近似度加权平均插值的机器人精度补偿方法研究

为实现物流包装的身份和受潮信息双重检测,设计了一种新型的低成本无芯片RFID湿度传感器,使用电耦合LC谐振器(ELC谐振器)作为湿度传感器监测目标环境相对湿度、U型环谐振器作为无芯片编码结构识别目标身份。通过射频仿真软件HFSS研究谐振器结构参数与谐振频率的关系,获得相应拟合公式,为结构参数设计提供理论依据,并在此基础上设计了8位编码结构;系统研究不同质量分数的聚乙烯醇(PVA)溶液对湿度传感器感湿灵敏度和感湿范围的影响,研制出8位无芯片RFID湿度传感器。根据散射参量提取法获得了U型环谐振器的有效电磁参数,表明其具有超材料属性。所研究的湿度传感器具有感湿灵敏度高、编码容量大、结构简单等优点,有望在智能包装领域得到应用。     

无芯片RFID湿度传感器

为实现物流包装的身份和受潮信息双重检测,设计了一种新型的低成本无芯片RFID湿度传感器,使用电耦合LC谐振器(ELC谐振器)作为湿度传感器监测目标环境相对湿度、U型环谐振器作为无芯片编码结构识别目标身份。通过射频仿真软件HFSS研究谐振器结构参数与谐振频率的关系,获得相应拟合公式,为结构参数设计提供理论依据,并在此基础上设计了8位编码结构;系统研究不同质量分数的聚乙烯醇(PVA)溶液对湿度传感器感湿灵敏度和感湿范围的影响,研制出8位无芯片RFID湿度传感器。根据散射参量提取法获得了U型环谐振器的有效电磁参数,表明其具有超材料属性。所研究的湿度传感器具有感湿灵敏度高、编码容量大、结构简单等优点,有望在智能包装领域得到应用。     

不同电极结构的纯横向场激励压电传感器性能研究

横向场激励(lateral-field-excitation,LFE)压电传感器因其在液相测量中的优越特性而引起广泛关注.最近的研究表明LFE器件具有纯LFE、伪LFE和准LFE 3种不同的工作模式.为了研究不同电极结构的纯LFE器件的特性,文中在相同的铌酸锂晶体基板上制作了5种不同电极结构的纯LFE压电传感器,并进行了性能测试和对比分析.结果表明:两圈对称螺旋电极结构与单gap电极结构的LFE器件比另外3个LFE器件具有更高的Q值.当传感器从空气中移到水中和从水中移到NaCl溶液中时,谐振频率均减小,而当传感器被从水中移到异丙醇溶液中时,谐振频率增大,其中双间隔电极结构的LFE压电传感器谐振频率变化幅度最大.     

超声传感器特性参数测量

针对超声PT(process tomography)成像所使用的压电传感器应与激励源阻抗匹配的要求,采用导纳圆方法,剖析了压电传感器振子的谐振频率特性.自制水声收、发两用压电传感器,并采用相位跟踪法,设计了传感器参数测量电路.参数测量结果表明:当传感器振子处于自由状态下,其谐振频率和反谐振频率较低;处于夹持状态下,传感器谐振频率和反谐振频率较高,反谐振等效电阻阻值明显增加,达到12 kΩ.     

纸基底印刷无芯片RFID湿度传感器* .txt

摘要：提出了一种基于纸基底的喷墨印刷无芯片RFID湿度传感器,通过遗传算法与射频仿真软件HFSS相结合,对常规开口环谐振器结构进行分布式加载,得到目标频率为245 GHz的谐振特性良好的传感器模型;采用DMP3000型材料打印机,在不同纸基底上喷墨印刷银墨水制作传感器,以纸张本身的吸水性实现湿度传感;研究不同纸基底对湿度传感器感湿灵敏度和恢复度的影响。结果表明,柯达相纸传感器的灵敏度最高,高湿灵敏度可达到8 MHz%RH,双铜纸湿度传感器恢复度高且恢复时间短,仅为2 min;两种基底湿度传感器皆有较好的一致性、中长期稳定性,且湿敏特性在20℃～30℃范围内受温度影响较小。对纸基湿度传感器的感湿机理进行了分析,纸主要成分纤维素表面的羟基与吸附的水分子作用形成氢键,改变了基底的介电参数,传感器的湿敏特性与纸的成分和结构有关。 .txt     

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.     

