吸收光谱型气体红外传感器的设计与实现

对一种吸收光谱型气体红外传感器的工作原理、设计原理和集成化设计进行了分析.其中气体浓度对光谱的吸收会影响光强的变化,所以将微型热释电红外敏感头、小型灯泡都集成在1个小型的气室中,气室中有2个通道,气体探测通道和参考通道.2个通道光强的强弱差就会体现出气体浓度的大小,这样就实现了测试气体浓度的功能.集成化采用MEMS工艺将红外双路敏感元件及滤光片制作成探测头,然后通过微封装和微小集成技术将探测头、红外光源、过滤网集成在气室内.     

基于共振隧穿二极管的矢量水声传感器设计

提出了一种基于共振隧穿二极管(RTD)的矢量水声传感器,传感器采用共振隧穿二极管作为敏感元件,共振隧穿二极管布置在传感器结构中柱体的四周边缘.两个反方向变化的基于共振隧穿二极管的振荡器的输出信号通过信号处理电路预处理后输入微处理器,计算出声源水平方位角和声压.分析并设计了基于共振隧穿二极管的振荡电路、矢量水声传感器物理结构以及制作工艺,讨论了传感器信号处理方法.     

胶粉改性沥青老化机理及表征评价研究综述

综述了国内外对胶粉改性沥青老化机理、表征及评价的研究现状。胶粉改性沥青的老化过程伴随着胶粉的溶胀、降解反应以及沥青与胶粉之间的物质交互作用;胶粉改性沥青老化行为的表征主要从化学组分、分子结构、分子量、表面形貌入手,并解释其对宏观性能的影响;胶粉改性沥青老化性能评价主要采用黏度、复数模量、低温蠕变劲度、疲劳寿命等流变学指标,且通常与微观表征及化学方法相结合。然而,当前国内外对胶粉改性沥青老化过程中填料迁移行为关注较少,特别是炭黑、白炭黑等填料的作用机理有待进一步挖掘;缺乏胶粉改性沥青多组分老化特征同步表征方法;缺乏统一的老化评价指标,且大多研究在混合料老化性能验证方面存在不足。最后,提出了胶粉改性沥青老化机理及表征评价研究的发展趋势与展望。     

新型 AFM 原子分辨率导电探针技术研究

目的制备新型导电探针,解决目前探针针尖曲率半径较粗、饱磁力大、调频困难、不容易得到高分辨图像等问题。方法向Si探针针尖蒸镀导电金属薄膜得到导电薄膜Si探针,镀Fe薄膜厚度约为几纳米,同时保证探针的曲率半径约10 nm。利用透射电镜观察和超高真空原子力显微镜扫描镀膜前后探针Na Cl(001)表面,分析其性能。结果自制的Fe薄膜Si探针由于蒸镀了金属薄膜,探针针尖性能稳定,Si探针扫描效果的悬挂键影响被消除,同时提高了系统的扫描分辨率。结论导电薄膜Si探针能够充分利用现有的仪器设备进行实验,具有造价低、使用简单、性能稳定等优点,可以作为将来磁交换力显微镜(MEx FM)的磁性探针来测试材料的表面磁信息。     

高Q值环形波导微谐振腔研究进展

基于高Q值环形波导微谐振腔和微加工工艺的微光机电器件及系统是当前微纳制造科学和量子光学技术领域的研究热点。主要分析了环形波导微谐振腔的物理作用及应用价值,系统综述了环形波导微谐振腔Q值的测量方法,重点讨论了硅基环形波导微谐振腔Q值的影响因素,从材料、结构设计、加工工艺方面分析了提高环形波导微谐振腔Q值的技术途径,指出了当前高Q值环形波导微谐振腔研究存在的技术瓶颈问题,并展望了未来的发展趋势。     

