低阻尼MEMS加速度传感器频率特性快捷测试法

提出了一种适合低阻尼MEMS压阻加速度传感器频率特性的测试方法,可较为快捷地获得传感器谐振频率和阻尼比等频率特性。首先介绍了该方法的理论依据和计算方法,然后介绍了典型测试系统构成和测试结果,并将该方法的测试结果与传统扫频测试方法的测试结果进行了对比,本方法所测得的传感器谐振频率和阻尼比分别为26.58 kHz和0.015,扫频测试方法所测得的传感器谐振频率和阻尼比分别为26.66 kHz和0.005。结果显示,该方法所得结果具有较好的精度,并具有操作简单、快速、重复性好及系统搭建成本低等优点。该方法已应用于汽车碰撞用MEMS压阻加速度传感器的生产,作为检测和筛选的测试手段。     

基于强度调制的光纤声传感器设计研究

在假设发送光纤出射端的光强分布为高斯分布的基础上,提出了一种新型强度调制型光纤声传感器模型。该模型根据单模光纤准直器的耦合特性理论,结合四周固支圆平微机电系统(MEMS)反射膜片,并使用GRIN lens光学透镜实现光强度的调制。仿真结果表明,通过选择合适的调制参数可使光纤声传感器的探测灵敏度较传统强度调制模型有数量级的提高。     

基于MEMS的结构监测无线传感器网络研究进展

为实现对重大工程结构健康的网络化在线监测,将多功能系统集成的微机电系统(MEMS)微传感器组成分布式无线信息测控网络,基于微机电系统(MEMS)技术的重大工程结构健康监测无线传感器网络是土木工程领域正在发展的技术前沿.该文介绍了国外该技术的基础理论模型、关键核心技术和应用开发等方面的研究现状与进展,分析了目前需迫切解决的关键共性技术瓶颈及可行的解决途径,据此提出了研发技术路线,对我国重大工程结构健康检测具有一定的参考价值.     

基于光纤检测技术的扭转敏感微机电系统加速度传感器

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器,提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案,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变化进行检测。MEMS光纤加速度计由MEMS非对称扭镜结构、驱动电极和双光纤准直器等组成。分析了器件的加速度敏感原理和光纤检测原理,介绍了器件综合设计考虑,并给出了器件的结构参数。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS光纤加速度计样品。对加速度计进行了实验测试,加速度计的输出实验值与理论值吻合。测试结果表明,该加速度计量程为±2g,带宽为600 Hz,分辨率优于10-4 g,且具有良好的线性度和重复性。该MEMS光纤加速度计将MEMS敏感结构与光纤检测相结合,兼备了两者的优点,结构紧凑、制作工艺简单。     

ICP刻蚀在微加速度传感器制作中的应用

针对ICP刻蚀工艺进行了深入研究,探讨了气体流量、射频功率和工作室气压设定值等工艺参数对刻蚀效果的影响,最终在硅基底上获得了线宽为40μm时深刻蚀的最佳工艺参数,即采用BOSCH工艺,压力设定为6Pa,在刻蚀过程中通入流量为100cm3/min的SF6气体,持续11s,射频功率20W,源功率450W,保护过程中通入流量为75cm3/min的C4F8气体,持续10s,射频功率0W,源功率220W,得到了最佳刻蚀结果,并利用此工艺制作出了量程为±12g,灵敏度为79mV/g,精度高于±2%微机械加速度传感器。     

用于义齿压力分布式测量的光纤MEMS压力传感器

根据Fabry-Prot(F-P)腔的干涉原理,采用微机电系统(MEMS)工艺,研制出一种用于义齿压力检测的F-P腔光纤微型压力传感器。传感器膜片厚为6μm,膜片边长为100μm。在与义齿基托相同材料的树脂底基上,挖边长为1.2mm、深度为0.8mm平整的方形小坑,将传感器分布式埋植入底基,并用自制的施加压力的装置对传感器加压测试。用双波长方法解调干涉信号,用阵列波导光栅(AWG)复用传感器,从而实现对口腔义齿下方组织压力的分布式测量。测量结果表明,当义齿加载0～0.6MPa压力时,系统的相对反射率比值/压力可达0.020 1/MPa,测量结果具有良好的线性度,测量系统的复用能力强,且复用传感器之间没有串扰,适用于义齿对口腔下方组织压力的分布式测量。     

