基于氧化铝陶瓷的无线无源湿度传感器的制备和测试

通过湿度感应技术与近场电磁耦合原理相结合,构成了基于氧化铝陶瓷的无线无源湿度传感系统。此传感器包含叉指电容与电感线圈构成的LC谐振电路和由聚酰亚胺薄膜构成的湿敏结构。当聚酰亚胺薄膜吸收水分子后,聚酰亚胺和水组成的复合体系的介电常数发生变化,导致LC电路的谐振频率发生改变,通过读取天线将传感器频率信号读取出来。搭建湿度测试平台对传感器进行测试,结果表明传感器的谐振频率随着密闭环境中空气湿度的线性增大而呈线性减小的趋势。当湿度从50%RH变化到88%RH的时候,传感器谐振频率从113.712 1 MHz变化到92.311 5 MHz,灵敏度为0.545MHz/%RH。     

无源谐振器在电涡流位移传感器中的谐振增强效应

在两只同轴电磁耦合线圈之间插入一只无源谐振线圈,可利用谐振耦合显著提高能量传输效率。为探索这种谐振增强效应在传感器领域的应用可能性,制作了一只与测量电路无任何引线连接的、由电感线圈及电容串联组成的无源LC谐振器,放置于电涡流位移传感器探测线圈与金属目标靶间的测量通道中。实验结果表明:当传感器工作在该谐振器的谐振频率点附近时,有效探测距离和灵敏度会得到显著增强。进一步针对发射-接收式双线圈位移检测系统进行了实验,结果同样证实了无源LC谐振器介入后的谐振增强作用。该结论对于其他带有电感耦合线圈的传感系统同样具有参考价值。     

并网逆变器的分裂电容无源阻尼设计与控制

针对电感电容电感(loop capacitor loop,LCL)滤波的三相并网逆变器控制存在的谐振问题,结合分裂电容和无源阻尼两种方法,提出了分裂电容无源阻尼方案以及参数设计方法。首先,比较分析了分裂电容无源阻尼方案和完全电容阻尼方案之间的能量损耗与分裂电容容值比的关系;其次,分析了不同频率下能量损耗与分裂电容容值比的关系,使分裂电容容值比参数得到了进一步的优化。通过建立的MATLAB/Simulink仿真模型验证了该参数设计能够更有效地抑制谐振问题,降低并网电流总谐波畸变率和能量损耗,提高了系统的稳定性和动态性。     

十字型微谐振梁多场耦合振动及信号分析

微机电系统（MEMS）又称微系统或微电子机械系统，是在微电子技术基础上发展起来的一种高科技微型器件或系统。MEMS集光刻、腐蚀、LIGA、硅和非硅表面微加工、精密机械加工等技术于一体，其尺寸在微米量级。利用微加工技术生产的微传感器以结构简单、灵敏度高和工作稳定等特点而广泛应用于工程实际中。微传感器通常采用静电激励与电容检测方法检测信号，即利用谐振梁振动时的位移变化导致电极之间的距离变化，从而使电极之间的电容值产生变化，检测到的电容变化频率即为谐振梁振动的频率。为解决微传感器电容检测信号微弱、检测精度较低的问题，提出了一种十字型微谐振梁。为研究微谐振梁的多场耦合效应，在考虑范德华力、电场力的情况下建立了谐振子的多场耦合非线性动力学方程。采用林滋泰德-庞加莱法求解获得其非线性振动的动态位移，分析了多物理场参数对于谐振子振动位移平均值以及电容变化量的影响规律。运用微纳加工手段制作出十字型微谐振梁，采用静电激励-电容检测方法进行了谐振频率和振动位移导致的电容变化量测试。结果表明：十字型谐振梁增大了极板面积，电容变化量增加，其信号强度更强。当面积增大75%时，电容变化量为原来的4.2倍，信号强度...     

一种变面积型差动电容加速度传感器的设计

介绍一种基于滑膜阻尼的差动电容加速度传感器.该加速度传感器利用圆柱形差分电容极板间重合面积的改变来检测加速度的大小,保证输出电压与加速度之间的线性度.对加速度传感器进行结构设计和分析,介绍加速度传感器的工艺流程.测试结果表明,该加速度传感器的灵敏度较好,谐振频率与理论计算相吻合.     

