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不同电极数石英谐振器集群力敏特性分析 被引量:5
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作者 田文杰 陈福彬 +1 位作者 佟盟 冯洁 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期516-523,共8页
为了提高石英力敏谐振器的力-频转换系数,根据石英晶体压电效应及各向异性特性,利用Matlab数值计算方法,研究了径向力作用时AT切石英晶体薄圆片内各点的应力分布特点,设计了不同基频及不同电极数的石英力敏谐振器集群,并对其力敏特性进... 为了提高石英力敏谐振器的力-频转换系数,根据石英晶体压电效应及各向异性特性,利用Matlab数值计算方法,研究了径向力作用时AT切石英晶体薄圆片内各点的应力分布特点,设计了不同基频及不同电极数的石英力敏谐振器集群,并对其力敏特性进行了测试。结果表明:谐振器的力敏特性与谐振器的谐振频率、电极位置及力作用方位有关;集成于同一晶体基片不同位置的谐振器谐振频率作差频处理,得到的差频信号仍具有显著的力敏特性,同时差频信号中材料自身干扰因素的影响得到了抑制;在非耦合状态下,同一晶体基片上电极集成数越多,差频组合形式越多,得到的叠加信号的力敏特性越显著;经差频及叠加处理,集成式石英六电极谐振器的力-频转换系数可达8655.8 Hz/N。这种结构的力敏谐振器可用于高稳定的数字式力传感器及相关姿态检测控制系统。 展开更多
关键词 石英力敏谐振器集群 力敏特性 数值计算 应力分布 姿态检测
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FeCuNbSiB非晶粉体/丁基橡胶复合薄膜的力敏特性 被引量:1
2
作者 周佳 朱正吼 +2 位作者 付远 乔宝英 杜康 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期67-71,共5页
以粒径为45μm 的 Fe73.5 Cu1 Nb3 Si13.5 B9非晶粉体为复合相,丁基橡胶为基体相,利用模压成型法制备了粉体含量为85%、厚度为150和200μm 的复合薄膜。采用LYYL-500N高档型微机控制压力试验机对薄膜试样进行连续加载/卸载实验(速度分... 以粒径为45μm 的 Fe73.5 Cu1 Nb3 Si13.5 B9非晶粉体为复合相,丁基橡胶为基体相,利用模压成型法制备了粉体含量为85%、厚度为150和200μm 的复合薄膜。采用LYYL-500N高档型微机控制压力试验机对薄膜试样进行连续加载/卸载实验(速度分别为0.1,0.5和1.0 mm/min),用 TH2816LCR 数字电桥测试频率1和50 kHz下薄膜的阻抗Z 值。研究了加载/卸载速度、测试频率、薄膜厚度和环境温度对 Fe-CuNbSiB粉体/丁基橡胶力敏特性的影响。研究表明,复合薄膜在v=0.1 mm/min 时,其重复性最好,在加载过程中,应力灵敏度|k|值随着应力的增大呈现先增大后减小的变化趋势,卸载过程中,|k|值随着应力的逐渐减小而增大。在1 kHz测试频率下复合薄膜的力敏灵敏度高于50 kHz。相同测试条件下,厚度为200μm的复合薄膜的力敏灵敏性略优于150μm 的。在39.5~80℃温度范围内,随着温度的升高复合薄膜的灵敏度越高。 展开更多
关键词 FeCuNbSiB 粉体 丁基橡胶 阻抗 力敏特性
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薄膜体声波谐振器的力敏特性研究(英文) 被引量:1
3
作者 何婉婧 高杨 +1 位作者 李君儒 黄振华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期97-102,共6页
薄膜体声波谐振器(FBAR)力传感器作为一种新型的谐振式传感器,力敏特性是其设计原理。以FBAR微加速度计为例研究了工作在纵波模式,采用具有纤锌矿结构的AlN作为压电薄膜的FBAR,施加应力载荷后,其弹性常数改变导致FBAR谐振频率偏移的力... 薄膜体声波谐振器(FBAR)力传感器作为一种新型的谐振式传感器,力敏特性是其设计原理。以FBAR微加速度计为例研究了工作在纵波模式,采用具有纤锌矿结构的AlN作为压电薄膜的FBAR,施加应力载荷后,其弹性常数改变导致FBAR谐振频率偏移的力敏特性。首先,采用有限元(FEA)静力学仿真,得到惯性力载荷作用下集成在硅微悬臂梁上的压电薄膜的应力分布;选取最大应力值作为载荷,基于第一性原理计算纤锌矿AlN的弹性系数与应力的关系式,预测惯性力载荷作用下AlN弹性系数的最大变化量。其次,采用谐响应分析,对比空载和不同惯性力载荷作用下FBAR微加速度计的谐振频率和偏移特性,预测FBAR微加速度计的加速度-谐振频率偏移特性。最后仿真分析得到:惯性力载荷作用下,FBAR微加速度计的谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数kHz/g;其加速度增量-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性度。 展开更多