基于MEMS加速度计的单轴数字倾角传感器

在分析MEMS加速度传感器测量倾角的原理和方法的基础上,设计了基于MEMS双轴加速度传感器的数字化全量程单轴倾角传感器,并介绍了其软硬件实现。通过分析加速度传感器的安装误差及X轴和Y轴的灵敏度差异,给出了加速度传感器的参数校正算法,并确定合适的测量频率与带宽,经测试,所设计的数字化单轴倾角传感器测量范围±180°,精度0.1°。     

MEMS电容式超声传感器设计

在传统的电容式超声传感器(CMUT)制造过程中,用低压化学气相淀积技术形成的氮化硅薄膜残余应力大且机械性能难以预知。为此,设计了一种基于阳极键合技术的CMUT,传感器薄膜和空腔分别定义在均匀性好、残余应力低的SOI片和玻璃片上。建立了一个简化的分析模型对该结构进行机械性能分析,采用有限元分析软件ANSYS仿真验证该所建立的分析模型并预估传感器的性能。利用ANSYS静电 结构耦合仿真给出了塌陷电压。介绍了敏感单元的工艺流程。所设计的传感器频率为1.48 MHz,灵敏度为0.24 fF/Pa,塌陷电压为70 V,量程为48 kPa。     

基于光纤布拉格光栅加速度传感器的研究进展

随着光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的飞速发展,基于FBG技术的加速度传感器成为了一个新的研究和发展的方向。理论分析了FBG加速度传感器的基本原理,重点介绍了基于FBG理论开发的加速度传感器探头结构的研究进展,分析了探头结构的传感机理及性能指标,指出了实际应用存在的关键技术问题,并对未来的发展进行了展望,为设计新型探头结构及探头的实用化提供了借鉴。     

MEMS加速度传感器针对消费电子市场

基于MEMS的MMA6270Q（XY-轴）、MMA6280Q（XZ-轴）和MMA7261Q（XYZ-轴）加速度传感器具有高敏感度、低噪声，高清晰度和高准确性的特点，可以根据应用需要提供2成3个感应轴。XZ轴加速计MMA6280Q可在横向和垂直平面上感应，且无须子卡。     

基于对称铰链的中低频光纤加速度传感器及其优化设计

考虑到光纤布拉格光栅(FBG)在振动监测中的 优势,设计了一种基于对称铰链的中低 频布拉格光栅加速度传感器。阐述了传感器的结构和工作原理,并提出了一种拟合的方法计 算铰 链刚度,同时推导出了传感器固有频率和灵敏度的理论公式。采用SQP优化方法以两种不同 的思 路对传感器的结构参数进行优化,得到了两种满足不同需求的传感器尺寸。最后通过在振动 台上 的标定实验,测试了传感器的灵敏度、幅频响应特性和抗横向干扰能力等性能。实验结果表 明, 传感器的谐振频率约为400Hz,灵敏度约为230pm/g,横向干扰小于8%,具备较好的抗横向干扰能力。     

MEMS双光纤位移声传感器设计与分析

提出了一种新型强度调制型光纤传感器的理论模型。该模型使用单模光纤,讨论了光在准直透镜中的传播规律,利用光学透镜的准直作用,即矩阵光学原理和高斯耦合理论实现光强调制。强度型光纤传感器采用微电机系统MEMS结构的压力振动膜片拾取振动位移,通过分析施加在膜片上压力的变化及膜片尺寸得到影响双光纤位移传感器灵敏度的相关参数。仿真结果表明:合理的选择参数可以使传感器的灵敏度在不增加结构复杂性的前提下较传统方法有103量级的提高。     

MEMS空间光调制器的研究现状与发展趋势

空间光调制器是自适应光学系统中用来实时校正波前畸变的关键器件,其发展水平能够反映整个自适应光学系统的水平。基于微电子机械系统(MEMS)技术的空间光调制器具有体积小、能耗低、驱动器单元密度高以及与集成电路工艺兼容性好等优点,而成为空间光调制器领域研究的热点。详细介绍了MEMS空间光调制器的研究现状和存在的主要问题,并分析了MEMS空间光调制器的未来发展趋势。     

一种实用的光纤光栅液位传感器

设计了一种波纹管为衬底的光纤光栅(FBG)液位传感头,提出用参考光栅补偿温度变化对FBG测量压力影响的方法。在3～30 cm的液位范围内,测试了传感器的特性,给出温度补偿后液位引起波长漂移的实验曲线。结果表明,传感器液位灵敏度为-0.0553 nm/cm。传感头采用Ni基合金作为机敏封装元件,具有抗腐蚀、耐疲劳的优点,适用于储油罐等恶劣环境下使用。     

