微小型一体化电容式测压器的设计与实现

设计了一种高精度、低成本的微小型电容式测压器.该测压器利用壳体本身作为压力敏感元件,将压力信号的改变通过瞬变小电容转换电路转换为电容值的变化,利用差动式直流充电法将电容信号转换为单片机可以采样存储的电压信号.该电容式测压器具有功耗低、体积小、分辨率高、成本低的特点.详细阐述了微小型电容式测压器的基本原理和具体实现,并通过比较ANSYS软件仿真结果和实测数据证明其可行性.     

压力传感器温漂及非线性校准技术研究

高精度压力传感器是航空领域应用非常广泛的传感器,常处于严苛的工作环境.为使压力传感器在特殊的测试环境中保持高测量精度,传感器的性能设计成为研究关键.合理的信号调理电路以及正确的误差校准原理,将显著提高传感器性能.通过在传感器的信号调理电路中使用可编程模拟信号调节器,对桥式压力敏感元件的温度漂移误差及非线性误差进行实时修正,使压力传感器实现了智能化自校准,有效提升了压力传感器的精度和环境适应性.     

基于小挠度假设的电容式微型压力传感器模型

在小挠度变形假设的基础上对接触型电容式微型压力传感器进行分析。通过对压力传感器敏感元件硅膜片的弹性分析给出了传感器的模型。传感器的接口电路由ＭＯＳ电流镜和模拟开关构成,该电路具有线性度好和测量增益高的特点,并能有效地消除电路中的寄生电容对测量的影响,大大降低测量噪声。     

人工神经网络在电容式压力传感器设计上的应用

论述了利用函数链人工神经网络（FLANN）对电容式压力传感器的非线性和温度影响进行校正和补偿的方法，并利用计算机对FLANN的性能进行了仿真研究，通过比较，在电容式压力传感器的非线性校正和温度补偿问题上，采用FLANN比用多层感知器（MLP）具有计算简单、硬件电路少、并有良好的鲁棒性的特点。     

压力传感器温度漂移补偿的控制电路设计

介绍了一种压力传感器的温度补偿方法,这种方法解决了压力传感器温度漂移的问题.本文详细阐述了一种实用的整体补偿电路.这种电路是一种由单片机控制,使用软件补偿的传感器测量电路.在软件上设计了一种对压力传感器非线性及温度变化所引起的误差进行补偿的软件算法[1].在一定的温度和压力范围内实现0.2%的测量精度,完全可以满足实际的需要.     

电容式微位移传感器设计及其应用研究

介绍了基于误差补偿的机器人系统原理,采用等电位环和驱动屏蔽电缆技术,设计了电容式微位移传感器及其信号调理电路。该电路包括改进型的电容运算放大器检测电路、精密全波整流电路和滤波电路等。试验结果表明:该电容式传感器的分辨力优于0.1μm,全量程非线性度小于0.2%;利用该电容式传感器测试偏摆误差,并进行偏摆误差补偿,机器人的性能得到提高。     

高线性微机械差分电容式加速度计测量电路

介绍了一种可用于微机械电容式加速度传感器的接口电路,该电路应用于开关型相敏解调电路,具有灵敏度高,线性好的特点,能测量微差发电容的变化。实验结果表明,线性高,测量微差分电容具有良好性能,是一种具有实用价值的微差分电容测量接口电路。应用该 最新开发式的微机械电容式加速度传感器,电路输出信号的非线性小于０．２０％。     

电容式煤粉浓度计研制

介绍一种电容式煤粉浓度计,给出了具体的传感器电极结构和测量转换电路,并在模拟气力输送管道上用稀相流对所研制的电容式煤粉浓度计进行了在线标定。结果表明,在(11.0～20.0)×10~(-3)kg/kg空气的固气质量比(浓度)变化范围内,其非线性误差加重复性误差小于5%。     

基于神经网络的电容式压力传感器非线性校正

当环境温度变化时电容式压力传感器的非线性响应特性也发生很大的变化,为了实现对电容式压力传感器的响应特性进行自动非线性补偿,提出了基于神经网络的智能压力传感器。该系统由两个神经网络组成,一个实现对温度的补偿,另一个实现非线性补偿。仿真结果表明,补偿后的传感器输出误差低于满量程的±2.5%。     

高精度压力测控系统的试验研究

介绍了一种高精度压力测控系统.该系统以STC89C51单片机为控制核心,由前端小信号压力检测与滤波电路和移相调压电路等组成.针对压阻传感器存在的非线性误差,从软件和硬件两方面进行误差修正和补偿,以保证测量压力的精度.同时,采用积分分离PID控制算法和最优控制参数整定方法以达到提高控制压力精度的目的.     

