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传感器与微系统
传感器与微系统

刘学林

月刊

1000-9787

st_chinasensor@vip.126.com

0451-82514848

150001

哈尔滨市南岗区一曼街29号（哈尔滨44信箱）

传感器与微系统/Journal Transducer and Microsystem TechnologiesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中国电子科技集团公司第四十九研究所主办，系高新技术与实用技术相结合的高科技期刊。侧重发表具有新结构、新功能、新用途、微型化、多功能化、智能化、系统化和网络化、能促进信息技术发展、更新换代的新型传感器与微系统制造方面的论文。
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    高精度光栅三维位移敏感结构设计

    王瑞荣黄刚李晓红吕奕菲...
    80-83页
    查看更多>>摘要：针对目前的微位移敏感装置在微型化下难以实现高精度三维检测的问题,设计了面内和离面2种位移敏感的光栅结构,并应用于三维微位移的检测中.阐述了光栅理论,设计了双层光栅结构.从2种检测方式对微位移灵敏度的影响角度,通过Gsolver仿真光强衍射效率的大小变化,面内和离面敏感光栅的衍射效率变化分别为0.115％/nm和0.423％/nm,可知,离面敏感光栅的衍射效率灵敏度是面内敏感光栅的4倍.进而将离面位移敏感的光栅布置在被测物的三维方向,实现高精度三维位移测量.

    位移敏感光栅高精度

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    用于测量材料介电常数的高精度微波传感器

    韩雪云李肖松周应平
    84-87页
    查看更多>>摘要：提出了一种用于测量材料介电常数的微波传感器,其特点是成本低、测量精度高.在传统的互补裂环结构上进行优化设计,实现了更大范围的测量区域;并加载了金属通孔结构,将电场限制在测量区域内,达到了更好的测量效果.结果显示传感器的测量灵敏度为2.89％.传感器在空载时谐振频率为2GHz;当样品加载到测量区域时,测量区域的电场将发生变化,从而导致频移.选取了介电常数值为1～10的样品进行了模拟加载试验,得到了介电常数与谐振频率的拟合经验关系式,同时采用5种常见的高频板材对拟合公式进行了验证.结果表明:传感器具有很高的测量精度,整体测量误差为0.8％,证实了利用该传感器测量材料介电常数的可行性.

    介电常数互补开口谐振环谐振频率固体材料传输系数灵敏度

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    针对半导体气体传感器的电信号采集装置

    段奇王宇轩李栋辉刘东明...
    88-90,98页
    查看更多>>摘要：针对半导体气体传感器对环境敏感、电阻跨度大的特性,设计了一种针对半导体气体传感器灵敏度高、体积小、适用性广的电信号采集装置.采用多档位分压法实现对欧姆(Ω)至吉欧姆(GΩ)范围的电阻测量,通过滤波与温湿度补偿消除物理、温湿度干扰;同时装置具有本地报警、上位机报警、气室等设计.本文装置实现了半导体气体传感器的精确测量,同时设计集成电路,将传感器封装为可实际应用系统,采用国产EDA与核心芯片设计,有效填补了该领域的空白.

    半导体气体传感器嵌入式大电阻测量

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    基于电磁超材料的射频能量收集器设计及性能验证

    尉易庆杨慧敏
    91-94,98页
    查看更多>>摘要：设计了一种用于2.45 GHz射频(RF)能量收集的超材料能量收集器,为典型的三明治结构,超材料谐振结构为互补开口谐振环(CSRR),介质层选用具有低损耗角正切特性的F4B材质.通过在CSRR的开口处打孔并加载负载电阻,实现了 WiFi频段电磁(EM)能量的完美吸收.通过对收集器输入阻抗及多物理场分布的仿真,从不同方面分析了超材料能量收集器的吸波机理.样品的测试结果表明:所设计的超材料能量收集器能够在2.5 GHz达到89.3％的能量收集效率.验证了所设计的超材料谐振结构用于WiFi能量收集的可行性,可用于低功耗消费电子、医疗植入设备、物联网传感器节点等的主要或供电辅助来源.

    超材料能量收集欧姆损耗电磁谐振

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    基于GaAs工艺的片上宽带功率分配器

    李辰辰高一强孙晓玮钱蓉...
    95-98页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于砷化镓-集成无源器件(GaAs-IPD)工艺的宽带3 dB功率分配器.使用多节级联以及集总参数等效的方法,实现了宽带小型化设计;使用RC串联隔离网络实现宽带内的高隔离性能.对提出的功分器进行了理论分析,并以20GHz为中心频率完成设计,电路尺寸为0.04λ0×0.053λ0,λ0为中心频率处的自由空间波长.经过测试,其相对工作带宽为80％,带内插损0.7dB,端口隔离高于20dB.测试结果与仿真结果保持了良好的一致性.

