一种新型MEMS温度传感器的设计

本文提出了一种新型的多层梁结构的电容式温度传感器。传感器结构部分是由导体（或半导体）/介质层/导体（或半导体）组成的可变电容器。电容的上下极板分别为金属和衬底硅,中间介质层为二氧化硅层。与传统的温度传感器相比,这种结构的测温范围较宽。文中,应用多层梁理论模型分析了传感器的结构,并利用ANSYS有限元分析对模型进行了验证。当多层梁材料参数已知的情况下,选用大面积,低厚度,能够最大限度的提高传感器性能。     

双金属层表面等离子体共振传感器品质因子的研究

基于光学薄膜理论,研究了银-金双金属层表面等离子体共振(SPR)传感器品质因子的特征。 首先,通过共振角处最低反射率的计算得到了双金属层的最佳厚度配比;其次,研究了最佳厚度配比下双金属层 SPR 传感器的线宽、灵敏度以及品质因子的特征。 研究结果表明,随着双金属层中银膜厚度的增加(或金膜厚度的减小),传感 器的灵敏度和线宽均减小,而传感器的品质因子增大。 当双金属层 SPR 传感器中金膜厚度减小至 0 nm 时(单层银膜 SPR 传感器),传感器的品质因子达到最大值 96.35 RIU-1 。     

基于取向纤维基底和图案化双相金属层的高灵敏应变传感器（英文）

为了提高液态金属基应变传感器的灵敏度,研究了一种高灵敏度、可拉伸的应变传感器,该传感器由取向的静电纺热塑性聚氨酯纤维基底和图案化双相金属传感层构成。以液态金属Galinstan为“岛”,固体金属银为“海”,构建了图案化双相金属传感层。银“海”可阻止连续的液态金属导电路径的形成,基于银导电区域的裂纹扩展机制,传感器的灵敏度显著提高。此外,纤维取向(水平或垂直)削弱了在受力时纤维的重新排列,增强了传感层的变形。结果表明,对于单一液态金属层或Ag层组成的传感器,基底纤维垂直取向与随机排列比较,灵敏度分别提高1.09倍和33.19倍。最终制成的基于垂直取向纤维基底和图案化双相金属层的应变传感器具有超高的灵敏度(灵敏度系数高达952.20)和宽传感范围(高达59.33%)。这种设计有望在可穿戴设备中显示良好的应用潜力。     

垂直于膜面磁化的巨磁电阻传感器的微磁模拟

采用微磁模拟技术研究了一种高磁场传感器.该传感器的钉扎层采用垂直于膜面磁化的L10-FePt薄膜,感应层即自由层采用膜面内磁化的软磁NiFe薄膜.模拟计算表明,该传感器的磁场感应范围可提升到一个特斯拉,钉扎层的矫顽力和感应层的退磁场决定着该传感器的正负磁场感应窗是否对称.     

高灵敏度离子皮肤手指关节角度传感器的设计

为解决柔性传感器监测手指关节运动时灵敏度、测量范围及阈值有限的问题,设计并制备了一种多介电层(3层)结构形式的离子皮肤手指关节角度传感器。该传感器由多个硅橡胶薄膜和高保水性的离子凝胶电极构成,当穿戴传感器的手指关节弯曲时,根据应变引起其电容信号的变化,可测得手指关节弯曲角度。构建多介电层结构形式的离子皮肤应变传感理论模型;推导多介电层离子皮肤手指关节角度传感器的角度传感理论模型;测试传感器输出与手指关节角度关系。实验结果表明,传感器角度传感理论模型与测试结果吻合较好;传感器灵敏度为单介电层离子皮肤手指关节角度传感器的3.5倍,测量范围囊括手指关节从展平到完全弯曲状态角度,阈值小于1°,具有灵敏度高、测量范围广和阈值低的特性。离子皮肤多介电层的结构形式及理论模型对康复训练患者及微操纵机械手的精准测量具有较好应用前景。     

基于碳纳米管的呼吸传感器及便携式系统设计

提出了一种新颖的基于碳纳米管的呼吸传感器.传感器芯片通过微加工工艺制造,采用简单的叉指状金属侧壁电极结构.电极上覆盖了一层碳纳米管薄膜层,极大地增强了传感器对呼吸气体的敏感性.以该传感器作为核心,设计了呼吸监测系统电路,包括信号发生器、I/V转换放大器、A/D转换器、以及基于FPGA的数字解调器、LCD显示模块、SD卡数据存储模块、呼吸异常报警模块7个部分,实现了该呼吸传感器系统的便携化.测试结果表明,呼吸传感器便携式系统具有响应快、回复快、灵敏度高、抗干扰强等优点.     