A novel capacitive pressure sensor and interface circuitry

A novel capacitive pressure sensor with the island-notch structure is introduced. Its theory model is established based on the structure theory of the plate capacitive pressure sensor. The relationships between the external pressure and capacitance of the capacitive pressure sensor with the island-notch structure are studied by using the method of the finite element analysis (FEA). The results show that the linearity of the capacitive pressure sensor with island-notch structure reached up 0.9941 in the linear measurement zone, the sensitivity reached up 0.0019 pF/kPa, and the measurement range of the capacitive pressure sensor is enlarged. Thus, the contradictory among measure sensitivity, linearity and measure range is effectively relieved in the capacitive pressure sensors with island-notch. In addition, the interface circuitry of the charge transfer is designed, and the performance of the interface circuitry is analyzed.     

多功能温湿度表的研制

介绍了一种以半导体工艺制作的高分子薄膜电容式湿度传感器,以热敏电阻器为温度传感器,以高度集成化的专用芯片为后续电路,配以自行开发软件的智能化多功能温湿度表。该产品性能稳定、功耗低、价格廉,具有数字显示温度、湿度及时间的功能。     

微型电容式压力传感器中的温度效应

主要介绍了利用硅-硅键合技术制作的微型电容式温度传感器的温度效应,给出了详细的制作工艺.文中对测试装置进行了详细介绍和深入分析.最后对制作的传感器器件进行了测试,并对测试结果进行分析.结果表明这种微传感器的温度影响需要校正,否则影响传感器的的线性工作范围.     

基于流固耦合模型的微超声传感器仿真分析

建立了基于流体固体耦合单元的电容式微超声传感器(cMUT)的有限元模型,通过对模型进行 声场仿真分析,研究传感器阵列在不同介质中工作时的声场特性,如,谐振频率,发射声压等;分析了传感 器振动膜半径、空腔厚度以及传感器单元间距的变化对其发射声压幅值和带宽的影响.仿真分析的结果 表明:增大传感器的发射声压带宽,可以通过增大振动膜半径、减小空腔厚度或者减小传感器阵列中单元 的距离来实现。     

A novel combined redundant pressure sensor with self-test function

This paper presents a method to overcome the uncertainty in functionality of pressure sensors. A novel redundant measurement method is demonstrated. Moreover, the feasibility of the first silicon pressure sensor with self-test function is proposed. Both specifications (redundancy and self-test) are integrated in a single device and combine a piezoresistive Wheatstone bridge with a capacitive sensor and a thermopneumatic actuator, the latter being used as a fail-check of the device.     

容栅传感器及其在目标运动转台中的应用

该文采用等效电路法研究了容栅传感器的数学模型。首先具体分析了容栅传感器的基本原理,依据其原理提出了合理的等效电路。同时给出了其测量专用集成电路的逻辑框图并简单介绍TN量电路的原理。出于经济性、简便性、实用性的考虑,在该文介绍的转台控制系统中,用容栅作为位置传感器,取代原来惯用的光电编码器和电位器。在系统中通过容栅数硅仪将容栅传感器测得的数据转换成RS-232串口信号,直接将转台各轴位移反馈信号送到工控机形成位置闭环,从而成功地控制各轴的运动。     

基于倒装技术的电容式绝对压力传感器研究

信号处理与气密封装是电容式压力传感器设计的主要难题.本文提出一种新型的绝对压力传感器结构,利用倒装技术在基片上制作电路和柱状凸点,通过回流焊接将凸点和预先加工好的膜片封接在一起,实现气密封装和电路集成,并通过金属凸点完成电极的转移.测试结果表明传感器的性能良好,在灵敏度19fF/kPa的情况下获得了良好的线性.     

基于光栅技术的比例式数字电容转角传感器的校准

为进一步改善比例式电容转角传感器的品质指标,开发了一套以高精度光栅转角传感器为核心的精密角度校准系统,并通过上位计算机实现了校准工作的自动控制操作.测试结果表明,利用本系统校准,电容转角传感器的基本误差、线性度指标都得到有效改善,前者平均值从2%降低至0.2%,后者由0.58%降至0.22%;标准不确定度达到0.2%.     

具有空间连续行为的微型压力传感器系统级建模

大多数MEMS器件(如梁、膜等)的动态特性方程为偏微分方程,因此建立对应组件的可重用参数化行为模型是一个难题.本文通过有限差分法把偏微分方程转化为常微分方程组,然后采用混合信号硬件描述语言进行描述,解决了该问题.针对电容式微型压力传感器,专门考虑膜片的空间连续行为以及结构、静电力的耦合作用,建立了包含接口电路在内的系统模型,据此进行了动态行为仿真.通过结果对比,验证了方法的实用性.相对于通用的参数化组件模型,当前MEMS商业化软件多采用逐个器件进行宏模型抽取的方式实现系统级建模和仿真.     

基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器

基于柔性电极结构,本文设计、制作了薄膜电容微压力传感器,在阐述传感器工作原理的基础上,提出了两种设计思路,即基于柔性纳米薄膜的电容式微压力传感器和具有微结构的柔性电极薄膜电容式微压力传感器,并结合传感器的结构和柔性材料的加工特性,进一步提出了相应的力敏特性材料结构优化思路和加工流程,利用该流程得到了一种结构轻薄、工艺简单、高灵敏度的微压力传感器。经测试,本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到218 fF/mmHg,在智能穿戴和可植入压力检测等领域显示出较好的应用前景。