地表振动传感器质量对水平耦合谐频的影响

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作者 靳伯骜 高艳 +1 位作者 崔希望 吴猛猛 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第3期645-651,共7页

使用振声法探测埋地物体时,表层土壤松软导致地表振动传感器在耦合环节发生谐振,造成谐频附近的信号失真,限制了所采信号的可用频段。针对传感器在水平方向的耦合谐振问题,该文研究了传感器质量对谐振频率的影响。仿真对比了传感器质量... 使用振声法探测埋地物体时,表层土壤松软导致地表振动传感器在耦合环节发生谐振,造成谐频附近的信号失真,限制了所采信号的可用频段。针对传感器在水平方向的耦合谐振问题,该文研究了传感器质量对谐振频率的影响。仿真对比了传感器质量为2250 g情况下信号采集系统的频响特征,并在季节性的冻土地表开展了对比实验与横波波速测量实验。仿真与实验结果表明:250 g传感器所对应的耦合谐频不超过800 Hz;2 g传感器的耦合谐频可超过1200 Hz;传感器质量越轻,耦合谐振频率越高,所采信号的可用频段越宽。 展开更多

关键词 地表振动 传感器质量 耦合谐振频率 埋地物体探测

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悬臂梁冲量式谷物质量流量传感器阻尼设计 被引量：31

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作者 周俊 周国祥 +1 位作者 苗玉彬 刘成良 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期121-123,127,共4页

基于悬臂梁受冲击力变形原理开发的联合收获机冲量式谷物质量流量传感器,在应用中测量精度易受到收获机基础振动的影响。对此,分析了测量中产量信号计算模型,指出悬臂梁弹性元件阻尼设计的重要性。提出了通过动力消振原理增加弹性元件... 基于悬臂梁受冲击力变形原理开发的联合收获机冲量式谷物质量流量传感器,在应用中测量精度易受到收获机基础振动的影响。对此,分析了测量中产量信号计算模型,指出悬臂梁弹性元件阻尼设计的重要性。提出了通过动力消振原理增加弹性元件阻尼的方法,进行了相应的理论分析。针对阻尼处理前后的弹性元件,开展了冲击响应实验。理论分析和实验结果都说明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 联合收获机 冲量式谷物质量流量传感器 阻尼

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平行梁冲量式谷物质量流量传感器田间实验 被引量：27

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作者 周俊 苗玉彬 +1 位作者 张凤传 刘成良 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期102-105,共4页

设计了平行梁冲量式谷物质量流量传感器,以该传感器为核心部件构建了测产系统。针对小麦、水稻两种不同谷物品种,不同联合收获机机型以及不同田间地面状况,于2004年夏秋两季分别在中国科学院栾城农业生态系统实验站和上海五四农场做了... 设计了平行梁冲量式谷物质量流量传感器,以该传感器为核心部件构建了测产系统。针对小麦、水稻两种不同谷物品种,不同联合收获机机型以及不同田间地面状况,于2004年夏秋两季分别在中国科学院栾城农业生态系统实验站和上海五四农场做了精准收获实验。实验结果表明,测产系统可以在正常农田地面状况下可靠地工作,单产和总产测量误差均小于10%,且对联合收获机机型以及谷物品种不敏感。 展开更多

关键词 精确农业 测产 谷物质量流量传感器 联合收获机

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新型空气质量流量传感器的建模与设计 被引量：16

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作者 余柏林 甘志银 +2 位作者 刘胜 曹蕙 徐静平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1517-1521,共5页