煤炭截割三向力传感器的研究

展示一种可用于井下测量煤炭截割力的三向力传感器。传感器为电阻应变式,其弹性元件上对应于三向分力的剪切应力区域,是由薄壁筒上开双层错位槽孔,即每一层均匀开出四个槽孔,但上下层槽孔之间沿轴向相互错开45°形成。对模型结构进行有限元计算和分析,确定了纯剪应力区的位置和主应力值。实验结果表明,所研制的力传感器不但三个测力方向灵敏度高、有足够的刚度,而且分力间交叉干扰小;制造工艺性好。     

真实和虚拟传感器多层信息融合算法

基于最优估计理论,提出了一种多层传感器的复合融合估计算法．该方法采用了由真实传感器和虚拟传感器组成的复合融合结构,以解决测量噪声干扰下参数估计问题．在该结构中,第1层物理真实传感器测量所得数据,按照加权融合算法,经过多层虚拟传感器的递推融合得到多层融合后的估计值．虚拟传感器的层数增加时,融合后总的估计误差将减少、虚拟传感器是由算法和软件实现的,不会增加测量系统物理结构的复杂性．计算机仿真结果表明：此方法在减少测量误差方面比传统的直接估计方法有明显的改善．     

无线传感器网络MAC层协议研究与仿真

无线传感器网络的出现使网络的发展进入一个新的阶段。针对无线传感器网络MAC层协议的研究一直是人们普遍关注的问题。本文重点研究了基于竞争的MAC层协议所使用的CSMA/CA机制,并将一种增强的退避算法引入传感器网络MAC层协议,通过OPNET软件仿真得到了较高的系统性能。     

基于深度卷积神经网络的人体动作识别

针对人体动作识别问题,提出一种基于智能手机加速传感器数据并运用深度卷积神经网络进行分类识别的方法,可以有效地分类人体的走、坐、躺、跑、站五类动作.该方法模型由输入层、两层卷积层、两层池化层、一层全连接层和输出层组成,使用滑动窗口折叠法将传感器数据变换为类似于三通道的RGB图像格式,自动提取加速传感器数据的特征,对各个动作进行分类,免去了传统方法繁琐的特征提取工程.该方法在Actitracker开源数据库上达到了0.912 6的识别率,验证了该方法的可行性.     

海藻酸钠复合载体固定化细胞拆分D,L－泛解酸内酯的研究

研究了海藻酸钠及其与聚丙烯酰胺(PAM)和聚乙烯醇(PVA)的复合载体对镰孢霉菌(Fusarium oxysporum BU-11)细胞的固定，该固定化细胞被用于手性拆分D,L-泛解酸内酯的反应体系。实验表明，海藻酸钠固定化细胞具有较好的扩散性和强度，在水解试验中与游离细胞相比，酶活收率可达到80%以上，而且具有较好的温度和批次反应稳定性，在底物质量浓度为200 g/L的3L搅拌式反应器中6h水解反应20批,水解率可以保持在初始的80%左右。PVA和PAM的加入可增强固定化细胞的强度，前者对酶活影响不大，后者使酶活略有增加。     

固定化茁芽丝孢酵母菌122降解苯酚的特性

用海藻胶和明胶混合包埋茁芽丝孢酵母菌122细胞制成凝胶珠,再用戊二醛交联,制得固定化细胞,试验比较了固定化细胞与游离细胞降解苯酚的最适pH、最适温度、pH和热稳定性、对CN~-、S~(2-)和金属离子的耐受性以及细胞的稳定性等,测定了细胞的K_m和V_m值,探讨了固定化细胞流化床反应器连续处理苯酚的特性。     

