105g压阻效应阵列式加速度微传感器硅悬臂梁结构分析

在已有10^5g压阻效应阵列式加速度微传感器版图设计的基础上,应用有限元理论及相关软件,对版图中的硅微悬臂梁进行了模态分析和结构动态计算。将宏观理论应用到微观结构分析中;并对该种结构的加速度传感器的样品进行了冲击实验,得到实验曲线。对计算分析与实验结果进行了比较,指出并分析了误差可能出现的方面。     

阵列式静电传感器结构设计与优化研究

气固两相流广泛存在于自然界和工业生产过程中,利用阵列式静电传感器感应成像系统可以对两相流的流型、截面分布等信息进行可视化监测,进而得到其流动特性、运输效率、安全状况等情况,对于两相流体的理论研究以及相关生产过程的安全化、高效化和实时控制等具有重要意义。本文提出了一种新型的阵列式静电传感器结构,通过有限元方法分析静电传感器敏感场特性,进而验证传感器的结构参数对测量结果的影响;建立了两相流流动的仿真模型,通过对比传感器不同结构参数下的敏感特性,对相关参数进行优化,对提高静电成像系统的成像精度与准确度具有重要意义。     

阵列式偏振导航传感器及其鲁棒性算法实现

当昆虫视野内存在部分遮挡时,能够依靠其复眼背部边缘区域中偏振敏感多小眼结构,感知天空偏振光信息进行导航。模仿该偏振敏感多小眼结构设计了阵列式偏振导航传感器。实际应用中,传感器视野内的随机遮挡、金属纳米光栅偏振器局部缺陷和尖锐噪声等造成各偏振方向内存在干扰像素影响偏振光强提取,基于线性灰度拉伸的Otsu阈值分割及3σ法则,提出了一种具有鲁棒性的偏振光强提取算法。首先,详述了传感器的偏振导航算法和传感器组成;然后,基于MFC对话框项目,开发了传感器的实时监控界面,实时显示偏振信息变化,数据更新率达10 Hz;最后,对传感器进行了测试实验。标定实验结果表明:该传感器性能稳定,定向精度±0.25°;在室外有无遮挡条件下的对比实验结果表明:该传感器能适应视野内的部分遮挡环境,具有较好的鲁棒性。     

基于极化敏感传感器阵列的扩展信号参数估计算法

移动信号源周围的局部扩散,使得同一个信号源发出的信号可以通过不同的途径和角度到达天线接收阵列。点信号源被扩展为角度扩展信号。提出了一种基于极化敏感传感器均匀圆形阵列的扩展信号参数估计算法。采用一阶泰勒展开将均匀圆阵的数据模型进行了展开,并利用信号的极化差异构造出极化旋转的不变性,提出了扩展DOA矩阵方法对信号参数进行了估计。该算法对散射体的空间非模型分布具有很强的鲁棒性。计算机仿真实验证实了此算法的有效性。     

阵列式光学层析传感器的灵敏度分布计算与分析

对阵列式光学层析传感器灵敏度分布进行分析与计算不仅有利于了解激励光场与被测物质特性之间的相互作用关系 ,而且对于优化阵列式传感器的空间结构 ,提高成像质量以及进一步对光 CT层析图进行合理的解释均具有指导意义。光学层析传感器的灵敏度分布主要与光波长、被测物质的消光能力及传感器的空间结构形式有关。采用网格法对被测区域进行剖分 ,分析多方向角扇束光在监测区域中的二维空间分布格局以及对灵敏度系数进行归一化处理 ,提出了光层析传感器的灵敏度分布图的近似数值计算方法。并分析了不同传感器阵列结构对灵敏度水平、均匀性和空间分辨率的影响     

基于阵列式霍尔元件的界位传感器设计与研究

在石油化工等领域各种液体的液位或界位测量是一种常见的测量,基于各种测量原理所开发的传感器也比较多样。根据应用场合要求不同,各种传感器又各有优缺点。采用开关型霍尔元件,按照一定的规则进行排列,设计了一种测量液位与界位的传感器。该传感器主要由带磁铁的移动浮子和固定不动的霍尔元件检测阵列两大部分组成,磁铁固定在浮子上,浮子与界位同步移动,使磁铁在霍尔元件检测阵列表面移动,霍尔元件检测阵列输出的脉冲信号数量与磁铁移动距离(界位移动距离)成正比。还分析了这种传感器的测量精度,给出了具体的处理电路。     