热式质量流量传感器是在层流的条件下,通过加热电阻周围温度分布的变化来反映气体流量.本文通过在流道中设计内部小流道,把流速测试段的流态变为层流,并模拟了整个流场的的速度分布,在流速测试段得到比较理想的雷诺数Re≈12-110.在小流... 热式质量流量传感器是在层流的条件下,通过加热电阻周围温度分布的变化来反映气体流量.本文通过在流道中设计内部小流道,把流速测试段的流态变为层流,并模拟了整个流场的的速度分布,在流速测试段得到比较理想的雷诺数Re≈12-110.在小流道测试段的流速与内燃机进气管的平均流速成一固定比例系数,因此,通过测试小流道内的流速可以获得内燃机的进气量.通过模拟分析得到了在恒温加热的条件下,不同流速下的温度分布,从而获得不同流速下,测试点的距离与温度差的关系曲线,并找出了相应测试点的测试范围,最终获得了温差最大值对应的测试距离为140-210 m.通过在加热电阻两端设计了两对测温电阻,得到叠加信号对应最大流速精度为0.02 m/s. 展开更多

关键词 热式质量流量传感器 流场模拟 温度场模拟 双测试温敏电阻

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消除传感器附加质量影响的机枪动力特性测试技术 被引量：2

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作者 董自卫 唐力伟 +1 位作者 高星亮 栾军英 《兵工自动化》 2007年第8期63-65,共3页

消除传感器附加质量对机枪模态参数识别结果影响的方法,基于LMS系统建立其模态试验系统。全枪模态试验通过单点瞬态激励、多点测量方法,测出机枪上各测点的频响函数,识别出机枪的各阶模态参数。为提高频响函数的信噪比和锤击激振的测试... 消除传感器附加质量对机枪模态参数识别结果影响的方法,基于LMS系统建立其模态试验系统。全枪模态试验通过单点瞬态激励、多点测量方法,测出机枪上各测点的频响函数,识别出机枪的各阶模态参数。为提高频响函数的信噪比和锤击激振的测试精度,可对激励信号加力窗处理。利用负延时触发采样以捕捉到完整的冲击力波形,对响应信号加指数窗处理可解决响应信号衰减过快引起的泄漏问题。 展开更多

关键词 机枪:动力特性测试 传感器附加质量 LMS系统 模态分析

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基于槽式悬臂梁结构的微质量传感器设计 被引量：3

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作者 高仁璟 赵剑 +1 位作者 李雪 唐祯安 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期102-108,共7页

压电式微质量传感器的测试精度直接依赖于结构频率对质量变化的灵敏程度。本文利用对称槽型梁和压电薄膜组成的对称敏感结构,提出了一种提高传感器灵敏度的结构设计方法,并设计了一种高精度谐振式微质量传感器。建立了结构频率变化对吸... 压电式微质量传感器的测试精度直接依赖于结构频率对质量变化的灵敏程度。本文利用对称槽型梁和压电薄膜组成的对称敏感结构,提出了一种提高传感器灵敏度的结构设计方法,并设计了一种高精度谐振式微质量传感器。建立了结构频率变化对吸附质量敏感性的分析模型,并研究了槽型截面参数、自振频率及振动模态对灵敏度的影响。与矩形截面结构进行了仿真与实验对比,结果表明,相同几何尺寸参数下,槽型截面悬臂梁的一阶自振频率为1 851Hz,矩形截面悬臂梁的一阶自振频率为1 610Hz,相应的传感器灵敏度则分别为3.12×104 Hz/g和1.5×104 Hz/g,前者是后者的2倍。该项设计为提高微质量传感器灵敏度提供了一种新思路。 展开更多

关键词 质量传感器 槽型悬臂梁 压电薄膜 灵敏度

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基于构型优化的高阶模态微质量传感器灵敏度提升方法 被引量：4

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作者 赵剑 张淑敏 高仁璟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期656-662,共7页