中国红豆杉悬浮细胞固定化培养生产紫杉醇

对海藻酸钠包埋法固定中国红豆杉悬浮细胞的条件进行研究,建立了一套合适的固定化操作条件,即海藻酸钠浓度为３０ｇ／Ｌ,聚乙烯醇（ＰＶＡ）浓度为８０ｇ／Ｌ,ＣａＣｌ２浓度为２０ｇ／Ｌ,包埋密度为０．２ｋｇ／Ｌ,接种密度为０．１ｋｇ／Ｌ．在此基础上,对中国红豆杉细胞固定化培养的培养基进行了优化,结果表明,从红豆杉树皮中分离出的真菌培养物作为诱导物能限制细胞生长,且明显促进紫杉醇合成,并诱导紫杉醇分泌到培养液中．在培养基中适量地添加前体亦能提高紫杉醇的产量．对红豆杉细胞固定化培养中紫杉醇合成与分泌进行了动力学研究．     

明胶—戊二醛固定化双酶体系的研究

采用明胶包埋、戊二醛交联相结合的方法制备固定化葡萄糖淀粉酶—葡萄糖异构酶双酶体系.该酶制备的最适条件是温度50℃pH值6.5.该酶反应的最适温度为50℃,最适pH为5.4,最适底物浓度为15％,热稳定性在50℃以下.     

乳酸发酵的固定化及工艺条件的研究

以海藻酸钙、泡沫塑料和离子交换树脂为载体进行了德氏乳酸杆菌的固定化发酵乳酸的研究，其中以海藻酸钙为载体的固定化细胞发酵取得了良好的结果，得到了高于游离细胞的发酵产量，并对发酵的工艺条件进行了探讨．     

双载体固定化中国红豆杉细胞的初步研究

对采用海藻酸钠和聚乙烯醇（ＰＶＡ）混合的双勒体包埋中国红豆杉悬浮细胞的条件进行了初步研究,建立了一套合适的国家化细胞条件,海藻酸钠浓度为３０ｇ／Ｌ,聚乙烯醇（ＰＶＡ）浓度为７０ｇ／Ｌ,ＣａＣｌ２浓度２０／Ｌ,包埋浓度为０．１８ｇ／Ｌ,接种密度为０．１２ｇ／Ｌ,在此基础上,对中国红豆杉细胞固定化２的培养基进行了优化,实验结果表明,从红豆杉树皮中分离出的真菌物作为诱导物能限制细胞生长,且明显促进紫杉醇     

重组产几丁质酶C工程菌包涵体的复性

将重组产几丁质酶C(Chi C)的菌体通过固定金属鳌合层析(IMAC),对目的蛋白进行初步纯化;然后采用透析法、凝胶过滤柱层析法和金属鳌合柱层析法对包涵体进行复性.结果表明,逐渐降低变性剂尿素浓度进行透析复性,酶液的酶活力为58.85 μkat·L-1,比活为0.425 mkat·g-1,蛋白回收率为95.3%.使用S...     

基于Au@SiO_2纳米复合材料构建新型的DNA电化学传感器

合成了金包二氧化硅纳米复合材料(Au@SiO2),并将其修饰于玻碳电极表面,固定上DNA探针后构建了一种新型的DNA电化学传感器.采用循环伏安法、差分脉冲伏安法(DPV)对于复合材料的电化学性能进行了研究.以5.0 mmol/L的[Fe(CN)6]3-/4-溶液为探针,分别对DNA的固定温度、固定时间、杂交温度以及杂交时间等试验条件进行了优化.结果表明:在优化条件下,利用DPV测定,目标DNA浓度的对数与峰电流在1.0×10-13¹.0×10-10mol/L范围内呈良好的线性关系,线性相关系数为0.995,检出限为1.0×10-15mol/L.该方法具有简单、快速、灵敏等优点.     

固定化啤酒酵母细胞生物合成三磷酸腺苷(ATP)的研究

用明胶包埋、戊二醛交联的方法制备固定化啤酒酵母细胞,方法简便、成本低廉、菌体包埋量大、机械性能好。初步考查用8％明胶溶液10毫升包埋15克湿菌体,1％戊二醛浸泡12分钟所制备的固定化细胞,在PH7.5、35℃、1mg/ml镁离子,6mg/mlAMP、1％葡萄糖、0.2M磷酸盐条件下,AMP转化为ATP的转化率最高。     

用溶胶凝胶技术研制pH薄膜传感器

以 Triton X- 1 0 0为表面活性剂 ,通过溶胶 -凝胶方法 ,把一种混合指示剂包埋在多孔玻璃薄膜上制成 p H传感器 .该传感器的 p H颜色变化范围为 1 .0～ 1 0 .0 ,同时它还具有非常低的渗漏性、很好的重现性和机械、化学的稳定性