基于最小变电容结构的数控LC振荡器

提出了一种数控最小变电容结构,采用互补型变容管两端跨接固定电容结构,可以使用较大尺寸变容管实现较小的最小变容值,从而减小了工艺误差对设计结果的影响,同时解决了大摆幅振荡信号下的非线性问题,缓解失配电容对失配率一致性对最小变容值的影响.在相同工艺下,最小变电容值减小接近50%.采用180nm CMOS工艺,基于最小变电容结构设计了全数控LC振荡器,通过改变各级数控变电容阵列的结构,提高全数控LC振荡器的频率分辨率.仿真结果表明:提出的最小变电容结构可实现7.42aF的最小变电容值;全数控LC振荡器的振荡频率范围为3.2~3.8GHz,输出电压摆幅为1.75V,中心谐振频率3.5GHz的相位噪声为-1.2×10-4 dBc/Hz,归一化价值因子FOM为211;在相位噪声、功耗、FOM等性能指标维持在同等水平的前提下,调频精度显著提高.     

LC谐振放大器的参数选择研究

针对Lc谐振电路在设计过程中存在运算量大,硬件调整和测试都比较复杂且不易优化的问题,提出了LC谐振回路电感、电容的选值方法。采用Multisim软件对选频放大电路进行辅助设计分析,并对放大器的中心频率、电压增益和选择性等性能进行了仿真验证。结果表明,所设计的放大器满足预期设计指标要求,且设计过程简单。因此,所提方法是有...     

基于555时基电路的电容式传感器测量电路

由电容传感器和555时基电路构成多谐振荡器,将电容转化为频率,使电容的极距与频率成正比,再通过F/V转换器将频率转换为电压,由减法器输出与极板位移相应的电压,最后由显示器给出被测的位移量.通过实验对比,取得了满意的效果,在2mm范围内测量非线性误差小于1.2%,能较好地满足实际测量要求.     

磁流体非导体型特殊组合电容传感模型与参数优化

分析磁流体传感模式,建立非导体型特殊多介质带缝隙半圆柱组合电容传感模型,综合考虑电容传感灵敏度以及电容值进行多目标优化。借助电容值函数特点分析,将多目标函数转化为单目标优化问题,并利用坐标轮换法优化方法。进行多维参数优化。可以推广于其他磁流体传感建模及优化领域。     

一种新型测脉电容传感器的设计与仿真

该课题研究由浙江省大学生科研创新团队资助,该文介绍了一种全新的差动电容式脉象传感器.三块平行放置的金属极板组成两个电容嚣,一个用做测量脉搏跳动的检测电容,另一个则作为参考电容.测量电容的金属极板随着人体脉搏的跳动而上下浮动,从而改变了两个极板间的距离,使测量电容的值发生周期性变化.通过CAV424芯片,将参考电容的值与测量电容的值做差分运算和放大运算,输出一个大小随差分信号变化的电压信号.AD采集此电压信号,即为数字化后的人体脉搏信号.     

基于电场感应的水下无线电力传输

为了验证水下电能传输的可行性和研究影响传输效率的因素,采用电场耦合原理进行了简单的无线充电电路设计,对电场耦合式无线电能传输的系统结构和基本工作原理进行介绍,分析了其相比于磁场耦合方式的特点,以及由此带来的相应优势,通过多物理场仿真模拟极板间电场分布,设计了一种LC双边的CPT系统,采用单片机组成脉宽调制控制电路并用功率放大电路模块组成发射端和接收端。结果表明了运用电场耦合原理进行无线充电的可行性,在研究中发现极板间的传输距离是影响水下无线充电效率的一个因素,而且两个电极之间的杂散电容也会影响极板间的功率,所以由于极板间隙的存在极板间的功率损耗较大。所提出的LC双边CPT系统,不仅实现了水下无线电能传输,还保证了在一定距离和频率下传输效率的稳定。     

磁耦合共振无线电能传输系统能耗分析

分析磁共振无线能量传输数学模型,合理地设计了系统结构。在实验条件下求出高频逆变电路损耗、谐振线圈损耗、谐振电容器损耗、高频整流损耗。通过对系统各个环节的损耗进行定量分析,找出了影响系统效率提升的关键部分,为系统优化设计提供参考。     