一种无线无源低温传感器的设计与测试

设计并制作一种可应用于低温环境的无线无源温度传感器。传感器的基板材料为玻纤增强环氧树脂(FR4),中心频率为2.4 GHz。利用微波传输原理,通过监测传感器的谐振频率变化实现温度的测量。经过理论计算和高频结构仿真软件(HFSS)确定了传感器的物理参数,通过搭建低温测试系统实现了传感器在低温环境下的测试。实验结果表明在0~-40℃的温度范围,传感器的谐振频率与温度成线性变化关系,谐振频率由2.366 GHz增大为2.382 GHz。对传感器进行3次重复测试,证明了传感器具有好的重复性。传感器绝对灵敏度为401.67 k Hz/℃。实验结果证明了传感器设计的合理性和测温的可行性。     

基于低温共烧陶瓷的无线无源双参数传感器特性分析

设计并制备了一种可应用于恶劣环境的基于LTCC(低温共烧)陶瓷的集成温度和压力的双参数传感器。温度变化使LTCC基底介电常数变化,引起LC谐振电路的谐振频率变化;压力使LC谐振电路的电容极板间距离减小,从而使谐振频率发生变化,然后通过无线磁耦合的方式读取传感器信号。在高温压力复合平台对传感器温度和压力特性进行了测试和分析。实验结果表明:测量的传感器谐振频率随压力成线性减小;在相同压力下,传感器谐振频率随着温度的升高而减小;温度升高会使压力传感器响应灵敏度提升。     

一种谐振式加速度传感器及其设计

为解决当前模拟输出式加速度传感器测试精度相对较低的问题,利用谐振式传感器重复性好、分辨率高、稳定性优良的特点,设计了一种谐振式加速度传感器.通过理论计算,得出了线加速度与敏感元件谐振频率之间的关系,并通过有限元软件对其进行了仿真计算.计算结果显示,传感器在空载状况下谐振频率的理论计算结果与有限元分析结果分别为722.2Hz与720.87Hz.在1g加速度下两种计算方法得到的谐振频率计算结果分别为727.3Hz与726.28Hz,两种情况的相对误差仅为0.18%与0.14%.对加工完毕的加速度传感器进行了测试,测试结果表明:在谐振状态下,传感器的敏感元件的谐振频率大约为718.2Hz,与理论计算及仿真结果基本接近,证明了设计的正确性.     

宽谐振区光学纳米天线的谐振

提出了一种有双谐振频率和较宽谐振区域的纳米天线结构.利用有限积分法,计算了由金构成的表面等离子体光学纳米天线的谐振特性,研究了在谐振区域内谐振频率和谐振电场随位置变化的情况.结果表明,在不同谐振频率下存在两个谐振电场,在中间区域,谐振频率为270 THz,在侧边间隙区,谐振频率为390 THz;激励源为1 V/m时,其谐振电场均达700 V/m以上,是普通偶极子天线的18倍;第一谐振区域的谐振场集中在10～25 nm,在此范围内,谐振电场较大、谐振频率几乎不变;加上折射率为1.5的玻璃衬底后,天线的谐振电场达到800 V/m,与没有衬底时相比,谐振频率变化很小.研究的天线结构在高性能的光学纳米天线、太阳能电池和生物传感器方面有潜在的应用价值.     

纸基底印刷无芯片RFID湿度传感器

提出了一种基于纸基底的喷墨印刷无芯片RFID湿度传感器,通过遗传算法与射频仿真软件HFSS相结合,对常规开口环谐振器结构进行分布式加载,得到目标频率为2.45 GHz的谐振特性良好的传感器模型;采用DMP3000型材料打印机,在不同纸基底上喷墨印刷银墨水制作传感器,以纸张本身的吸水性实现湿度传感;研究不同纸基底对湿度传感器感湿灵敏度和恢复度的影响。结果表明,柯达相纸传感器的灵敏度最高,高湿灵敏度可达到8 MHz%RH,双铜纸湿度传感器恢复度高且恢复时间短,仅为2 min;两种基底湿度传感器皆有较好的一致性、中长期稳定性,且湿敏特性在20℃～30℃范围内受温度影响较小。对纸基湿度传感器的感湿机理进行了分析,纸主要成分纤维素表面的羟基与吸附的水分子作用形成氢键,改变了基底的介电参数,传感器的湿敏特性与纸的成分和结构有关。     

基于矩形贴片天线的应变传感器模拟与测试

当贴片天线经历应变时,天线形状发生改变,导致其谐振频率发生偏移。基于此原理,提出采用矩形贴片天线的应变传感器测量结构中的应变。采用了2.4GHz的1/4波长矩形贴片天线作为应变传感单元,首先,利用HFSS~(TM)软件设计应变传感器的尺寸参数,分别模拟该天线在长度与宽度方向经历拉应变时的谐振频率偏移;其次,分别将贴片天线以纵向、横向的方式粘贴在铝板上进行了受拉实验;最后,利用网络分析仪获得天线的谐振频率。模拟与测试结果表明,天线的谐振频率偏移与天线长度方向上的应变具有良好的线性关系,同时,天线宽度方向上的应变对其谐振频率的影响较小。     

薄膜谐振Lamb波传感器测量液体流速矢量的方法

针对液体流速测量领域中微型流量传感器高品质因数、高灵敏度的性能要求。本文设计一种双端增强型薄膜谐振结构实现Lamb波传感器的高品质因数,利用传感器反对称模式(A01模式)在薄膜-液体界面处的消逝波实现液体流速矢量测量。所制作的双端增强型薄膜谐振Lamb传感器A01模式的主峰品质因数为703,A01模式的频率移动量与液体流速大小存在线性关系,频率移动方向与液体流动方向存在对应关系。流速实测灵敏度约为270 Hz/mm/s,传感器稳定性噪声小于0.2Hz,流速最低检测极限值(LOD)为2.2μm/s,流量最低检测极限值(LOD)为18.3nL/min。结果表明,双端增强型薄膜谐振Lamb波传感器可以实现液体流速高灵敏度矢量测量。     

