基于微流量热导传感器的氢气浓度检测系统研究

对氢气分析仪器中的核心传感器进行研究,采用基于MEMS工艺的微型热导传感器,代替现有分析仪器常用热导池检测器,设计了氢气浓度检测系统机械结构;设计信号调理电路,并在传感器外部设计环境温度控制电路,以实现传感器的恒温检测.传感器输出的微弱信号经测量电桥调理输出,通过集成运算放大器加法、放大运算,最后把标准电压信号送入单片...     

基于ANSYS的声表面波氢气传感器压电分析

设计了声表面波氢气传感器的结构,利用ANSYS软件建立了声表面波传感器的有限元模型,并对SAW氢气传感器进行了仿真,最后用数据处理软件Origin分析了敏感薄膜的材料参数对传感器输出的影响.传感器通人1 000× 10-6的氢气后,钯膜的厚度、密度、弹性模量等发生了相应改变,进而导致输出电压、频率等发生改变.分析表明:...     

基于CAN总线的微型灵巧手指力传感器研究

设计一种用于多指灵巧手的实用微型三维指力传感器.该传感器采用类双E型膜片的高度集成式弹性体结构;对该指力传感器的弹性体结构、测量电路、上下位机软件和CAN总线通讯协议进行了设计,并对传感器标定数据进行分析;实验结果表明,该传感器设计理论和设计过程正确,并且具有一定的实用价值,为具有感知功能的机器人灵巧手的研究奠定了基础.     

基于单片机的氢气传感器电路研究

针对半导体型氢气传感器的实用化问题,设计了一种基于单片机的氢气传感器电路,该电路由传感探头、信号调理电路、控制单元、人机交互模块、报警电路等构成。通过Tina-TkeilKeil软件进行仿真与调试证明,该电路结构简单、对氢气浓度探测范围大、测精度高,、报警灵敏、显示直观,易于实现传感器的小型化与集成化。     

基于光纤束反射驱动的氢气浓度监测系统设计

空气中泄露的氢气浓度达到4%就变得易燃易爆,常规的氢气传感器主要是使用电化学传感器,潜在的电磁干扰与电火花会极易将空气中的氢气引爆,氢气检测的安全性与实时性难以保证;提出基于反射式光纤束氢气传感器的氢气浓度实时检测方法,建立反射式光纤束传感器氢气检测的数学模型,对传感器输出的微弱电流设计了低噪声、抗干扰的调理电路,基于ARMS3C2410设计了系统的硬件支撑电路完成各种扩展功能;在传感器输出信号中使用粒子群优化方法对输出进行精度补偿;实验证明,系统能在40s内对超浓度的氢气进行报警,交叉气体的检测准确度高达98%,具有很强的实用性。     

氢气传感器的研究进展

作为氢气检测的一种重要手段,氢气传感器显得尤为重要。介绍了目前研究最为广泛的半导体型、热电型、光纤型3种氢气传感器的研究进展,分别阐述了这3种传感器的结构、工作原理、研究现状及其优缺点,并对氢气传感器的应用前景和研究方向进行了展望。     

微型磁通门的优化分析与性能测试

对铁芯结构的改进有利于满足微型磁通门传感器降低功耗的要求,但不同的拓扑结构所取得的效果不同,为此对铁芯结构进行了优化分析,并采用MEMS工艺制备了不同铁芯结构的微型磁通门进行性能测试与对比验证.测试结果表明,优化后的多孔铁芯结构能更好的降低微型磁通门传感器的功耗与噪声,提高灵敏度,改善器件的整体性能.     

一种抗氢气干扰的CO传感器

设计了一种抗氢气干扰的CO气体传感器,该传感器以半导体SnO2为敏感基材,采用三电极直热式结构、脉冲方波供电方式。研究了传感器的工作电压、采样时间对传感器灵敏度与抗干扰特性的影响。结果表明:0.3V工作电压、20s的采样时间,传感器灵敏度为10左右,抗氢气干扰系数达100以上。     

压阻式硅微型加速度传感器的研制

利用微加工技术制作了压阻式硅微型加速度传感器,对制作的加速度传感器样品进行了动态测试,单臂梁结构的加速度传感器的灵敏度为1μV/gn,双臂梁结构加速度传感器的灵敏度为1.6μV/gn,结果与理论设计值基本吻合。     

低功耗微型磁通门的制备与分析

针对微型磁通门传感器降低功耗的要求,利用标准MEMS工艺制备了具有多孔结构铁芯的微型磁通门传感器.经过对器件的测试与分析,这一结构的铁芯能够降低器件功耗,提高传感器的整体性能.通过比较不同多孔铁芯对磁通门最佳激励电流的影响,综合考虑器件性能和制备工艺的要求,确定了最佳的设计参数.     

Modeling of grating/moiré based micro motion sensor

 The design of a micro optical motion sensor is proposed. Fourier series analysis is used to determine the optical transmission function (OTF) of gratings. The optical flux generated by a grating (pair) and received by photodetector is then calculated through an integration of the OTF over the receiving window. A general relationship between photo-detector output current and grating translation displacement is finally established. The analysis is carried out for linear binary grating sensors, with single and double grating sensors. The influence of grating (pair) structure and receiving window on sensor sensitivity and linearity of output response is investigated. A numerical work is completed to simulate the various cases of optical structure design. Several types of photoresist gratings are fabricated and are used to experimentally characterize the grating sensor. The tested result is found to be in general agreement with the analysis result.     