高灵敏度是微质量传感器准确探测细菌、病毒和气体等物质的关键指标。虽然借助微型化的高阶模态梁振动可以有效提升探测灵敏度,但微尺度效应也降低了传感器的抗环境干扰能力。因此,如何在特定尺度约束下提升高阶模态传感器的灵敏度已成... 高灵敏度是微质量传感器准确探测细菌、病毒和气体等物质的关键指标。虽然借助微型化的高阶模态梁振动可以有效提升探测灵敏度,但微尺度效应也降低了传感器的抗环境干扰能力。因此,如何在特定尺度约束下提升高阶模态传感器的灵敏度已成为谐振式微传感器设计的前沿问题。本文在研究弹性梁几何构型、压电层尺寸与有效质量分布对振动模态影响关系的基础上,建立了压电驱动多阶梯梁式微质量传感器的灵敏度分析模型,以传感器灵敏度提升最大为目标,建立了高阶振动模态下悬臂梁几何构型优化设计模型,得到了在不同振动模态下具有最高灵敏度的悬臂梁构型,使同尺寸传感器的灵敏度提升了10.0~15.0倍。考虑驱动位置与制造成本约束,设计并研制了具有六阶梯梁结构的高阶模态微质量传感器。实验结果表明,总长度为17.6mm的六阶梯梁微质量传感器的灵敏度为18.8×10~4 Hz/g,考虑制造误差的影响,其二阶模态灵敏度为同尺寸等截面梁传感器的10.0倍,较一阶模态同尺寸传感器灵敏度提升了19.8倍,从而验证了所提出的高阶模态微质量传感器灵敏度提升方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 微质量传感器 高阶模态 灵敏度 谐振 构型优化

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基于倾斜AlN薄膜的体声波质量传感器的制备及性能分析 被引量：2

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作者 熊娟 顾豪爽 +2 位作者 吴雯 杜鹏飞 胡明哲 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1114-1116,共3页

提出通过改变溅射气压获得倾斜于C轴的AlN薄膜的制备方法,探讨了倾斜AlN薄膜的生长机理。以3对交替沉积的Ti—Mo金属层为布拉格声学反射层,采用MEMS工艺制备了基于倾斜AlN薄膜的、以剪切模式振动的体声波液体传感器,并对器件的S11参数... 提出通过改变溅射气压获得倾斜于C轴的AlN薄膜的制备方法,探讨了倾斜AlN薄膜的生长机理。以3对交替沉积的Ti—Mo金属层为布拉格声学反射层,采用MEMS工艺制备了基于倾斜AlN薄膜的、以剪切模式振动的体声波液体传感器,并对器件的S11参数进行测试分析,得到传感器的中心频率为0.78GHz,表明该器件在生物液相检测领域具有一定的应用前景。 展开更多

关键词 质量传感器 倾斜AlN薄膜 磁控溅射 剪切振动

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平行梁冲量式谷物质量流量传感器信号处理方法 被引量：26

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作者 周俊 刘成良 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期183-187,共5页

冲量式谷物质量流量传感器是联合收割机测产系统的核心部件,但对振动干扰敏感。在传感器平行梁弹性元件结构优化设计基础上,给出了传感器输出信号的处理方法。设计了动态补偿器来改善传感器动态特性,以克服机械结构阻尼难以大幅度提高... 冲量式谷物质量流量传感器是联合收割机测产系统的核心部件,但对振动干扰敏感。在传感器平行梁弹性元件结构优化设计基础上,给出了传感器输出信号的处理方法。设计了动态补偿器来改善传感器动态特性,以克服机械结构阻尼难以大幅度提高弹性元件系统阻尼的问题;设计了自适应陷波滤波器,以消除工作环境中存在的非稳定低频振动干扰;给出了传感器零点动态修正方法,以减少农田地形变化对测量精度的影响。试验结果证明了各算法的有效性,其中大田测产误差小于10%。 展开更多

关键词 谷物质量流量传感器 信号处理 精准农业 联合收割机

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光电式籽棉质量流量传感器的试验研究 被引量：3

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作者 梁锦 马蓉 +2 位作者 张长龙 石翔 谢振伟 《农机化研究》 北大核心 2016年第6期200-204,共5页

