机电传感器的特征化及其特征参数的确定

本文指出用Z参数和ABCD参数分别表示机电传感器在接收状态和发生状态下的网络参数是方便且合理的。然后本文规定接收器灵敏度和发生器发射电压和电流响应作为其相应的特征化参数。进而,本文提出一个三参数模型描述传感器的行为,并发展一个复数最小二乘拟合Fortran计算方法求出数学介。这样,机电传感器的网络参数和特征化参数可从它的一组电阻抗和负载阻抗数据对确定。     

硅微加工超声成像传感器的理论模型和优化设计

对硅微加工静电或电容超声成像传感器提出了一个理论模型和数学描述. 根据这个模型, 可从传感器的几何结构尺寸和所用材料的物理参数预测其固有频率、本征模、共振和反共振频率、膜片机械阻抗这些基本性能参数. 同时揭示了这种传感器有两个基本工作模式, 分别对应由膜片和气隙构成的质量弹簧振子共振和膜片本身的一阶弯曲振动模式, 进而提出通过设计使这两个模式耦合展宽带宽的方法, 从而为优化设计提供了理论基础.     

静电声和超声传感器的进展(英文)

对 2 0世纪声学测量静电 (或电容 )传感器的实验和理论的进展作了简短综述。重点放在微加工传感器及其理论建模。本文还讨论了传感器的分类 ,当前发展趋势和应用前景 ,显示了微加工声和超声传感器正将声学测量推进到一个全新的发展阶段。     

高频振动标准绝对校准的压电互易法

振动标准传感器的灵敏度,是在某一频率,沿一确定轴向,电输出量与机械输入量之比。因此,校准中出现的困难不在于电输出量,而在于机械输入量的测量。在高频段实现互易校准,更为困难,一直引起许多研究者的浓厚兴趣。本文提出利用压电效应的互易性,使用压电振动台,采用三质量法进行互易校准,并在2.5 kHz—11kHz的频带内,对现有的压电振动台做了校准,具体对4.3 kHz这一频率点作出误差分析和统计分析,其灵敏度校准误差为±1％。     

微气隙结构静电超声传感器的理论模型

微气隙结构(微米到纳米级)静电(或电容)超声传感器在气载超声发生和检测领域占据着愈来愈显著的位置,它们广泛应用于机器人、自动测距、无损检测、生物扫描、声成像和声显微等领域。这种传感器通常用微加工技术制作,与微电子电路整合在一起构成微机电系统(MEMS),近10年取得很大进展。因此,搞清它的传感机制,建立可靠的先验理论模型,实现优化设计已成为当前研究的前沿和热点。近年先后提出了“亥姆赫兹(或质量弹簧)振子模型”、“张力板模型”。本文在前阶段工作的基础上,提出一个新的“空气弹簧支撑的板模型”。在这个模型中,一个静电传感器被看作空气弹簧支撑的板,换言之,它的膜片被看作是置于气垫上的一个薄板,并进一步应用它对v形槽背板传感器的行为进行建模,获得了准确的预测结果。     

微膜片的动力学行为及其特征化描述

微米尺度的膜片结构在电容型微传感器和微纳器件中具有重要作用，而器件的性能主要取决于膜片的动力学行为．微膜片通常处理为膜，某些场合处理为板或张力板（Plate in tension，简称为TD板），但许多场合还显示出空气弹簧支承的张力板（Plate in tension and supported by air-spring，简称为TDK板）的行为．因此，必需对膜片的动力学行为作系统的研究，建立一个特征化的数学描述．该文集中对具一般性的TDK板进行研究，给出其基本方程，并导出四周固定和简支两种边界条件下的TDK圆板的分析解．该文还给出特征曲面的三维图表示，揭示出TDK板和TD板向纯板和纯膜行为过渡的情形，并用φ值判定膜片的性质，其极端情形，即φ=0和φ=∞，分别对应纯板和纯膜．这样，膜、板和TD板可作为TDK板的特例处理．该文还揭示了空气弹簧的存在不仅增强了膜片的恢复力从而提高膜片的固有频率，而且导致膜片与空气弹簧构成的动力学系统的共振．这些分析和计算的结果对电容微传感器的工作机理的理解及其优化设计具有重要意义．