用圆锥台形电容传感器测量物料含水量的研究

提出了一种新型实用的圆锥台形电容传感器，并推导出了其电容以及待测物料含水量与谐振频率之间的关系式。这种新型传感器可望在自动测湿与在线控制工作中获得广泛应用。     

基于悬臂共振法的IPMC杨氏模量的动力学测定方法

针对目前IPMC智能材料杨氏模量的测定存在方法单一、破坏材料本身等问题,提出了一种基于悬臂共振法的动力学测定方法.该方法通过激励装置使IPMC发生有阻尼自由衰减振动,采用激光位移传感技术记录其振动历程,然后对采集到的信号进行分析处理,从而得到其基频,最后采用悬臂共振法建立IPMC的横向振动方程,引入边界条件即可计算出其杨氏模量.这种方法与目前存在的拉伸法和弯曲法相比,具有测试方便简单、对材料本身不产生破坏、测定结果精度高等优点.     

混合信号处理实现2D-DCT的CMOS图像传感器结构

为了减少原有混合信号处理方法实现二维离散余弦变换(2D-DCT)的运算周期,提出了一种新型的CMOS图像传感器(CIS)结构.该结构利用2D-DCT可以行列分离以及变换核对称的原理,对像素阵列进行8×8分块,增添采样电容阵列,通过寄存器控制、选择相应核系数的电容比例、结合模拟累加器完成列变换,通过电容复用和数字域累加完成行变换.对结构进行建模验证,结果表明:此结构能够正确实现2D-DCT,保留15.63%DCT系数压缩时,峰值信噪比(PSNR)达到73.54,dB,运算周期缩短为原有混合信号处理方法的25%.该结构提高了传统CIS的输出效率,适用于无线视频传感网络、生物医疗等低功耗高效率成像系统.     

无线电能传输开关电容调谐方法

针对无线电能传输谐振电路的失谐问题,提出了一种"固定电容+开关管"的调谐新方法。通过开关管调节电容的导通与关断时间,等效形成一个可变电容,据此对失谐电路进行调谐,保持谐振电路在原有谐振频率下谐振。给出了开关电容调谐原理,推导了控制角与调谐范围之间的关系,并通过仿真及实验验证了该方法的有效性。结果表明,开关电容调谐方法具有调节范围宽、控制方便、易于实施的特点,是无线电能传输调谐技术的一种新方法,可用于人体植入式微电子装置的无线供能中。     

全对称谐振式压力传感器结构设计与仿真分析

提出了一种基于侧向驱动的全对称谐振式压力传感器结构.谐振结构采用侧向梳齿电容驱动,既保证了驱动力的线性特性,又由于本身的空气阻尼为滑膜阻尼,可以取得较高的品质因子.另外,设计的差分电容结构能进一步提高器件的检测灵敏度.经过ANSYS 10.0的仿真分析总结出谐振结构固有频率受结构参数影响的规律,确定了量程为0～550 kPa的谐振式压力传感器具体尺寸,其灵敏度达到了22.602 Hz/kPa;分析了温度对谐振结构固有频率的影响,得到-20～60℃下的热灵敏度温度系数为-1.8233 Hz/℃,为后续的温度补偿提供依据;最后通过分析谐振结构的频域响应特性,最终确定了传感器的频域特性曲线以及不同阻尼比下传感器的品质因子.为谐振式压力传感器真空封装的真空度选择提供参考.     

High-frequency giant magneto-reactance effect in a composite wire LC-resonator

The BeCu/Insulator/CoP composite wires were prepared by electroless-deposition on insulated BeCu wire. The composite wire constructs a serial LC resonant element by itself. Due to the LC resonance, very large high-frequency magneto-reactance effect is observed at near the LC resonance frequency, and the maximal magneto-reactance ratio for the composite wire with length of 5 cm is 1.08×107% at 58924500 Hz. The LC resonance frequency decreases with the increasing length of the composite wire. The practical working frequency, at which the very large high-frequency magneto-reactance effect is observed, can be controlled through controlling the LC resonance frequency. The LC resonance mechanism is also analyzed.