热激励谐振式硅微结构压力传感器

针对一种以矩形硅膜片为一次敏感元件、硅梁谐振子为二次敏感元件采用电阻热激励、压敏电阻拾振的谐振式压力微传感器 ,简述了其工作机理 ;从谐振式硅微传感器整体优化设计、闭环系统优化设计、微弱信号检测、敏感元件工艺实践、开环特性测试等方面介绍了该传感器研究与研制过程中近期取得的阶段性研究结果     

一种新型火炮膛压测量传感器研究

提出一种新型压阻式超高压传感器。用金属膜片、硅油和低量程压阻敏感元件构成传感器，从而实现了利用便宜而常见的较低量程的硅压阻敏感元件构成大量程的高压传感器。给出该传感器工作原理的理论分析和主要结构参数的估算方法。按该文的原理，用２０ＭＰａ的压阻敏感元件制成了５００ＭＰａ的高压传感器的原型，其固有频率高达２４６ｋＨＺ，超过了目前同量程的其他传感器，且介绍了原型样机的标定结果，证明其原理的可行性。最后提出对这种传感器进一步开发的建议。     

新型六维腕力传感器弹性敏感元件的灵敏度特性分析

提出了一种新颖的六维腕力传感器弹性敏感元件结构,定义并分析其灵敏度性能指标,为设计具有该结构腕力／力矩传感器提供了理论依据。分析计算结果表明,该弹性敏感元件是灵敏度各项同性的。     

蓝宝石超声温度传感器初步研究

超声测温比传统的测温方法快速,精确,测温范围广,尤其可以在高温和恶劣的环境中进行测量。本文将蓝宝石作为超声温度传感器的敏感元件,针对超声探头、敏感元件尺寸及区截进行研究,初步设计出蓝宝石超声温度传感器模型,并用钨铼热电偶在高温炉中进行标定,得到蓝宝石超声温度传感器声速随温度的变化曲线。为超声温度传感器在高温环境中的测量奠定了理论基础。     

微型梁杨氏模量与内应力的固有频率法测量

为实现对硅微机械与光纤组合式阵列传感器的核心敏感元件－微型硅梁的杨氏模量和内应力进行测试,提出了利用光纤耦合机理来测量微型硅梁的横向固有振动频率,进而推导梁构件杨氏模量和内应力的方法,原理简洁,具有实现也较为可行,从而为机械构件的机械性能测试分析提供了方法,具有实用意义。     

智能温度传感器的设计与应用

本文介绍了采用国产热敏电阻为敏感元件，利用ＰＩＣ１６５Ｘ系列单片机为控制元件所设计的智能温度传感器的原理、组成和应用。该智能温度传感器成功地应用于玉米淀粉加工过程中的发酵工艺的实时监控等项目中，其原理也可用于其它智能传感器。     

板环式测力称重传感器的 CAD—分析与设计

本文以板环式测力称重传感器敏感元件的特性参数，外形尺寸，应变材料强度的数学建模为目标，以图１结构为例讨论和计算了这种结构形态下的应力场和应变场，并对其进行了优化设计。     

超声波传感器谐振规律的实验研究

由于晶体超声波谐振子泛音的存在，谐振频率点并不唯一。而超声波测量系统频率的选择至关重要。为确定用于流量测量的超声波传感器的谐振频率，设计了实验测试方案，即用函数信号发生器给发射传感器输入幅度相同、频率不同的方波激励信号，用示波器观测接收传感器输出信号，记录接收探头随频率递增时，幅度较大极值点所对应的频率。然后，以数据拟合的方法寻求晶体超声波谐振子各谐振频率点分布的规律。实验结果表明：根据这些幅度较大极值点寻求的谐振频率点分布的拟合线，基本符合一般极值点对应频率的分布规律，反过来证明了研究所得的该种传感器谐振频率点分布规律的正确性，这为流量测量中超声波频率设定提供依据。     

基于硅隔离技术的耐高温压力传感器研究

采用硅隔离SoI(Silicon on Insulator)技术，应用高能氧离子的注入方法，在单晶硅材料中形成埋层二氧化硅，用以隔离作为测量电路的顶部硅层与体硅之间因温度升高而造成的漏电流。采用梁膜结合的压力传递机构，将被测压力与SoI敏感元件隔离开来，因此避免了被测压力的瞬时高温冲击，给出了传感器的结构模型和实验数据。测试结果表明，这种新型结构的耐高压力传感器，具有较好的动静态特性。     

线性谐振子与匀速圆周运动

用经典力学的方法讨论了质点匀速圆周运动与谐振动的关系问题,给出了线性谐振子位移、速度、加速度表达式,用因果律和牛顿第二运动定律,说明了三者之间的位相差关系;得到了万有引力场中二质点系统线性谐振子力常量k=-Gm1 m2/r3的结果,讨论了其物理意义,纠正了长期以来认为谐振子能量总是大于零的错误认识.引入了线性电谐振子概念;给出了讨论椭圆轨道电线性谐振子、不同轨道上价电子线性电谐振子的方法;介绍了实空间电线性谐振子转化为量子力学线性谐振子的方法.     

MEMS磁场传感器的设计及测试

以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模型并对其振动模态和频率进行了仿真.该MEMS磁场传感器采用标准的CMOS工艺加上后处理来实现.最后...     