针对籽棉在管道中的输送过程,设计了一种光电式籽棉质量流量传感器,以实现籽棉质量流量的检测。在籽棉质量流量试验台上对该传感器进行了测试与研究,确定了籽棉质量流量和光电传感器输出信号的关系,发现二者的有非常良好的线性关系,并... 针对籽棉在管道中的输送过程,设计了一种光电式籽棉质量流量传感器,以实现籽棉质量流量的检测。在籽棉质量流量试验台上对该传感器进行了测试与研究,确定了籽棉质量流量和光电传感器输出信号的关系,发现二者的有非常良好的线性关系,并对二者进行了线性拟合,拟合度R2=0.99,表明该传感器是非常具有潜力的。 展开更多

关键词 籽棉 质量流量传感器 光电式

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空气质量流量传感器的流场分析及安装位置优化 被引量：3

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作者 周爱国 陈羽 +1 位作者 周全 陆敏恂 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2011年第10期7-9,共3页

对管道气体流场模型进行了说明。空气质量传感器安装在滤清器出口的进气管道中,用Fluent仿真软件对模型做流场分析,改变传感器水平方向和垂直方向的安装位置,得出多组速度数据进行比较分析,确定其最优安装位置。仿真结果表明,随着传感... 对管道气体流场模型进行了说明。空气质量传感器安装在滤清器出口的进气管道中,用Fluent仿真软件对模型做流场分析,改变传感器水平方向和垂直方向的安装位置,得出多组速度数据进行比较分析,确定其最优安装位置。仿真结果表明,随着传感器的垂直方向安装位置从管道底部向管道顶部的上移,且水平方向安装位置从滤清器出口向外移,其热电阻表面流场的同一水平方向的速度一致性变好,但垂直方向速度梯度变大,兼顾速度一致性和速度梯度,得到传感器的热电阻处于管道中心垂直往上h,且距离滤清器出口1.3H的优化位置。 展开更多

关键词 空气质量传感器 湍流模型 空气流场仿真

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平行梁冲量式谷物质量流量传感器弹性元件设计 被引量：20

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作者 周俊 刘成良 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期110-114,共5页

冲量式传感器具有结构简单、使用方便等优点,但容易受到基础振动的干扰。为此设计了平行梁结构冲量式谷物质量流量传感器弹性元件,对弹性元件安装端部采用了削弱设计。有限元分析表明该设计方案不仅符合应力集中原则,而且可以提高传感... 冲量式传感器具有结构简单、使用方便等优点,但容易受到基础振动的干扰。为此设计了平行梁结构冲量式谷物质量流量传感器弹性元件,对弹性元件安装端部采用了削弱设计。有限元分析表明该设计方案不仅符合应力集中原则,而且可以提高传感器抵抗振动干扰的能力。给出了传感器电桥电路,以及后续放大、电压电流变换等调理电路,使得传感器输出零点可以方便调节,降低了传感器在联合收割机上的安装要求。试验结果表明,传感器线性度误差小于0.1%,输出不受外力作用点的影响,同时具备了合适的工作频带宽度。 展开更多

关键词 谷物质量流量传感器 测产 精确农业 联合收割机

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热隔离式MEMS气体质量流量传感器设计 被引量：3

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作者 谷永先 曾鸿江 +2 位作者 邬林 胡娜娜 钱江蓉 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第6期72-74,共3页

研制了一种热隔离式微机电系统（MEMS）气体质量流量传感器。加热电阻器和上下游测温电阻器采用热隔离悬梁式结构,间隔240μm。对恒温差电路的设计要点进行了分析并制作了系统电路。测试拟合了传感器输出电压随气体流量的关系曲线,并对... 研制了一种热隔离式微机电系统（MEMS）气体质量流量传感器。加热电阻器和上下游测温电阻器采用热隔离悬梁式结构,间隔240μm。对恒温差电路的设计要点进行了分析并制作了系统电路。测试拟合了传感器输出电压随气体流量的关系曲线,并对传感器进行了标定。测试结果表明：在0～20 L/min的流量范围内,传感器响应速度快,灵敏度高,输出信号平滑,适合于工业及医疗等领域。 展开更多