阵列式静电-电容传感器灵敏度特性研究

结合静电和电容传感技术各自的特点,提出了阵列式静电-电容传感器用于气固两相流中固相颗粒的局部速度、局部浓度以及局部流量测量。利用静电极片阵列与电容极片阵列获取管道内颗粒的速度分布与浓度分布,进而计算出颗粒的局部流量。该阵列式传感器参数测量的准确性直接取决于它的空间灵敏度分布特性。对静电极片阵列和电容极片阵列的灵敏度特性进行了研究。首先,建立了静电极片阵列的三维静电场模型,通过有限元法分析静电极片阵列的结构参数(电极长度、电极覆盖角等)对传感器灵敏度特性的影响;然后根据电磁场理论建立电容极片阵列的数学模型,并对其进行数值计算,研究管道厚度、管道介电常数、电极覆盖角等参数对传感器灵敏度特性的影响;最后搭建了传动带装置进行了实验研究,实验结果证实了模拟结果的准确性,为阵列式静电-电容传感器的优化设计提供理论依据。     

小型十六极阵列质谱计的研究现状及前景

本文阐述十六极阵列质谱计的工作原理和其特点。它体积小、质量轻、功耗低 ,但需要的关键技术难度高 ,我们结合关键技术的解决途径总结出十六极阵列质谱计的两种结构形式 :悬臂型和端支型 ,同时结合我国实际提出一种新的的结构形式———镶嵌型 ,最后展望了十六极阵列质谱计在航天领域、科研生产和环境监测中的应用前景。     

基于光敏阵列直接调制的单栅式时栅位移传感器

针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点,提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅位移传感器。从光的粒子性出发,分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法;用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源,用空间正交的光敏阵列直接耦合光强信号获取了反应空间位移的电行波信号;最后,通过检测电行波信号与激励信号过零点之间的时间差,实现了对空间直线位移的测量。研制了原理样机,采用普通机械加工方法对其进行了实验验证。结果表明,在440mm测量范围内,样机的测量精度可达±2μm。该单栅式时栅位移传感器减少了叠栅式传感器对安装工艺的要求,提高了抗干扰能力;采用的测量技术避免了传统粗光栅技术存在的精度难以提高、动态特性差等缺点,为光学位移测量提供了一种不通过精密机械细分来提高测量精度的方法。     

基于SG算法的MEMS加速度传感器信号恢复研究

针对信号恢复前期存在局部干扰噪声,导致信号恢复质量较差和恢复速率较慢的问题,提出基于 SG 算法的 MEMS 加速度传感器信号恢复方法.将小波 SG 设定为传感器的预滤波单元,降低白噪声和局部强干扰对信号恢复产生的影响,同时结合 EEMD 抑制模式的特性剔除无利用价值的信号,提取有效的信号.将经过去噪处理信号的时间域平滑特性和空间平滑特性相结合,组建联合图模型.通过联合图模型中传感器信号的关联特性设计迭代恢复算法,最终完成 MEMS 加速度传感器信号恢复.实验结果表明,基于 SG 算法的 MEMS 加速度传感器信号恢复方法,可获取高质量和高效率的信号恢复结果.     

Wind speed and direction measurement based on arc ultrasonic sensor array signal processing algorithm

This article investigates a kind of method to measure the wind speed and the wind direction, which is based on arc ultrasonic sensor array and combined with array signal processing algorithm. In the proposed method, a new arc ultrasonic array structure is introduced and the array manifold is derived firstly. On this basis, the measurement of the wind speed and the wind direction is analyzed and discussed by means of the basic idea of the classic MUSIC (Multiple Signal Classification) algorithm, which achieves the measurements of the 360° wind direction with resolution of 1° and 0–60 m/s wind speed with resolution of 0.1 m/s. The implementation of the proposed method is elaborated through the theoretical derivation and corresponding discussion. Besides, the simulation experiments are presented to show the feasibility of the proposed method. The theoretical analysis and simulation results indicate that the proposed method has superiority on anti-noise performance and improves the wind measurement accuracy.     

基于气体传感器阵列的混合气体定量分析

优选CO和H2气体敏感的半导体气体传感器组成阵列，建立实时数据采集系统，结合BP神经网络模式识别技术，实现了混合气体组分的定量分析。讨论了不同响应时间下的阵列输出值、不同的数据预处理算法及不同的神经网络结构等主要影响因素对网络输出结果的影响。结果表明，采用RRD预处理算法对3min响应时间下的阵列输出值进行处理，再输入到有12个隐层神经元数的3层BP神经网络进行训练，预测的效果最好。该处理模式能较准确地完成CO和H2混合气体组分的定量分析。     