新型光学加速度传感器动力学性能设计

针对一种新型光学加速度传感器设计了一种简单实用的微弹性机械结构,它是通过MEMS工艺在硅片上加工出来。通过能量法和有限元模拟法(ANSYS 8.0)对弹性臂的弹性系数和动力学振动系统的一阶固有频率进行了分析与模拟,根据传感器的性能要求选取了微弹性机械结构的参数,并对传感器的性能进行了分析模拟。结果表明:设计是合理可行的,根据参数确定传感器的量程约为±395 m/s2,测量频率约为1~4.5 kHz。     

Design and characterization of an integrated multifunction micro sensor

This paper describes the design and characterization of an integrated sensor fabricated on the silicon on insulator wafer by micro electro mechanical systems technology. The integrated sensor is comprised of a tri-axis accelerometer, an absolute pressure sensor and a spreading-resistance temperature (SRT) sensor. The optimal size of the sensor structure, natural frequency and cross interference of these three sensors were simulated and determined by finite element analysis. The accelerometer with the cross structure has high sensitivity, good linearity and high response frequency proved by the static and dynamic experiments. The zero-drift, thermal zero-drift and thermal sensitivity of the accelerometer and absolute pressure sensor were also tested. The arrangement of SRT sensor with the wave structure was designed in detail. The optimal location of the SRT sensor was at the edge of chip to avoid stress interference. The integrated sensor with low cost, low mutual interference, smaller volume and good performance can be applied in mobile device, small military plane without driver and some other situations for environmental monitoring.     

集成微流体测控芯片的研制

设计、研制了集成有微泵、微沟道、微流量传感器、温度传感器的微流体测控芯片.采用有限元软件ANSYS模拟分析了将其作为冷却芯片时微沟道的散热作用,分析确定了芯片上各元件的结构.该集成芯片为硅-玻璃结构,在硅片上,利用ICP法刻蚀无阀微泵泵体和微沟道;在7740玻璃片上,以溅射、剥离法制作微流量和温度传感器;图形精确对准后硅/玻璃以静电键合方法封接.无阀微泵采用压电元件驱动.测试结果表明:集成芯片具有冷却功能,循环水的流速最大可达25.4mm/s.     

微小流量传感器的研制

介绍了一种新型基于可变面积原理设计的微小流量传感器,阐述了高准确度微流量传感器理论设计方法、结构特点及传感器的信号处理技术,同时也对微流量传感器的标定测试方法进行了探讨和实验验证。实际测量和使用表明:该传感器具有准确度高、可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、智能化等特点。     

单极板微位移电容传感器结构设计与优化

根据单极板微位移电容传感器结构优化设计的问题,提出了一种基于纵横推进法的电磁场仿真参数化建模方法。在建立合理的单极板电容传感器电磁仿真参数模型基础上,首先通过仿真实验选择保护环和绝缘层缺口的最优值。然后依据仿真得到的最优值,选择结构与最优值接近的电容传感器产品对比,取得了较好的研究结果,电容仿真值与实际测量值误差小于0.3%。最后对电容传感器极板倾斜对测量结果的影响进行了研究,极板倾斜2°时测量误差为1.6%。电容传感器结构优化结果满足实际工程要求。     

金(Au)/钯(Pd)复合膜表面等离子共振氢敏传感器基因优化

提出了一种新颖的基于波长调制的Au/Pd复合膜SPR氢敏传感器结构,采用遗传基因算法对Au/Pd复合膜氢敏传感器的灵敏度进行了数值计算和优化,优化结果表明:Au(2 nm)/Pd(27 nm)结构的复合膜氢敏传感器可获得最佳的灵敏度,与通常使用的单一纯Pd(20 nm)膜氢敏传感器相比,不仅氢敏传感器的敏感膜的稳定性得到改善,而且灵敏度也提高了近3倍.     

基于小波包PCA的故障传感器数据重构方法

讨论了基于小波包的多尺度主元分析方法应用于故障传感器数据重构问题。传统的基于小波包的多尺度主元分析在进行传感器故障诊断时没有建立数据重构模型,在相关传感器信号进行小波包分解的基础上,在最佳数的所有节点上建立主元分析模型,将主元分析模型的重构结果组合后再进行小波逆变换,从而实现故障传感器的数据重构。最后,利用试车台液氢供应系统的传感器数据仿真了几种典型传感器故障,并对设计模型实现数据重构的实用性和有效性进行了验证。     

基于SOC/IP的智能传感器设计研究

提出了基于SOC/IP的智能传感器的设计方法.在分析传感器IP功能复用基础上,设计了构成智能传感器芯片的数据采集、信号处理、数据通信、人机界面、任务调度等一系列IP核模块.通过在FPGA及ARM7微处理器上的硬件实现仿真,验证了设计方法的正确性.利用IP功能复用,只需重新设置任务调度IP核,就能设计出用于各种传感器的智能化片上系统,构成智能传感器.