一种基于S型电磁超材料的高温温度传感器设计

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中文摘要：针对目前超材料温度传感器存在的量程小且灵敏度较低的问题,设计了一种碳氮化硅基的S型超材料的高温传感器.通过CST电磁仿真软件对超材料温度传感器进行模拟仿真,在其他结构参数一定的情况下,对金属条的长度、宽度、厚度、条间隙及基板厚度等参数进行了设计与优化,确定了传感器结构的最佳尺寸,同时分析了传感器的谐振频率对温度的影响.结果表明,在28℃～1000℃下平均灵敏度可达5.674 MHz/℃.与之前报道的高温传感器相比,灵敏度提高了5倍,这种高灵敏度温度传感器可为航空发动机、武器装备等系统中的高温测试提供一种技术手段.

外文标题：The Design of High Temperature Sensor Based on S-Type Electromagnetic Metamaterial

外文摘要：To solve the problems of small range and low sensitivity of metamaterial temperature sensors,an s-type metamaterial tempera-ture sensor which is based on silicon carbide is designed. The simulation of the metamaterial temperature sensor is carreid out by using the CST Studio Suite. The length,width,thickness,strip clearance of the metal strip and thickness of substrate are designed and opti-mized when other structural parameters are determined. The optimal size of the sensor structure is determined. Meanwhile,the influence of the resonant frequency on the temperature is analyzed. These show that the average sensitivity can reach 5.674 MHz/℃ at 28 ℃～1000 ℃. It is five times more sensitive than previously reported high temperature sensors. This high sensitivity temperature sensor can provide a technical means for high temperature measurement in aero-engine,weapon equipment and other systems.

外文关键词：

temperature sensorelectromagnetic metamaterialsilicon carbon nitrideS-Typehigh temperature sensorhigh sensitivity

作者：

张春丽、吴倩楠、翟荣锭、刘雁飞、李孟委

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作者单位：

中北大学半导体与物理学院,山西太原030051

中北大学前沿交叉科学研究院,山西太原030051

中北大学微系统集成研究中心,山西太原030051

中北大学仪器与智能未来技术学院,山西太原030051

中北大学仪器与电子学院,山西太原030051

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关键词：

温度传感器电磁超材料碳氮化硅 S型高温传感器高灵敏度

基金：

山西省双一流人才计划建设项目山西省双一流学科建设国家一流课程建设项目山西省双一流学科建设项目山西省双一流学科国家级未来技术学院建设项目

项目编号：

11012315110131681101335111013169

出版年：

2024

DOI：

10.3969/j.issn.1004-1699.2024.03.003

传感技术学报

东南大学中国微米纳米技术学会

传感技术学报

CSTPCD北大核心

影响因子：1.276

ISSN：1004-1699

年,卷(期)：2024.37(3)