    功率分配器砷化镓工艺宽带集成无源器件

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    铂膜电阻温度传感器耐高温结构设计与性能验证

    杨永超刘成利王大兴傅巍...
    99-102,110页
    查看更多>>摘要：针对铂(Pt)膜电阻温度传感器难以实现850 ℃高温环境长期稳定测量问题.采用磁控溅射法在996氧化铝(Al2O3)陶瓷衬底沉积Pt膜温度敏感层,通过对Pt膜进行热处理、耐高温表面防护结构提升其耐高温性能,采用阻值修调技术控制传感器阻值精度,结合微机电系统(MEMS)与厚膜工艺技术制备Pt膜电阻温度传感器.结果表明:Pt膜电阻温度传感器电阻温度系数(TCR)为(3 851±3)×10-6℃;0℃电阻值控制在199.92-200.06 Ω范围内;传感器从室温阶跃至850 ℃热响应时间(τ90)为15.1 s;传感器经100次室温至850 ℃温度冲击后输出稳定;经850 ℃环境1 000 h寿命考核,传感器0 ℃阻值漂移量小于0.5％.制备的Pt膜电阻温度传感器可长期保持850℃高温环境稳定测量,该温度传感器广泛应用于汽车尾气排放、发动机健康监测等高温测量领域.

    铂膜温度传感器电阻温度系数高温性能

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    利用吸合电极实现亚微米电极间隙的可制造性设计

    郑超越孙珂钟朋王放...
    103-106,110页
    查看更多>>摘要：提出一种利用吸合电极结构的可制造性设计手段,实现亚微米电极间隙的方法.利用静电力拉动可动电极位移实现超出光刻和刻蚀能力的超窄间隙,使得敏感电极间隙由1.3 μm减小至300 nm,通过该方法获得的亚微米电极间隙对工艺离散性不敏感,电极间隙的不一致性可以下降1个数量级.结合本文提出的I2BAR结构的可制造性设计方法,可以实现完整的微机电系统(MEMS)振荡器可制造性设计.

    吸合电极结构可制造性设计亚微米电极间隙工艺离散性微机电系统振荡器

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    基于基片集成波导加载开口环的介电测量传感器

    赵文强武鑫磊景辉辉陆畅...
    107-110页
    查看更多>>摘要：基于微扰理论,提出了一种在基片集成波导(SIW)结构上加载椭圆形开口环的小型化介电常数测量传感器.在传感器表面刻蚀椭圆开口环,增加电流路径的同时,降低工作频率,实现器件的小型化.在中心区域挖有通孔,当放入具有不同介电常数的待测物体时,传感器的S参数会发生改变.通过仿真软件对传感器进行分析,介电常数实部从1至10变化,频率的相对偏移达到32.4％.测量结果表明:传感器对介电常数的测量误差小于3％,具有很好的测量效果.

    微扰理论基片集成波导介电常数小型化

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    磁阻式旋转变压器解码系统设计

    钟旺陈亮亮祝长生伍家驹...
    111-114,119页
    查看更多>>摘要：在高性能电机的闭环控制系统中,旋转变压器(简称旋变)常用于测量电机转子的位置与速度信息,设计了一种以专用旋变数字转换芯片为核心的磁阻式旋变解码系统,用于将旋变输出的正余弦信号解码为转子的位置信息.解码系统包括主芯片模块、旋变输入信号调理模块、励磁缓冲电路模块和电源模块等,将各功能模块集成在一块印刷电路板(PCB)上,并通过实验验证了设计方案的有效性.实验结果表明:设计的磁阻式旋变解码系统运行稳定,能实时准确地输出电机转子的位置与速度信息.

    磁阻式旋转变压器旋变数字转换芯片电路设计解码器

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    超磁致伸缩力传感执行器磁路优化设计与分析

    王兴东朱俊龙鲁光涛
    115-119页
    查看更多>>摘要：以超磁致伸缩力传感执行器为研究对象,基于磁致伸缩与涡流损耗理论,应用COMSOL有限元软件进行磁场分析,系统地研究了导磁体参数对磁通密度与涡流的影响规律.为增大磁通密度、减小涡流损耗,以超磁致伸缩棒中轴线上磁通密度均匀度为评价标准,优化了导磁体参数,并将导磁体分区绝缘.静、动态磁场下与未优化时实验结果进行对比,结果表明:静磁场中优化后的磁通密度均值提升了 0.0161T,均匀度提升了 4.5％;动态磁场中,分区绝缘可有效减少涡流损耗,优化后的力传感器灵敏度提升了 5.76％.

    超磁致伸缩执行器涡流损耗磁路优化分区绝缘有限元仿真

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