光纤光栅大曲率测量中拉压不均衡问题。通过调整光纤的机械性能与光学性能,扩大了该类传感器的曲率测量范围。基于光谱分析仪器的波长分辨率0 06nm,曲率分辨率为±0 0845m-1,测量范围可大于±11m-1,理论上可达到±18m-1.