一种基于矢量传感器阵的盲波束形成方法研究

本文针对水声环境和信号的特点，提出了一种基于矢量传感器阵的盲波束形成算法。首先建立了矢量传感器阵列接收信号模型，然后推导了基于矢量传感器阵列的波束形成最优权矢量的表达式。在此基础上，定义了接收信号的四阶累积量，进而盲估计了矢量传感器阵列的方向向量，实现了盲波束形成。该方法利用高阶累积量可消除高斯噪声干扰这一特性，有效地实现了基于矢量传感器阵列的盲波束形成。仿真实验验证了该方法的有效性和正确性。     

基于信号稀疏分解的局放超声阵列定位法研究

局部放电定位检测是电气设备维修的重要基础。传统超声阵列定位方法中,存在对局放源的位置测向误差较大以及双阵列测向交叉定位原理会出现"异面不相交"的情况,这些都会降低定位的精度。据此,研究了基于圆形超声阵列传感器与信号稀疏分解理论的局放源定位方法。首先研制了相同阵元数下,声学性能优于线形和方形的圆环形阵列;然后将信号稀疏分解理论应用到对局放源的波达方向(DOA)估计当中,并且采用多阵列测向交叉定位及全局搜索的方法实现对局放源定位;最后对该方法进行仿真和实验研究,结果验证了该定位方法的有效性。     

基于气体传感器阵列和独立成分分析的易燃气体检测

本文提出一种基于气体传感器阵列和独立成分分析(ICA)的方法来检测常见易燃性气体,例如一氧化碳(CO)和甲烷(CH4).气体传感器阵列由6个商用金属氧化物半导体传感器组成,分别对这两个独立的气源产生响应.通过分析ICA散点图中CO和CH4的信息成分,实现了这两种易燃气体的定性和定量组分分析.仿真结果表明,用ICA对气体传感器阵列测量数据进行处理,可以提高气体识别的准确率和浓度测量的精度.     

Shack-Hartmann sensor based on a low-aperture off-axis diffraction lens array

A Shack-Hartmann type wavefront sensor designed on the basis of a low-aperture off-axis diffraction lens array is described. Tests experiments showed that the sensor is capable of measuring wavefront slopes at array subapertures of size 640×640 µm with an error not exceeding 4.80 arcseconds (0.15 pixel), which corresponds to the standard deviation (SD) (SD = 0.0170λ) at the reconstructed wavefront. Advantages of the array used in the sensor and the technology of its manufacture are discussed. The sensor tested in the experiments can be used to measure atmospheric turbulence parameters and as an element of adaptive optical imaging systems.     

基于K-最近邻算法的挠度传感器有效度研究

为了防止传感器故障或失效导致的误报警和漏报警,对传感器测量系统本身的故障诊断和失效分析已成为重大基础设施状态监测与故障诊断系统的一个重要问题.通过对桥梁状态实时监测与故障诊断系统中多个传感器之间的关联特性及关联的概率分布进行研究,提出了K-最近邻监测点对目标传感器采集数据的支持度的定义和算法,提出了基于K-最近邻的传感器有效度算法,并将该算法应用于攀枝花倮果大桥健康监测系统的挠度监测数据分析,结果表明,该算法能够准确地描述传感器的失效程度并在时域上定位故障.     

陶瓷微热板阵列式可燃气体传感器

设计了基于陶瓷基底的悬桥式微热板结构以解决硅微热板高温稳定性差的问题。分析了微热板的传热过程,并通过有限元工具对其稳态热响应特性及微加热器电极结构进行了模拟。采用常规微电子技术结合激光微加工技术,实际制作了基底厚度为100μm,桥宽度为2mm的微结构,并对结构的加热功率-温度关系进行了测试。结果表明:热板具有较好的高温稳定性,1.5W加热功率可使板上平均温度达到630℃。将桥式微热板作为阵列传感器的加热平台,Pd掺杂原子数百分比为0.2%和10%的SnO2纳米材料分别作为阵列中两只传感器的敏感膜材料,设计并制作了阵列式气体传感器。传感器在恒电压加热方式下可实现CO或CH4单一模式气体检测;阵列传感器在高、低温脉冲电压加热模式下可实现对CO和CH4两种混合气体的定量检测。     

基于加速度传感器阵列六自由度振动测试方法研究

利用多个加速度传感器组成传感器阵列进行六自由度振动测试,但该方法振动线速度、角速度等参数是通过对加速度信号进行积分方法获得的,数值积分随时间增长的积累误差迅速增大,限制传感器阵列长时间测量。介绍传感器阵列测试方法,对数值积分误差进行分析,并提出用基于经验模态分解(EMD)的理论数据处理方法解决上述问题,通过仿真和实验验证了该方法的有效性。