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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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    压电阻抗法中PZT片的形状选择研究

    张耀文何颖赵晶霍林生...
    45-48,52页
    查看更多>>摘要：压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)片是压电阻抗法中普遍使用的传感器,首先,对厚度相同且面积相近的圆形、正方形、矩形、五边形、梯形PZT片对同一钢板上相同损伤及其严重程度的敏感性进行了对比.然后,利用有限元软件COMSOL对各形状PZT片主表面平面内位移进行了分析研究.结果表明:在压电阻抗法应用中,面积相同的PZT片,圆形、正方形和矩形对损伤及其严重程度的敏感性较优.矩形PZT片对损伤的敏感性具有方向性,对宽度侧的损伤更敏感.就形状这一单一因素而言,压电阻抗法中PZT片的性能差异,取决于其主表面平面内位移一致性.一致性越好,对损伤及其严重程度的识别能力越强.

    压电阻抗法锆钛酸铅片形状

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    基于单目视觉与激光源倾置的微位移测量系统研究

    游志刚朱兴龙尹珺瑶
    49-52页
    查看更多>>摘要：设计了一种基于单目视觉与激光源倾置的微位移测量系统.首先,根据系统的测量原理,建立了斑点图像中心坐标值与微位移之间的关系,并得出了斑点图像中心坐标值是由纵向位变与切向位变组成的;其次,通过实验发现,当微位移变化较小时,切向位变对斑点图像中心坐标值的影响较大;然后,通过标定实验建立以切向位变为主导的测量函数模型;最后,对该测量函数模型进行了实验验证,并对测量误差进行了分析.实验结果表明:在0～1 mm的位移测量范围内,采用标定的测量函数模型对物体微位移进行测量的最大绝对误差为1.16 μm,满足系统测量精度的要求.

    单目视觉激光源倾置微位移测量

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    基于蝗虫视觉的微型机器人避障方法研究

    汪杰雷斌蒋林李港...
    53-56,60页
    查看更多>>摘要：为提高机器人自主避障的稳定性和可靠性,通过对蝗虫神经系统中具有碰撞预警能力的小叶巨大运动检测器(LGMD)神经网络进行优化处理,构建适用于嵌入式微型机器人的仿生视觉避障系统.针对LGMD网络在黑暗环境中碰撞感知性能较差,将传统图像处理算法与仿生网络相结合,通过融合拉普拉斯锐化和高斯模糊的激励来增强碰撞对象的扩展边缘,提出基于图像增强的碰撞检测神经网络(LGMD-LS).利用MATLAB软件对模型进行视频仿真分析,结果表明:相较于LGMD模型,改进算法在黑暗环境中能有效识别迫近障碍物,具有较好的鲁棒性.在自制微型机器人上进行实物验证,结果表明:机器人在黑暗场景中能够有效避障,验证了算法的可靠性.为应用于实际场景下机器人碰撞检测提供参考依据.

    移动机器人蝗虫视觉神经网络动态避障碰撞检测

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    用于微波无线输能的高增益柔性天线研究

    彭文雄李鑫源肖辉张淮清...
    57-60页
    查看更多>>摘要：为克服传统有线供能方式的接入不便问题,提出了一种用于5.8 GHz微波无线输能(MWPT)高增益柔性天线.天线以聚酰亚胺(PI)为基底,采用广义迭代设计方法得到3层圆环结构,并选用共面波导(CPW)方式馈电.此外,为提高天线增益,在天线背面加载空气层和柔性反射板,并对天线性能进行了测试.测量结果显示:该天线在频率5.8 GHz处的峰值增益为9.51 dBi;当天线弯曲在曲率半径为85,60,45 mm时,增益始终保持在8.89 dBi以上,S11幅值始终小于-10 dB.最后,通过微波无线输能实验测得该天线最大能量捕获效率可达71.3％,在弯曲状态下也能保持59％以上的捕获效率.该天线的高增益、高能量捕获效率以及稳定性证明了其在微波无线输能中具有潜在的应用价值.

    柔性天线高增益微波无线输能能量捕获效率

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    基于改进自适应滤波的MEMS陀螺振动误差抑制研究

    陈杰侯帅康刘玉县何春华...
    61-63,67页
    查看更多>>摘要：本文提出一种基于改进自适应滤波的MEMS陀螺随机振动误差的补偿算法.该算法采用简化Sage-Husa自适应滤波算法估计量测噪声,并通过协方差匹配技术引入收敛性判据抑制了滤波的发散,它提高了实时性且减少了计算量.实验结果表明:经过改进算法滤波后,MEMS陀螺随机振动误差的方差减少97.76％,与常规卡尔曼滤波相比,改进算法的方差减少了 72.66％,验证了改进的自适应卡尔曼滤波算法可以有效地抑制MEMS陀螺因随机振动引起的输出误差.

