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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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    十字梁式小型智能推力传感器设计

    贺勃睿卢洪义赵磊徐文聪...
    89-92页
    查看更多>>摘要：小型航空发动机推力小,测试要求高,且推力测试现场由于振动频率的干扰会进一步影响推力的测试精度.针对上述问题,设计了固有频率高、动态特性良好的十字梁型推力测试传感器,具有智能化、测试灵敏度高、结构简单、安装方便等特点.为避免传输过程中测试信号受到干扰,智能信号处理系统采用CAN总线传输技术.经优化后的测试系统灵敏度提高24％.传感器一阶模态为3457 Hz,动态特性结果证明共振频率高于工况要求,满足固有频率高的设计目标.

    力传感器有限元分析灵敏度动态特性

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    基于MEMS喷墨打印芯片的低应力封装基板设计

    冯东东王伟葛胜关一民...
    93-95页
    查看更多>>摘要：喷墨打印芯片基于MEMS技术制备而成,内部集成有液体驱动MEMS结构,而MEMS结构本质是应力敏感的,因此封装过程产生的应力将会严重影响MEMS喷墨打印芯片的可靠性和长期稳定性.本文基于MEMS喷墨打印芯片,从结构和材料两方面考虑,设计出3种不同形式的封装基板,即有圆柱形聚苯硫醚(PPS)树脂基板,无圆柱形PPS树脂基板和无圆柱形陶瓷基板,通过有限元仿真和实际测量相结合的方式对3种基板进行验证,最终得出3组封装基板中应力最小的为无圆柱形陶瓷基板.仿真分析与实际结果相符合,证明本文设计能够有效降低MEMS喷墨打印芯片封装结构的应力.

    封装应力基板设计仿真分析实际测量

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    柔性温度—压力传感器的设计与制备

    向伟张东光刘治杨嘉怡...
    96-99,104页
    查看更多>>摘要：针对目前大部分柔性传感器功能单一,只能测量压力、温度或者应变等单一物理信号的问题.采用模板法制备出带有微通道结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性基体,把离子液体和液态金属作为导电介质填充到微通道中,封装得到具备温度和压力感知能力的柔性传感器.研究分析了该传感器对温度和压力的响应特性以及分层结构对降低温度和压力信号串扰的效果.实验结果表明:该柔性复合传感器对温度和压力具有良好的线性度、稳定性,能够避免压力和温度信号之间的串扰.通过驾驶员离手测试实验表明:该传感器可以检测出驾驶员的握力和温度信号,能够识别出异常接触.该传感器可以同时测量温度和压力,有望用于柔性皮肤和柔性机器人领域,提升对环境的感知能力.

    柔性传感器微通道液态金属离子液体温度压力

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    基于酶功能化量子点的人尿液胰蛋白酶传感器

    雷少辉郑冬云刘超刘晓军...
    100-104页
    查看更多>>摘要：以葡萄糖氧化酶(GOD)为模板,制备了GOD功能化的锰掺杂硫化锌(GOD-Mn-ZnS)量子点(QDs),并通过正交实验对QDs的合成条件进行优化.构建了一种检测胰蛋白酶的磷光传感体系,实现了对人体尿液中胰蛋白酶的定量检测.实验结果表明,QDs的磷光猝灭程度与胰蛋白酶的浓度呈良好的线性关系,线性范围为5～100 mg/L,R2=0.998,检出限为2.21 mg/L.采用标准加入法对健康志愿者的尿液进行检测,加标回收率为97.45％～103.00％.该方法可用于急性胰腺炎患者尿液中胰蛋白酶的快速检测,具有良好的生物医学应用前景.

    量子点酶功能化胰蛋白酶检测生物医学传感器

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    石墨烯基高灵敏柔性温度传感器

    郭子源方驰范玉宏杨林璞...
    105-108页
    查看更多>>摘要：针对传统温度监测设备穿戴舒适性差、加工工艺复杂、响应速度与测量精度难以兼容的问题,本文选取聚乙烯醇作为柔性基底,制备石墨烯(Gr)/二氧化钛(TiO2)—海藻酸钠温度敏感复合材料导电油墨,采用丝网印刷工艺加工叉指结构银电极并制作柔性温度传感器.测试结果表明:该传感器在30～80℃温度区间有良好的温度敏感特性,灵敏度为-0.00636℃-1,温度响应特性曲线具有良好的线性度,回归系数为0.976,重复特性好,动态响应时长为9～14 s;在37～40℃线性度最好,回归系数为0.998,响应时长约9～10 s,测量精度为0.1℃.制作的柔性温度传感器及其阵列在医疗,体育等领域的实时温度监测具有较大应用潜力.