基于钽酸锂晶体薄片的红外探测器设计及应用

通过减薄、键合、抛光等技术加工成厚度达到10μm左右的超薄晶片,然后通过蒸金、黑化等处理技术将其制备成红外敏感元件.根据红外光谱吸收原理,为提高分辨率和选择性吸收性能,在敏感元件前段集成了窄带滤光片.制备的敏感元件与选用的窄带滤光片,以及CMOS放大器与电阻和电容各一个都被封装和集成在一个TO-18型管壳内,最终被设计加工成为单一通道的红外探测器,其滤光片可根据要求的波带范围进行更换.利用两个吸收波长分别为(3 310±90)nm和(3 910±60)nm的单元探测器,设计并制作了一个微型气体传感器.该气体传感器能实现检测一些烃类气体,文中对乙烯气体进行了实验测试,并进行了实验数据分析.分析结果表明:这种气体传感器具备较好的检测气体浓度的能力,能检测的最大量程为30 000×10-6,达到分辨100×10-6的检测能力,且具有较好的重复性.     

一种新型压阻式硅微仿生矢量水听器的设计

介绍了一种新型的基于压阻效应的硅微仿生矢量水听器,详细叙述了该矢量水听器的结构设计方法,利用有限元软件ANSYS对矢量水听器结构进行了模态分析,采用振动台标定与低频校准装置测试相结合的方法对水听器进行测试,并给出了检测单元的加速度频响特性曲线和声压灵敏度曲线,以及矢量水听器在水下测试的接收灵敏度曲线和指向性图的测试结果.通过此实验方法,不仅验证了该矢量水听器设计的合理性,而且验证了它适用于低频检测,应用于水声探测具有一定的可行性.实验证明,该矢量水听器的接收灵敏度在500 Hz时达到-189.6 dB(0 dB=1 V/μPa),并具有良好的"8"字形的指向性.     

光纤环形谐振腔输入功率波动对谐振式光纤陀螺的影响

谐振式光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的高精度惯性传感器。作为一种互异性噪声,光纤谐振腔输入功率的波动会造成陀螺的检测误差。首先,分析了光纤谐振腔输入功率波动产生噪声的机理。通过对不同输入功率下的谐振腔传输特性和陀螺解调输出的理论及实验分析得到了谐振腔输入功率波动引起的检测误差的表达式。当输入角速度为500（）/s、输入功率为0.69 mW时,0.007 5 mW的功率波动会引起5.26（）/s的检测误差。其次,研究了谐振腔输入功率波动对陀螺标度因数的影响。通过计算发现随着输入功率波动的增大,解调曲线的线性区将会发生扭曲,同时陀螺的标度因数非线性度会恶化,为谐振式光纤陀螺中输入功率波动噪声的估测提供了参考。     

基于拉曼光谱的微结构应力测试方法

讨论了利用拉曼光谱来定量分析由单晶硅和多晶硅材料构成的微机械结构应力测试方法,说明了该方法的基本原理,推导了单晶硅应力σ与相对拉曼频移△ω及多晶硅应力τ与相对拉曼频移△ω的关系,使基于硅体系的拉曼应力测试公式体系化.应用拉曼光谱测试方法对微加速度计悬臂梁和微谐振器支撑梁进行了应力测试.     

基于水下超声成像分时复用数据采集系统的设计

利用压阻式水声传感器采集超声回波信号,通过行共用电源线,列共用信号线的方式将水声传感器组成成像阵列.使用MAX4617八选一高速模拟开关控制每个传感器与采集电路的通断,从而实现采集电路的分时复用功能.利用AD6655采集数据,FPGA作为模拟开关和采集电路的时序控制器,异步FIFO作为采集数据传送给EZ-USB的缓冲器,EZ-USB单片机负责任务的协调,并把数据打包上传给计算机.初步测试了传感器与采集通道的开关时延特性,以及分时采集样本与原始声信号吻合程度,实验结果证明系统能够完成水声传感阵列的实时数据采集任务.