    MEMS陀螺简化Sage-Husa自适应滤波时间序列模型

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    微纳陶瓷基铂铑10-铂热电偶技术研究

    张洪泉邢会明王辉单国柱...
    64-67页
    查看更多>>摘要：针对燃气轮机温度检测高温热电偶存在的热容大、响应时间慢、无法表贴安装等诸多技术问题,利用陶瓷微纳加工技术制造出50 μm厚度的柔性芯片基底,经薄膜工艺形成冗余结构的铂铑10-铂热电偶电极,通过"三明治"封装形成全陶瓷密封型热电偶,开展微纳陶瓷基高温热电偶性能与功能试验.试验表明,所设计的微纳陶瓷基高温热电偶具有快响应特点,能实现在圆滑表面进行柔性表贴安装,在0～1 000 ℃温度范围内,热电偶输出灵敏度与二级标准铂铑10-铂热电偶比对,偏差在±0.3％,90％响应时间优于0.1s,热电偶具有良好的高温稳定性.

    微纳加工热电偶快响应冗余柔性

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    基于专家PID控制的云水含量传感器设计

    段然刘清惓杨杰汤鸿霄...
    68-71页
    查看更多>>摘要：本文设计了一种基于热线法的便携式微型云水含量传感器.该传感器探头采用环形加热片和测温铂电阻的新结构,保证了加热的均匀性和测温的准确性.通过理论公式推导和流体仿真,传感器设计的可行性得到了进一步验证,并得出云水含量与加热片加热功率之间的函数关系.采用32位STM32F103C8T6芯片为核心,其性能保证了传感器系统的稳定性.通过专家PID控制算法实时控制传感器迎风面温度.仿真结果表明:专家PID系统的响应速度更快,适应性更强.为进行实验测试,搭建了风洞实验平台.通过实验测量,当测试云水含量值为0.5 g/m3时,加热片加热功率为1.4W,计算出实际值为0.58 g/m3,满足设计要求.

    云水含量流体仿真专家PID算法风洞系统

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    日盲型AlGaN紫外阵列探测器研制

    刘海军张靖申志辉周帅...
    72-74页
    查看更多>>摘要：针对日盲紫外波段光信号的探测,研制了 1280×1024/15μm×15μm AlGaN阵列型紫外探测器.像元采用共用N面电极的PIN台面结构,介绍了器件的结构、材料生长和制作工艺,并对器件进行了光电性能测试.结果表明:器件的正向开启电压大于10 V,反向击穿电压大于90 V;0.5V偏压时单像元暗电流约为0.1fA,1V偏压时光谱响应范围为255～282nm,270nm峰值波长响应度约为0.12A/W.器件实现了日盲紫外成像演示.

    AlGaN日盲紫外阵列探测器成像

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    集成式陶瓷压力传感器结构设计与测试分析

    李鑫标夏如艇林树森杨礼康...
    75-78页
    查看更多>>摘要：本文设计并制备了一种集成式陶瓷压力传感器.首先基于电容式压力传感器工作原理和薄板变形理论,对传感器敏感结构进行建模和仿真分析.将设计的信号调理电路集成在印刷电路板(PCB)上,PCB通过导电结构PIN针与敏感结构紧贴在一起,采用压缩弹簧实现针脚连接.同时设计了传感器敏感结构工艺制备流程,并对封装后的传感器进行研究分析.测试结果表明:传感器在0～1.4MPa量程内,常温下其灵敏度达到0.571 V/V/MPa,非线性度小于0.325％FS,在-40～150 ℃温度范围内,整体测量误差精度为±0.245％RH,传感器在振动和冲击的环境中工作稳定.

    陶瓷电容式压力传感器集成灵敏度振动冲击

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    高分辨率光纤法珀传感器解调系统设计

    景智鹏万顺贾平岗
    79-82,87页
    查看更多>>摘要：光纤法珀传感器的腔长测量精度取决于解调系统的分辨率,现有的解调系统的分辨率多大于10 nm,难以实现10 nm以内腔长变化的测量.针对该问题,提出了以7450像元数的线阵图像传感器为基础搭建解调系统,通过硬件设计与软件算法提高特征信号质量,完成腔长数据提取,实现了一种高分辨率光纤法珀传感器解调系统.实验结果表明,该系统在0～20μm的腔长测量范围内,实现了 2.7nm的光学分辨率,精度达到0.0135％FS.

    法珀传感器测量精度解调系统腔长高分辨率线阵图像传感器

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