硅微谐振压力传感器自动增益控制与相位补偿研究

硅微谐振压力传感器检测信号的幅值稳定性与频率跟踪性对其性能至关重要,但目前幅值控制与频率跟踪方法的非线性特征会造成谐振器振动频率的非线性变化,限制了传感器综合精度的进一步提升。为降低谐振器振动频率非线性变化的影响,基于自动增益控制(Automatic gain control,AGC)的线性化分析理论,建立高Q值硅微谐振压力传感器自动增益控制和相位补偿模型,分析AGC幅值控制和频率跟踪线性化的控制特性,以及相位补偿对闭环控制性能的影响。基于自动增益控制(AGC)的自激驱动被证实可使谐振器稳定工作于谐振频率,且保持幅值稳定,通过Simulink/PSpice建模仿真,验证非线性系统线性化分析的准确性。同时基于自动增益控制与相位补偿模型设计与制作的硅谐振压力传感器控制电路,经测试可使整表频率稳定性优于±0.05 Hz@采样周期5 ms,综合精度优于±0.02%FS,实现自动增益控制在谐振压力传感器的工程化应用,解决了谐振器频率跟踪非线性引起的传感器性能下降问题,可广泛应用于高Q值谐振器闭环控制。     

液体环境中FBAR压力传感器的仿真与分析

设计了一种侧向场激励剪切波模式的薄膜体声波(FBAR)压力传感器,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件构建了传感器的三维模型并添加了压电效应多物理场耦合,得到了FBAR压力传感器的位移分布以及谐振频率与响应电压的关系。进一步,模拟了FBAR压力传感器在生理盐水和血液两种液体环境下谐振频率的变化情况。在对FBAR压力传感器施加不同压力条件下,谐振频率逐渐发生改变。通过计算得到该FBAR压力传感器在生理盐水和血液中的压力敏感度分别为480、337. 5 Hz/kPa。验证了FBAR压力传感器在液体环境中的可用性,为应用于液体环境中的压力检测提供了可靠的理论基础。     

基于柔性铰链的增敏型FBG加速度传感器

中高频振动信号的获取对被动源地震监测有着重要作用,针对中高频光纤光栅加速度传感器灵敏度低的问题,提出了一种带有2个惯性质量块的三铰链加速度传感器新型结构.采用2对光纤光栅差分排列的方式,使灵敏度是单光纤光栅的2倍,并能剔除温度变化带来的影响.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...     

基于微波谐振器的谷物湿度检测系统

设计和研制一种能连续测量谷物湿度的微波检测系统.提出利用微波谐振器的干扰特性测量谷物的湿度,并设计专用于谷物湿度检测的中心开通孔的微波谐振器.当谷物颗粒通过微波谐振器的中孔时,其质量和湿度都令谐振器的谐振频率产生偏移和功率衰减,谷物的质量和湿度两者所引起的谐振频率偏移和微波功率衰减是相对独立的,在同一湿度下谷物的质量仅仅与微波功率的衰减量有关.因此在得到谐振频率的偏移量和微波功率的衰减量后,就可以计算谷物的湿度.在大量试验的基础上,对试验数据进行模糊聚类,从而对微波谐振器的频偏和功率衰减特性进行建模,据此设计并研制了谷物湿度的微波连续检测系统.试验调试表明:该检测系统适宜于谷物的连续湿度检测,检测精度达到92%以上.     

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.     

与气相色谱仪联用的声表面波传感器

文中介绍了一种与气相色谱仪联用的声表面波气体传感器.传感器由声表面波谐振器作反馈单元的振荡器和半导体制冷器组成.谐振器采用ST-X石英压电基片上双端对谐振式结构,Q值高(1 896)、插入损耗低(4.7 dB).采用在最低损耗点进行相位匹配以改善振荡器短期频率稳定度的方法,其短期频率稳定度达到了11 Hz/s(10-8量级).与气相色谱联用的气体检测试验给出对苯蒸气的检测下限约为150 ppb.     

微波谐振腔含水率传感器的设计方法

构建了含水混合物介电特性模型,设计了基于此模型的开路同轴谐振腔传感器,并指出影响其传感特性的两个主要参数是保护盖介电常数和空载谐振频率.针对此问题,利用MATLAB对保护盖介电常数和空载谐振频率对传感器传感特性的影响进行了仿真和分析.加工了具有不同谐振频率的含水率传感器及不同介电常数的保护盖.实验结果表明,本文提出的模型能够很好地指导传感器的设计,同时选取Al2O3制作的保护盖和空载谐振频率为2.5G的同轴谐振腔具有较好的测量效果.