纳米级PEBBLE传感器研究进展

介绍了纳米量级 PEBBLE 传感器的特点、制备方法、当前的应用及发展趋势,重点阐述了基于对细胞内氧成分探测的比例参量 PEBBLE 传感器。     

基于压电驱动的纳米级精密定位系统的研究

利用压电陶瓷致动器作为驱动元件设计了X-Y两自由度精密定位工作台,并利用有限元分析法对机构进行了优化设计,采用电阻应变片作为微位移检测传感器,在此基础上设计了闭环控制器,该控制器包括压电陶瓷驱动单元、微位移传感器检测单元和中央处理单元,最后利用PID控制法进行了闭环控制实验研究。实验结果表明,本系统具有较好的控制品质和优异的动态性能,在对10μm×10μm两自由度工作台的控制中,闭环控制精度达10nm,阶跃响应的稳定时间小于8ms。     

基于单传感器的大行程纳米级混合直线执行器

为了突破拥有多个传感器的独立叠堆混合执行器的局限性,一种新式的混合直线执行器结合了具有极高分辨率的压电系统和具有大行程范围的电机系统.为了减少间隙,选择了进给丝杆作为传动机构.为了提高绝对定位精度,控制器仅依赖于一个位移传感器,从而同时完成了粗动与精动的定位控制.针对提高天线指向控制系统的整体性能,设计了特定的混合直线执行器的控制系统.通过测试原理样机,最终验证了该系统从启动到稳定,每一个动作都能充分体现出压电执行器与电机执行器混合的优势.     

一种有源振动传感器

有源振动传感器具有工作稳定可靠、无方向性、灵敏度可调节范围大的优点,广泛应用于机动车,保险柜,门窗等场合的防盗装置中。本文介绍一种有源振动传感器电路,利用压电陶瓷片检测振动信号,并通过运算放大器放大输出控制信号。     

压电陶瓷传感器灵敏度的研究

由于具有压电效应，压电陶瓷能直接将非电量转变为电量，同时它的压电常数可通过调整配方组成或改变陶瓷片的组合方式而得到大幅度提高，从而可有效地提高它的灵敏度，因此，以压电陶瓷作敏感元的传感器越来越受到人们的重视。简单介绍了压电传感器的基本原理及构成，分别从静态和动态两方面，详细讨论了影响压电传感器灵敏度的因素，在此基础上得出了提高灵敏度的有效方法。     

纳米级隧道效应器件——双电子层隧道晶体管和共振隧道二极管

随着电子技术由微米时代进入纳米时代，基于量子隧道效应的器件和电路显示出其优越性。本文介 绍两种电子隧道器件：双电子层晶体管和共振隧道二极管。     

纳米级隧道效应器件--双电子层隧道晶体管和共振隧道二极管

随着电子技术由微米时代进入纳米时代,基于量子隧道效应的器件和电路显示出其优越性.本文介绍两种电子隧道器件:双电子层晶体管和共振隧道二极管.     

压电驱动三维纳米这位系统的研究

在纳米科学与技术领域,纳米定位技术是实现纳米加工与测量的关键技术.本文作者采用柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为微位移驱动器,设计了一种新颖的三维纳米定位机构.给出了其刚度公式和动力学模型,对压电陶瓷的压电误差及其补偿方法进行了分析.结合激光干涉仪微位移检测装置.设计并研制了数字闭环控制的三维纳米定位系统.验表明,该纳米定位系统定位精度优于±0.03 μm,定位分辨力3 nm.最大定位时间40 ms.     

基于扫描隧道显微镜的纳米加工技术

介绍了具有原子级分辨率的扫描隧道显微镜(STM)的工作原理及其相对于传统的电子束加工所具有的技术优势,阐述了STM在纳米加工中的应用和需要解决的技术难题。     

纳米级表面轮廓传感器

介绍一种用于半导体工业领域测量膜厚和表面轮廓的传感器,其分辨率达１ｎｍ 。经计量部门测试,测量范围为±１８０μｍ 时,线性度达０－４ ％ ＦＳ;量程分为四档：量程为１００ｎｍ 时,重复误差为２ ％ 。量程为５００ｎｍ 或１０００ｎｍ 时,重复误差为１％ 。量程为５０００ｎｍ 以上时,重复误差为零。传感器触针对工件的压力在０ ～０－５ｍＮ 间可调。     

Vibration Compensation for Scanning Tunneling Microscope

The influence of vibration is already one of main obstacles for improving the nano measuring accuracy. The techniques of anti--vibration,vibration isolation and vibration compensation become an important branch in nano measuring field. Starting with the research of sensitivity to vibration of scanning tunneling microscope(STM), the theory, techniques and realization methods of nano vibration sensor based on tunnel effect are initially investigated, followed by developing the experimental devices. The experiments of the vibration detection and vibration compensation are carried out. The experimental results show that vibration sensor based on tunnel effect is characterized by high sensitivity, good frequency characteristic and the same vibratory response characteristic consistent with STM.     