薄膜式压力传感器温度特性的研究

本文给出了薄膜式压力传感器在膜片非张紧情况下的力学模型,并在此基础上用瑞次(W Ritz)法导得膜片中心的轴向位移方程.在考虑了膜片与垫片不同材料的热力学及弹性参数的情况下,获得了膜片推动压力与温度的关系.按照上述关系计算的结果与实验数据符合良好.利用作者导出的公式在预测传感器特性时,仅需很少的实测工作量.     

双E型六维力传感器矩形梁强迫振动分析

六维力传感器弹性体一般采用组合梁结构,每个分方向的输出信号中不可避免地存其它分方向的受力信号的耦合输出。在动载工作条件下,六维力传感器动态耦合输出非常复杂。为了从理论上揭示六维力传感器动态耦合输出的主要特征,本文以双E型六维力传感器中的矩形梁为对象,建立力学模型,采用弹性力学基本理论和达朗贝尔原理,选取矩形梁前三阶振型,推导出其它五个分方向受力在Mz主方向的动态耦合输出,并绘制出动态应变图,为六维力传感器动态解耦提供了理论依据。     

石英振梁式重力传感器原理误差模型

为了建立石英振梁式重力传感器原理误差模型,首先,将石英振梁式重力传感器等效成转动惯量-弹性支承-阻尼系统,导出重力加速度作用条件下石英振梁式重力传感器的系统传递函数和输出差动频率公式; 其次,导出由于舍掉高次项而产生的谐振频率计算误差公式和由于输出差动频率线性化处理而产生的线性化误差公式; 然后,从挠性梁的加工、石英谐振器的加工和质量块的质心偏移3个方面,导出石英振梁式重力传感器加工误差公式; 最后,建立石英振梁式重力传感器原理误差模型,并进行了原理误差定量计算.理论分析和原理误差定量计算表明:输出差动频率线性化误差、挠性梁的加工误差和双音叉石英谐振器的加工误差是主要原理误差,谐振频率计算误差和质量块的质心偏移是次要原理误差;石英振梁式重力传感器原理误差的数量级为6×10-7g,可以满足10-6g级的高精度重力测量要求.     

光纤布拉格光栅压力传感器的研究

简要介绍了光纤布拉格光栅的传感原理,理论分析了弹性元件平膜片的受压变形规则,并将光纤布拉格光栅粘贴在自行设计的不锈钢平膜片上,构成了基于膜片的光纤布拉格光栅压力传感器,给出了光纤布拉格光栅的布拉格波长偏移量与压力的关系表达式。实验结果表明,光纤布拉格光栅压力灵敏度系数达到2.9pm/kPa,与理论分析值基本相符.另外,传感器在所测压力范围内呈现出很好的线性特性、重复性,适合于易燃易爆场合的压力测量。     

硅微机械悬臂梁谐振器的电热激励及光纤拾振技术的研究

用理论分析方法研究了硅微悬臂梁的电热激振机理，得到了微机械悬臂梁电热激励下的温度场分布，并推导出了镀膜双层硅微悬臂梁的电热激励热力矩。利用硅微机械加工工艺制作了双层结构硅微悬臂梁谐振器，通过在硅微悬臂梁上制作的热激励电阻，用电热方法对硅微谐振器实现了激振。设计了光纤传感检测系统用于硅微谐振器微弱谐振信号的拾取，并成功检测到了硅微谐振器的前3阶谐振信号。     

激光三维加速度传感器的结构设计

目前的研究及工程场合对三维加速度的测量提出更高要求,针对于此提出了一种新型加速度光纤传感器的设计,它以弹性平膜片与角锥棱镜的组合作为敏感元件,利用二维角度激光测量及迈克尔逊干涉原理,可以在较高精度下同时提取并实时测量三维加速度信号.对该传感器进行了系统的理论研究,给出了该三维加速度传感器的结构设计、测量原理以及其参数和性能指标.这种新结构的激光加速度传感器,可望在较恶劣工作环境下的发动机故障检测,运动制导等领域中发挥重要作用.     

多绳摩擦提升机钢丝绳张力在线监测传感器

介绍一种新型矿用多绳摩擦提升机动态张力监测传感器,采用圆平面压力弹性膜作为变极距差动电容信号输出,传感器弹性敏感元件与转换电路休成一体化全封闭设计制造,具有良好的抗振动和抗冲击性能,适用于井下恶劣工作环境。     

基于波纹管杠杆组合结构的光纤光栅压力传感器设计

针对井中水压高精度测量的需求,基于波纹管的压力传感特性,及悬臂梁的杠杆放大结构,设计了一种高灵敏度的光纤布拉格光栅压力传感器,通过弹性片连接的杠杆结构将压力作用下波纹管的轴向变形放大为光纤布拉格光栅的轴向应变,以实现压力的高精度测量。建立了传感器机械结构的力学模型,推导了传感器中光纤布拉格光栅中心波长变化与压力的数学表达式,并通过有限元方法对传感器的压力灵敏度进行了仿真。该传感器仿真和实验压力灵敏度分别为14.8 pm/kPa和14.1 pm/kPa。该压力传感器能够对小量程范围内的压力进行准确测量,同时可以通过改变杠杆臂长参数改变传感器的灵敏度,调整其测量量程。