关键词 微机电系统 热隔离 气体质量流量传感器 恒温差

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梯形变截面悬臂梁式质量传感器设计与分析 被引量：2

14

作者 赵剑 朱传月 高仁璟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2641-2646,共6页

谐振式微质量传感器的灵敏度取决于弹性元件的几何尺寸和结构形式。单纯依靠结构尺寸微型化方法已难以满足传感器工程实用性的要求,因而需要探索新的改善传感器性能的方法。在保证传感器外形尺寸不变的基础上,提出通过改变弹性梁的表面... 谐振式微质量传感器的灵敏度取决于弹性元件的几何尺寸和结构形式。单纯依靠结构尺寸微型化方法已难以满足传感器工程实用性的要求,因而需要探索新的改善传感器性能的方法。在保证传感器外形尺寸不变的基础上,提出通过改变弹性梁的表面形状(梯形)和截面构型(槽型)来进一步提升传感器灵敏度的新方法,建立了基于槽型变截面弹性梁的传感器灵敏度分析模型,分析了影响传感器灵敏度的关键设计因素,得到了结构设计参数、自振频率及灵敏度之间的关系表达式。仿真结果表明,在相同外形尺寸参数下,矩形截面悬臂梁传感器的自振频率和质量检测灵敏度为1 254.2 Hz和9.8×103Hz/g,槽型变截面悬臂梁传感器的自振频率和灵敏度为1 776.1 Hz和38.0×103Hz/g。相对于矩形截面梁传感器,灵敏度提高了287.8%,从而验证了提出的灵敏度提升方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 质量传感器 变截面悬臂梁 灵敏度

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热膜式空气质量流量传感器块联模型结构辨识 被引量：3

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作者 滕勤 马标 徐科军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期477-482,共6页

同时利用稳态和动态校准数据,辨识了基于Hammerstein模型的热膜式空气质量流量(MAF)传感器的模型结构。在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取带外生输入的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模... 同时利用稳态和动态校准数据,辨识了基于Hammerstein模型的热膜式空气质量流量(MAF)传感器的模型结构。在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取带外生输入的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型结构,采用交叉准则法进行参数估计和阶次选择,通过残差分析和仿真比较对模型进行检验。结果表明,用估计数据选择阶次时,最终预报误差(FPE)准则与最终输出误差(FOE)准则具有良好的一致性,基于预测误差法的2阶OE模型和BJ模型均可用于热膜式空气质量流量传感器Hammerstein模型动态线性环节的建模。 展开更多

关键词 热膜式空气质量流量传感器 HAMMERSTEIN模型 模型结构辨识

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时域响应中传感器附加质量影响消除 被引量：3

16

作者 尹涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期28-34,共7页

提出了一种时域内的传感器附加质量影响消除方法。利用时域实测自由响应数据,通过特征系统实现算法进行模态参数识别,获得传感器附加质量影响情况下的模态参数。以实测模态参数为基准,采用信赖域和非线性最小二乘算法对考虑传感器附加... 提出了一种时域内的传感器附加质量影响消除方法。利用时域实测自由响应数据,通过特征系统实现算法进行模态参数识别,获得传感器附加质量影响情况下的模态参数。以实测模态参数为基准,采用信赖域和非线性最小二乘算法对考虑传感器附加质量的结构初始有限元模型参数进行识别与修正,并以修正后的有限元模型为基础预测传感器附加质量消除所引起的模态参数改变。基于振型叠加法原理建立时域内传感器附加质量影响消除的识别方程组,并结合有限元预测的模态参数改变反演传感器附加质量影响消除情况下的时域响应。通过对一个实验室两端夹支梁模型实测时域响应中传感器附加质量影响消除进行研究,对所提出的方法进行验证。 展开更多