PVDF触滑觉传感器结构及其调理电路设计

应用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为敏感材料,通过结构设计增加PVDF薄膜传感器的微振动信号响应,制作了新型触滑觉传感器。采用CA3140作为电荷放大器对PVDF压电薄膜传感器的电荷变化进行放大,再通过电压放大、工频陷波及低通滤波处理,调理分辨出直观的触觉信号和滑觉信号。测试结果通过示波器观察可明显分辨出触觉信号和滑觉信号。     

超声波轴承悬浮性能及承载能力的实验研究

超声波悬浮及减摩技术是一种新型的科学技术。在超声减摩方面我们已经做了大量的研究。文章在此基础上，首次提出超声波振动悬浮轴承的概念。分析对比了普通动压润滑滑动轴承与超声波悬浮轴承；模拟简单的静载推力轴承，并对其悬浮性能和承载能力进行了初步的研究。     

分布式干涉型光纤振动传感器实验研究

为实现无电磁干扰的小区周界安全检测,开发出了一种新型的分布式干涉型光纤振动传感器,基于MZ光纤干涉型传感光路,采用干涉法检测光缆振动,构成小区光纤周界检测传感器,当传感光纤受到外界入侵扰动时,接收到的干涉条纹会产生明显的变化,从而给出周界安全预警。并分别以频率14.6678Hz和20.2012Hz的三角波作为调制信号进行了实验研究,结果显示,干涉型扰动探测系统非常灵敏,只要光缆有轻微的触动,波形就会有明显的改变,很容易区分有无外界的扰动发生,对安全防范意义重大。     

基于倾斜光纤光栅的温度不敏感振动传感器

提出了一种基于倾斜光纤光栅与多模光纤相结合的温度不敏感振动传感器,其振动传感头是在倾斜光纤光栅与单模光纤之间加入一小段多模光纤所组成。倾斜光纤光栅的反射光谱有布拉格模和包层模两部分组成,其中多模光纤的作用是将倾斜光纤光栅反射包层模耦合到单模光纤的基模。倾斜光纤光栅包层模对外界振动很敏感,通过传感器的包层模平均输出功率完成对外界振动物理量测量。由于采用强度解调的方式,可以大大降低传感器装置的复杂性。实验表明：当传感器温度从20 ℃上升到70 ℃时,传感器的输出平均光功率均方根误差为0.01 μW,其反射光谱平均输出功率影响很小,故可以避免外界温度对测量结果的影响。     

基于CTGS的高温压电加速度传感器研究

近年来,航空航天领域的飞速发展要求振动测量技术能耐受更高温度,因此高温压电加速度传感器备受关注。通过优化压电晶体切型和设计质量块结构,该文设计并制备了基于硅酸镓钽钙（CTGS）压电单晶材料的压电加速度传感器。实验结果表明,该传感器的谐振频率约为2.2 kHz。在振动频率为100 Hz~1.1 kHz下,常温时传感器的电荷灵敏度基本稳定,平均值为2.44 pC/g（g=9.8 m/s2）。在常温~600 ℃内,传感器的电荷灵敏度基本保持不变,1.1 kHz振动频率下传感器的电荷灵敏度平均值为2.56 pC/g。该传感器能在600 ℃高温下稳定工作。     

光纤布拉格光栅振动传感器研究

随着光纤光栅传感技术研究的不断深入和振动测试技术发展需求的不断增大,关于光纤光栅振动传感器的研究工作迅速展开。介绍了基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)的振动传感器的原理,然后就不同的结构类型对近几年的FBG振动传感器研究进行了归纳,并着重对悬臂梁式和膜片式结构进行了总结。阐述了同种结构类型的不同光纤光栅封装方式的优缺点,分析了现阶段所使用的FBG振动传感器,并提出了影响其性能优化的四点因素。最后对FBG振动传感器的发展作了进一步展望。     

微硅隧道加速度传感器设计

比较了压阻式、电容式和隧道式加速度传感器的特点 ,提出了扭摆式隧道加速度传感器的结构 ,给出了工作原理和设计模型 ,最后给出了结构尺寸、版图总图及试制的芯片照片。     

Rogowski线圈的FBG电流传感器研究

电流是电力设备进行计量、监控和保护的重要参量,对其准确测量是电力系统安全、稳定、可靠和经济运行的保证。研制了一种Rogowski线圈、叠堆压电陶瓷和光纤Bragg光栅组合成的测量大电流的电流传感器。利用Rogowski线圈把高压侧大电流线性地转换为低电压,输出电压加在叠堆压电陶瓷上,由逆压电效应,叠堆压电陶瓷伸缩带动光纤Bragg光栅伸缩,将叠堆压电陶瓷的应变线性转换为光纤Bragg光栅的中心反射波长的移位,增加温补光栅消除环境温度的影响,通过测量光纤Bragg光栅中心反射波长的移位来测量电流的大小。测试结果表明,该电流传感器的灵敏度为0.071 8pm/A,非线性误差为3.47%FS,滞后误差为4.17%FS,重复性误差为4.17%FS。