    柔性温度传感器丝网印刷石墨烯二氧化钛海藻酸钠

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    铜纳米线阵列在热环境中的界面传热探究

    王忆麟李文岚孟婷张鹏...
    109-112,116页
    查看更多>>摘要：热界面材料用于增强电子器件与散热器之间的热接触,其高热导率和良好的机械柔顺性能够在提高电子器件散热效率的同时,尽可能降低因热膨胀而产生的热应力.垂直排列的铜纳米线(CuNWs)阵列是一种兼顾高热导率和柔顺性的高性能热界面材料.本文基于相位敏感瞬态热反射方法探究了CuN-Ws阵列在热环境中的界面热传输性能.实验结果表明:CuNWs阵列与衬底之间的接触热导在热环境中保持稳定.数值模拟结果显示,CuNWs阵列的引入产生了低应力效应,能够抑制界面缺陷的产生和扩展;铜纳米线阵列可以有效调节热应力,从而增强了热界面的可靠性.

    热界面材料热应力接触热导铜纳米线阵列

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    大行程并联六自由度微定位平台的设计

    吴志刚周杨王玉朱楠楠...
    113-116页
    查看更多>>摘要：基于柔性铰链,设计了一种六自由度(6-DoF)微定位平台.该微平台具有大行程、6-DoF运动等优点.平台通过压电陶瓷驱动,使用虚功原理对位移放大器进行了静力学分析.利用Ansys有限元分析软件,对微平台进行了性能分析和模态分析.微定位平台采用边长为16.5 mm的八边形设计,在XYZ方向运动行程为272.94μm×283.66μm×312.29μm,平台尺寸为Φ150×5 mm3.平台在微操作精密定位中具有重要意义,提高了平台的稳定性.

    六自由度大行程有限元柔性铰链

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    量子点电容气敏效应研究及其传感器芯片设计

    胡志响唐艳婷张文键周伯文...
    117-121页
    查看更多>>摘要：量子点具有晶粒尺寸小、比表面积大、表面活性位点多的特点,是低维气敏材料领域的研究前沿.然而,受量子限域效应的制约,量子点薄膜电阻通常较高,影响气体传感器的实用性.本文以硫化铅量子点室温气敏材料为研究对象,在陶瓷衬底上制备出量子点薄膜,分别对其薄膜电阻与电容的气敏效应进行了测试与分析.研究结果表明:量子点薄膜电容同样具有室温二氧化氮(NO2)气敏效应.以此为基础,提出融合量子点电容气敏效应与晶体管原理的新型气体传感器芯片结构,将量子点薄膜平面电容通过串联的方式形成气敏栅并进行仿真分析,利用量子点薄膜电容随气体发生变化的敏感效应,将气—固界面的化学作用转换为晶体管沟道电流信号,具有高灵敏度、低功耗、高集成度的特点.研究结果可为实现半导体气体传感器芯片设计和晶圆级制造提供参考.

    半导体气体传感器场效应晶体管电容仿真敏感机理

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    在役油管内壁腐蚀缺陷脉冲涡流检测方法

    王瑾李勇苏冰洁王蕊...
    122-125,130页
    查看更多>>摘要：为实现采油管柱中的在役油管内壁腐蚀缺陷高精度离线检测,本文提出了一种基于双磁场传感的脉冲涡流外检测及深度定量评估方法.在试验研究中,以检测信号下降沿对数曲线斜率作为信号特征.在建立信号特征与油管剩余壁厚间映射关系的基础上,通过分析感应涡流在油管内分布范围与成像检测所识别腐蚀缺陷区域间的互相关关系,引入腐蚀缺陷深度评估补偿系数β.结合所建立映射关系,形成油管内壁腐蚀缺陷深度高效可视化定量评估方法.通过对缺陷成像及深度定量评估结果与真实情况的对比分析发现:所提方法不仅可实现对油管内壁腐蚀缺陷的三维形貌重现,且对其深度的定量评估具有较高的精度,满足工程实际在役油管的检测精度要求.

    电磁无损检测脉冲涡流检测在役油管内壁腐蚀缺陷定量评估

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    改进Faster R-CNN微缺陷检测算法研究

    黄梦涛付晨
    126-130页
    查看更多>>摘要：小目标检测是缺陷检测中的难点,存在检测效果差、速度慢、定位精度低等问题.针对锂电池胶带表面微缺陷特征信息少、识别准确率低的问题,提出融合多尺度信息的Faster R-CNN模型.首先,将残差网络ResNet—50与递归特征金字塔作为特征提取网络,提升对微小缺陷的特征提取能力;其次,通过感兴趣区域(ROI)校准模块消除原网络定位时2次量化取整引入的误差,提升缺陷定位精度;最后,优化损失函数,解决模型对难易样本间学习能力的不平衡问题.改进后Faster R-CNN模型对锂电池胶带表面微缺陷检测的平均精度高达97.9％,比原始Faster R-CNN 提高2.1％.

    锂电池胶带缺陷检测FasterR-CNN特征融合

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