关键词 微电子机械系统 薄膜体声波谐振器 力敏特性 谐振频率偏移
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负温下炭黑/硅橡胶导电复合薄膜力敏特性研究 被引量:1
4
作者 廖波 周国庆 王英杰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期720-724,共5页
对炭黑/硅橡胶导电复合薄膜试样进行了负温条件下的力敏特性试验研究。测试结果表明,薄膜试样在负温下(最低温度达到-35℃)仍具有优良的拉伸敏感特性。试样电阻随拉伸变形的增大而增大,电阻与应变(最大应变达到20%)之间具有良好的线性... 对炭黑/硅橡胶导电复合薄膜试样进行了负温条件下的力敏特性试验研究。测试结果表明,薄膜试样在负温下(最低温度达到-35℃)仍具有优良的拉伸敏感特性。试样电阻随拉伸变形的增大而增大,电阻与应变(最大应变达到20%)之间具有良好的线性关系。不同负温条件,复合薄膜试样表现出基本一致的力敏特性。炭黑含量越大,试样导电稳定性越好,但灵敏度相应有所降低。研究结果表明,薄膜元件可满足较低负温、较大应变下的拉伸变形测试,且线性度、稳定性都较好。 展开更多
关键词 炭黑 硅橡胶 力敏特性 薄膜元件 负温
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石英谐振器不同谐振频率的力敏特性研究
5
作者 贾瑞皋 冯冠平 《压电与声光》 CSCD 北大核心 1997年第6期385-388,共4页
圆形晶片厚度切变石英谐振器是常用的力敏谐振器。它有固定的设计谐波次数和谐振频率。文章介绍了以设计频率为三次谐波、5MHz的AT-切型谐振器为力敏元件的力传感器在不同电路中分别振动在基频、3次谐波、5次谐波和7次谐波四... 圆形晶片厚度切变石英谐振器是常用的力敏谐振器。它有固定的设计谐波次数和谐振频率。文章介绍了以设计频率为三次谐波、5MHz的AT-切型谐振器为力敏元件的力传感器在不同电路中分别振动在基频、3次谐波、5次谐波和7次谐波四个谐振频率,并对其力敏特性进行了实验研究。分析了用提高谐振频率的方法提高力灵敏度的可行性和局限性。根据石英谐振器振动在不同谐振频率时力灵敏度的温度特性,找到了温度变化时由力灵敏度温度系数造成的测量误差的消除方法,分析比较了这种方法和选取特定施力方位角消除上述误差的方法之间的差别和适用范围,并找到了在一定温度范围内可同时测量力(压力)和温度的石英传感器的设计原理。 展开更多
关键词 石英谐振器 力敏特性 误差 消除方法
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非晶态合金带圈力敏特性研究
6
作者 鲍丙豪 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1997年第8期19-21,共3页
对高频弱磁场激励下的非晶态合金带的应力磁效应进行了研究。研究结果表明具有大的应力敏感性的非晶带材料可用来制作力传感器。
关键词 非晶态合金 磁化率 力传感器 带圈 力敏特性
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低温下胶基导电复合材料力敏特性试验研究
7
作者 廖波 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期21-26,共6页
对炭黑/硅橡胶导电复合材料进行了低温条件下的力敏特性试验研究。测试结果表明,胶基导电复合材料在低温下仍具有优良的拉伸敏感性(最低温度达到-35℃)及压缩敏感特性。拉伸时,试样电阻随拉伸变形的增大而增大,电阻与应变(最大应变达到2... 对炭黑/硅橡胶导电复合材料进行了低温条件下的力敏特性试验研究。测试结果表明,胶基导电复合材料在低温下仍具有优良的拉伸敏感性(最低温度达到-35℃)及压缩敏感特性。拉伸时,试样电阻随拉伸变形的增大而增大,电阻与应变(最大应变达到20%)之间具有良好的线性关系;压缩时,试样电阻与压缩应力之间也表现出较好的线性关系。研究结果表明,胶基导电复合材料是较低负温下应变及应力测试的理想敏感元件,特别对于大变形测试具有明显优势。 展开更多
关键词 炭黑 硅橡胶 导电复合材料 力敏特性 低温
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纳米级FeNi粉体/SiR薄膜的制备及力敏特性研究 被引量:1
8
作者 赵辉 朱正吼 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期11098-11102,共5页
