地面核磁共振(NMR)找水仪发射机的研制

地面核磁共振找水方法是目前世界上唯一直接找水的地球物理方法。本文介绍一种基于谐振原理的大功率，高精度地面核磁共振发射机。该发射机采用DDS产生当地拉莫尔频率，通过大功率开关电路产生功率方波，由发射线圈和谐振电容产生谐振，实现大功率发射。本设计具有输出功率大，频率精度高，重量轻等优点，已成功用于地面核磁共振找水仪样机中。     

核磁共振接收线圈谐振优化分析与标定

地面核磁共振接收机接收的核磁共振信号的初始振幅直接决定其反演的含水量大小。目前的核磁共振找水仪采用由线圈和配谐电容等组成的LC谐振回路接收核磁共振信号,该谐振接收回路对接收线圈感应的核磁共振信号存在选频放大效应,忽略该效应会造成初始振幅回推时产生较大误差。本文在对谐振接收回路建立精确电气模型的基础上,分析并计算了谐振接收回路各元件参数对选频放大效应的影响,并对100 m边长线圈谐振接收回路选频放大效应进行了标定,经过校正后初始振幅最大值由1 560 n V降至305 n V,与法国仪器基本一致。验证了野外施工谐振接收模型及模型计算的正确性,为地下水害的直接探测提供了仪器稳定性保障。     

LC并联对电感式磨损传感器检测精度的影响研究

针对LC并联对传感器的检测性能影响，基于传感器的检测原理，建立了LC并联结构下磨粒引起的传感器输出电动势的数学模型。采用COMSOL仿真软件对不同LC并联结构下的线圈模型进行磨粒检测电磁场仿真，重点对三线圈LC并联结构中检测线圈的并联电容参数进行优化设计。仿真结果表明：激励线圈LC并联谐振下，激励线圈电流随频率变化率增大，线圈轴向磁通密度增强；检测线圈LC并联结构极大增强传感器对磨粒的检测精度，当电容值为7.53 nF时，其输出信号峰峰值最大；三线圈LC并联结构下磨粒引起的输出信号比无电容结构条件下增强了11.65倍。研究结果为高灵敏度电感式磨损传感器的设计提供指导。     

平膜压电谐振式结冰传感器信号检测方法

通过对平膜压电谐振式结冰传感器的几种测量方案的分析，提出一种开环扫频的信号检测方法。采用C8051F系列单片机作为传感器的激励和测量的主要控制单元，能以较快的速度和较高的精度测得传感器谐振频率，从而得到冰层厚度的检测信息。实验表明该方法可取得良好的效果。     

谐振膜式密度传感器

设计了一种基于谐振理论的新型振膜式液体密度传感器,实现了液体密度的实时在线测量.谐振膜式密度传感器由谐振膜、激励单元、拾振单元和闭环控制电路与检测电路组成.传感器利用谐振膜与不同密度液体接触,液体密度与谐振膜等效质量具有相关性,而谐振膜等效质量的变化直接影响谐振膜的谐振频率,依靠检测谐振膜谐振频率来实时液体的密度测量.这种谐振膜式密度传感器制作工艺简单、信号稳定、测量精度较高.实验结果表明:谐振膜式密度传感器具有较高的重复性、灵敏度和测量精度,满足实时在线测量的要求.     

一种新型的压力微传感器

介绍一种新型的压力传感器,即静电激励电容拾振的硅谐振压力微传感器。该传感器在可靠性,测量精度,体积,重量等方面都有传统的传感器所不能比拟的优点,实验结果表明,其测量精度可以达到0．021％F．S。     

压电谐振式力传感器响应时间的研究

在分析传感器响应特性的基础上，得出了阶跃输入时，压电谐振式力传感器在不同状态下的输出响应，分析了响应时间与敏感头的固有频率ωn、阻尼比ξ、输出误差带2Δy及灵敏度之间的关系。研究表明：给定传感器的输出误差带后，在轻度欠阻尼状态下传感器响应时间最短，增大敏感头固有谐振频率能提高传感器的响应速度，但会降低灵敏度，调整敏感头的结构，可使传感器的响应满足要求。     

电涡流传感器的脉冲激励与双参数检测

采用矩形脉冲作为激励信号,对电涡流传感器在位移检测过程中谐振频率及谐振阻尼的变化情况进行了研究分析.建立了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心芯片的检测系统,用于产生所需要的矩形脉冲激励信号以及对传感器响应信号的欠采样.利用8 mm直径的电涡流线圈,对0～10 mm范围内碳钢目标靶的位移响应特性进行了测量,借助短时傅里叶变换分析了响应信号中频率成分的分布情况,同时获得了谐振频率及谐振阻尼的测量值.验证了通过脉冲激励同时获取电涡流传感器双参数检测的可行性.为研制基于电涡流效应的位移传感器及无损探伤传感器提供了一种新思路.     