关键词 时域响应 传感器附加质量 特征系统实现算法 最小二乘法 有限元模型修正 振型叠加法

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梯形变截面悬臂梁式微质量传感器设计与分析 被引量：2

17

作者 高仁璟 赵剑 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1349-1353,共5页

针对微小集中质量测量问题,提出并制备了一种梯形变截面悬臂梁式微质量传感器,建立了梯形变截面悬臂梁式微质量传感器的振动分析模型。采用有限元方法求解其振动控制方程,获得了微质量传感器的灵敏度。仿真分析结果表明,相对于等截面矩... 针对微小集中质量测量问题,提出并制备了一种梯形变截面悬臂梁式微质量传感器,建立了梯形变截面悬臂梁式微质量传感器的振动分析模型。采用有限元方法求解其振动控制方程,获得了微质量传感器的灵敏度。仿真分析结果表明,相对于等截面矩形悬臂梁式微质量传感器,单层压电和双层压电结构的变截面悬臂梁传感器的灵敏度分别提高了127.00%和263.00%。采用线切割工艺,加工制备了单压电层梯形变截面结构的微质量传感器并对传感器进行了实验测试,在误差允许范围内,仿真结果与实验结果基本一致,验证了采用梯形变截面悬臂梁式结构可以有效的提高传感器的灵敏度。 展开更多

关键词 微质量传感器 梯形变截面悬臂梁 灵敏度 谐振频率

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双直管科氏质量流量计传感器设计理论研究 被引量：6

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作者 郭会 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1997年第2期7-10,共4页

本文针对科里奥利力质量流量计传感器的机械设计理论进行了深入广泛研究，给出了传感器相关参数计算式，并按本文给出的设计方法进行了试验考证。

关键词 质量流量传感器 设计 传感器 试验

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Y型声表面波质量传感器 被引量：2

19

作者 章安良 朱大中 《传感技术学报》 CAS CSCD 2003年第4期457-460,414,共5页

报道了在 12 8°Y切割X传播方向的LiNbO3基片上设计并研制的中心频率为 12 2MHz的Y型双声路质量传感器 ,它具有一个参考声路臂和一个测量声路臂 ,每声路中有一个采用光刻工艺精确定位的质量沉积区。本文阐述了质量沉积效应的原理、... 报道了在 12 8°Y切割X传播方向的LiNbO3基片上设计并研制的中心频率为 12 2MHz的Y型双声路质量传感器 ,它具有一个参考声路臂和一个测量声路臂 ,每声路中有一个采用光刻工艺精确定位的质量沉积区。本文阐述了质量沉积效应的原理、器件的设计方法。采用振荡的方式对器件的性能进行测试。测试结果表明 :该器件的两声路频谱对称性良好 ,并且有良好的相对温度系数 ,仅为 12Hz/℃左右。器件的质量沉积效应灵敏度约为 3 6GHz·cm2 /g 。 展开更多

关键词 声表面波传感器 Y型双声路质量传感器 质量沉积效应 温度系数

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微量程段的热式气体质量流量传感器研制 被引量：1

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作者 胡娜娜 刘莹 +2 位作者 徐露 钱江蓉 胡国俊 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第7期117-118,130,共3页

研制了一种微量程段的热式气体质量流量传感器。传感器芯片通过微机电系统(MEMS)工艺制备,芯片包括上下游测温电阻器和环境电阻器,其中测温电阻器有4只,对称分布在芯片中央位置,构成惠斯通电桥,芯片工作中采用恒压模式驱动。当气体流过... 研制了一种微量程段的热式气体质量流量传感器。传感器芯片通过微机电系统(MEMS)工艺制备,芯片包括上下游测温电阻器和环境电阻器,其中测温电阻器有4只,对称分布在芯片中央位置,构成惠斯通电桥,芯片工作中采用恒压模式驱动。当气体流过芯片表面时,会导致检测电桥不平衡,流量信号变化转换为相应的电压信号。通过实验标定了传感器的输出曲线并对传感器的精度进行了测试,测试结果表明:研制的传感器在流量0~5 m L/min的量程范围内,具有响应速度快、精度高的优点。 展开更多

关键词 微机电系统 微量程 气体质量流量传感器 高精度

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