一种实用的光纤Bragg光栅压力传感器

设计了一种弹性圆筒为衬底的光纤Bragg光栅(FBG)压力传感头,采用参考光栅补偿温度变化对FBG测量压力的影响。在温度为20～100℃、压力为0～20MPa的范围内测试了传感器的特性,并给出了修正温度变化后压力引起波长漂移的实验曲线。结果表明,传感器压力灵敏度为-0.0127nm/MPa,其绝对值约是裸FBG压力灵敏度的4倍,实现了压力增敏。传感头采用密封设计,避免了液体和气体的渗漏,通过选择不同的内径和壁厚,可调整传感头的量程和灵敏度。     

光纤光栅加速度传感器高灵敏理论模型研究

以提高光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)加速度传感器灵敏度为导向,理 论研究增敏机理模型,并建立优化和综合性能评价判据。首先,依据惯性器件工作的机理, 建立FBG加速度传感器的通用物理新模型,讨论分析传感器的敏感结构体与FBG的设计方 式,研究其灵敏度的响应机理。其次,分析惯性质量、封装光纤长度、敏感结构体刚度和光 纤的杨氏模量对灵敏度的影响,探寻敏感结构体刚度的阈值边缘条件,实现其高灵敏度。最后, 提出FBG加速度传感器“品质因子”的概念,结合传感器的物理参数的阈值条件,研究品 质因子与惯性质量和封装光纤长度的关系。这不仅为FBG加速度传感器综合性能的评判提 供可靠的依据,还对传感器的设计与优化具有重要的理论指导意义和实际的应用价值。     

一种新型光纤加速度传感器的研究

基于光强调制原理以及耦合效率与纵向偏移距离 的关系,设计出了一种新型的光纤加速度传感器,突破传统 加速度传感器检测技术要求,实现高精度、高灵敏度以及具有快速响应能力。在发射光纤发 射光功率不变的情况下, 接收光纤的位置随系统振动而上下微动,从而导致接收的光功率发生变化。实验得到了在接 收光纤位移量由0～40μm变 化范围内接收光功率的变化规律和光功率随位移变化的拟合曲线。当接收光纤位移量为0时 ,两根接收光纤接收到的光功率大小相等;当位移量达到40μm 时,两根接收光纤的光功率差达到最大,模场分布差别最明显。实验研究了光 纤加速度传感系统的频率响应特性,得到了光纤加速度传感器频率响应特性曲线。在同一 实验平台上,通过与标准加速度计的测量数据对比,验证了本文光纤加速度传感器测量性能 的有效性和可靠性。     

光纤电场传感器的有限元分析

介绍了具有压电聚合物护套的光纤电场传感器的有限元分析 ,这种光纤电场传感器能响应 10 0 Hz至 5 0 MHz的频率。采用有限元分析可以预知低频段 (轴向非约束 ) 0 .0 19rad/(V· m )的相位偏移和在高频段 (轴向约束 ) 8.2× 10 - 4rad/(V· m)的相位偏移。当频率高于 7MHz时 ,光学响应主要是光纤和聚合物护套组合材料的径向谐振。模拟预测的谐振尖峰和合成理论推算出的谐振尖峰具有很好的一致性     

一种基于柔性铰链的FBG加速度传感器

为了适应光纤传感器在采煤机中的应用,提出了一种基于柔性铰链的光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器,其质量块通过柔性铰链和基座连接。基于传感器的结构模型,从理论给出了传感器的灵敏度和谐振频率公式,并讨论了结构参数对传感器灵敏度和谐振频率的影响,还利用有限元法分析了传感器的静态和动态特性。实验表明,本文传感器的谐振频率为2kHz,峰-峰值灵敏度为22pm/g,横向抗干扰度小于10%,适用于1kHz以下加速度的测量。     

基于加速度的车祸报警系统的设计与实现

为使汽车发生车祸时可在最短的时间内得到援救,以达到减少车祸伤亡的目的,设计了一种基于加速度的车祸报警系统,主要包括车载终端和上位机。车载终端以AVR单片机作为核心,它具有两个串行通讯口,一个接GPS模块,另一个接GSM模块。一旦判断发生车祸,车载终端会立即生成短信,通过GSM将信息发送至已设置的号码,同时上位机会很快收到短信而获得车祸的时间、地点、速度、加速度,接收号码也可以设置多个。车载终端同时也支持手动报警和呼叫功能,即发生车祸后现场人员可通过车载终端与监控中心联系,让监控中心获得更为详细的车祸情报。