一种新型透明溶液浓度检测系统的设计

为了实时、快速准确检测透明有机溶液浓度,以电容传感器作为检测装置,单片机STC89C51作为处理器,液晶LCD1602作为显示模块,提出了一种透明溶液浓度检测系统。系统主要针对二元有机溶液进行检测。当溶液浓度变化引起电容值变化,通过谐振电路转换成频率的变化量,再由单片机系统处理并显示出来。对系统硬件和软件进行了设计,并且针对乙醇溶液与葡萄糖溶液进行测试。     

电容式微加速度传感器微结构的拓扑优化

采用均匀化方法,以电容式微加速度传感器微结构的第一阶谐振频率为目标函数,以微结构的体积作为约束条件,建立了微结构的拓扑优化模型,对叉指式微加速度传感器微结构进行了拓扑优化设计,经计算获得满足体积约束并使第一阶谐振频率最大的微结构拓扑形式。计算结果表明该方法可以很好地解决微加速度传感器灵敏度和谐振频率这一对矛盾,在满足灵敏度的要求下提高微加速度传感器的测量范围上限,不失为一种先进的、有效的电容式微加速度传感器微结构的设计方法。     

谐振接地电网脱谐度测量装置中滤波网络的设计

脱谐度是谐振接地电网重要的技术参数,近年来,有关文献提出测量脱谐度的一种直接方法———通过测量电网谐振频率来计算脱谐度。由于测量工作是在电网正常运行时进行的,因此必须保证测量过程不受电网运行的干扰,以往未见有文献对这一关键技术进行过讨论。为此,本文设计能够有效滤除5 0±1Hz的工频电量的有源滤波网络,从而使测试装置拥有良好的抗干扰能力     

硅谐振梁式压力传感器模拟计算

本文给出一种硅谐振梁式压力传感器的敏感结构：以２×２ｍｍ２的方形硅膜片直接敏感被测压力,膜片的上表面架设有６００×５０×５μｍ３两端固支的硅谐振梁,间接感受压力作用,谐振梁封装在真空腔内。利用谐振梁的固有频率与被测压力的关系进行测量。针对这种谐振敏感结构的特征,建立其数学模型,通过模拟计算,得到若干规律性的结果,给出一组合理的设计参数。     

Design of Microcontroller Based Resonant Sensor with Piezoelectric Excitation and Detection

Abstract

This paper presents design, development, and testing of a resonant sensor to measure mass in the range of 0–10 grams. The main feature of the proposed sensor is the microcontroller based closed loop electronics. The advantage of using the microcontroller is that the method can be easily extended for any range of measurand.     

基于小波分析与共振解调技术的故障信息提取

小波分析和共振解调技术都可以用来提取微小脉冲冲击,而单独使用它们有一定的局限性,把它们结合起来就可以得到微小脉冲冲击的直观放大信号,这很有利于对设备进行故障诊断。     

用于结构共振疲劳寿命估计的应变模态分析

论述了共振疲劳与强迫振动疲劳的差异，强调了共振疲劳与结构的动态特性的关系。从位移模态推导了应变模态的表达式；讨论了利用应变模态分析的结果确定共振疲劳危险点位置原理和利用已知点应变时间历程确定危险点应变时间历程的方法。并讨论了利用动力修改技术避免共振疲劳的原理，最后以悬臂梁为模型进行了试验应变模态分析及疲劳试验，将悬臂梁的实际疲劳寿命与估计寿命进行了对比，说明了上述方法和原理的可行性     

谐振传感器在大温度变化条件下稳定振荡的计算机辅助设计

在实验的基础上，利用Matlab对谐振传感器振荡电路进行仿真计算，提出了一谐振式传感器在大温度变化范围内（－40－50℃）稳定振荡的条件及实现方法。     

介观压阻效应及器件

介绍GaAs/AlAs/InGaAs双势垒超晶格薄膜结构的介观压阻效应以及几种基于此效应的新型传感器件。阐述介观压阻效应的四个过程,结合空气桥结构和欧姆接触技术,在[001]晶向半绝缘GaAs衬底上加工出来了GaAs/AlAs/InGaAs共振隧穿结构(Resonant tunneling structures, RTS),并对其进行了加压试验研究,发现其介观压阻灵敏度达到2.54×10–9 Pa–1,是硅压阻灵敏度的一个数量级以上。采用控制孔技术成功加工出了基于RTS的圆膜压力、四梁加速度和仿生矢量水声三种新型纳机电器件,并分别对其进行了压力罐、振动台和水下驻波测试。结果表明圆膜压力传感器具有较好的力电耦合特性;四梁加速度计的压阻灵敏度随RTS两端偏置电压可调,并在微分负阻区具有最大压阻灵敏度;矢量水听器具有良好的“8”字余弦指向性,灵敏度在1 000 Hz时达到184.6 dB,可以实现水平面内的水下声信号探测。     

微机械氮化硅梁谐振式压力传感器

报导一种新型的电热激励、压阻拾振的氮化硅梁谐振式压力传感器。器件采用微电子机械加工技术和键合技术研制。谐振频率85kHz,空气中品质因素Q值接近1000,在真空中达到40000。采用闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性,压力测试范围0－400kPa,灵敏度23．8Hz/kPa。     

Problems of application of multi-frequency methods in industrial measurements of resonant one-ports

In the era of computerised instrumentation, new measurement methods of resonant elements are developed. In the paper multi-frequency methods are considered from the point of view of industrial applications. Restrictions of the methods connected mainly with high Q-factor of measured object, its multi-resonance character and non-linearity are discussed and means to overcome them are proposed.     

基于机器微视觉的MEMS平面微运动测试技术

随着微电子机械系统(MEMS)研究的深入和产业化的需求,检测技术在MEMS中的重要性越来越大。基于机器微视觉原理组建MEMS动态测试系统,在此系统之上,提出模糊图像合成技术对MEMS器件的平面微运动特性如谐振器的运动幅度、谐振频率等重要参数进行了测试,给出了测量结果,并对测试结果进行了分析和讨论。