以60-100nm 的FeNi粉体为应力敏感元、硅橡胶为柔性基体,压制成型了粉体分布均匀、粉体含量30.6%(质量分数)、厚度200μm 的薄膜,在连续加载/卸载速度为0.1mm/min、测试频率1kHz条件下,研究了正应力和综合应力两种受力条件下薄膜的力... 以60-100nm 的FeNi粉体为应力敏感元、硅橡胶为柔性基体,压制成型了粉体分布均匀、粉体含量30.6%(质量分数)、厚度200μm 的薄膜,在连续加载/卸载速度为0.1mm/min、测试频率1kHz条件下,研究了正应力和综合应力两种受力条件下薄膜的力敏特性.研究结果表明,通过过渡溶剂液相混合方法可实现纳米级FeNi粉体在薄膜中均匀分布;在正应力条件下,加载过程中σ〈0.2 MPa时,薄膜的灵敏精度|k|值〉50,当σ 为0.2-0.4MPa,|k|值介于37-49之间,薄膜对〈0.2MPa的正应力敏感;当综合应力σ〈0.1MPa时,薄膜灵敏精度|k|值在60以上,薄膜对〈0.1MPa的综合应力敏感;在综合应力加载/卸载条件下,薄膜的弹性后效现象显著,导致力敏稳定性较差;在正应力条件下的力敏特性优于综合应力条件下的力敏特性. 展开更多
关键词 FeNi粉体 纳米级 液体硅橡胶 力敏特性
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多电极石英力敏谐振器的力敏特性及稳定性研究 被引量:3
9
作者 马博 田文杰 +2 位作者 赵庆江 陈福彬 雷欧 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第6期865-868,共4页
在分析石英晶片受力作用时晶片内应力分布的基础上,设计了一种多电极新型石英力敏谐振器及信号处理电路。在室温及大气状态下对设计的力敏谐振器同时进行激励时,各对电极对应的谐振器的力-频特性线性度及频率稳定性良好。将各谐振器的... 在分析石英晶片受力作用时晶片内应力分布的基础上,设计了一种多电极新型石英力敏谐振器及信号处理电路。在室温及大气状态下对设计的力敏谐振器同时进行激励时,各对电极对应的谐振器的力-频特性线性度及频率稳定性良好。将各谐振器的频率互作差频,再作叠加处理后,输出的频率信号的力-频系数达到2 951.8Hz/N,线性相关度为0.999 7,频率稳定性可达10-10数量级。 展开更多
关键词 多电极石英谐振器 力敏特性 频率稳定性
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炭黑/硅橡胶导电复合薄膜传感特性研究 被引量:14
10
作者 廖波 周国庆 王英杰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1101-1104,共4页
利用溶剂法工艺成功制作了炭黑/硅橡胶导电复合薄膜(厚度约0.1 mm),对其进行了拉伸、压缩及温度敏感性试验。测试结果表明,试样具有优良的拉-敏传感特性,随着拉伸变形的增大(应变达到25%)试样电阻不断增大,且电阻-应变之间具有较好的线... 利用溶剂法工艺成功制作了炭黑/硅橡胶导电复合薄膜(厚度约0.1 mm),对其进行了拉伸、压缩及温度敏感性试验。测试结果表明,试样具有优良的拉-敏传感特性,随着拉伸变形的增大(应变达到25%)试样电阻不断增大,且电阻-应变之间具有较好的线性关系。压缩过程中,随着压力的增大(压力达到30 MPa)试样电阻增大,两者同样具有较好的线性关系。温敏试验表明,试样电阻随温度的下降而降低,且趋势相似。研究结果表明,薄膜结构的炭黑/硅橡胶导电复合材料具有优良的传感特性。 展开更多
关键词 传感 炭黑 硅橡胶 力敏特性 热敏特性 薄膜元件
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伽马辐照对量子点嵌入式HEMT力敏结构的影响 被引量:1
11
作者 王瑞荣 郭浩 +2 位作者 唐军 刘金萍 刘丽双 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第10期21-23,共3页
辐射对空间通信系统中使用的传感器件的不利影响是需要重点考虑的问题,作为力学传感器件的核心部件,对力敏传感单元的抗辐照特性的研究就尤为重要。设计了一种InAs量子点(QD)嵌入式高电子迁移率晶体管(HEMT)力敏结构,通过^(60)Co-γ射线... 辐射对空间通信系统中使用的传感器件的不利影响是需要重点考虑的问题,作为力学传感器件的核心部件,对力敏传感单元的抗辐照特性的研究就尤为重要。设计了一种InAs量子点(QD)嵌入式高电子迁移率晶体管(HEMT)力敏结构,通过^(60)Co-γ射线对InAs QD-HEMT结构进行了不同剂量的辐照,并对辐照前后结构的电学特性、力敏特性进行了测试分析。实验结果表明:随着辐照剂量的增加,InAs QD-HEMT结构的电学特性发生退化,灵敏度不断降低。经过150 Mrad剂量辐照后InAs QD-HEMT结构的漏极电流降低了约21%,灵敏度降低了63.4%。结果表明:高剂量辐照后InAs QD-HEMT结构仍具有工作性能,为MEMS传感器应用于强辐照环境提供研究基础。 展开更多
关键词 伽马辐照 InAs量子点—高迁移率晶体管 力敏特性
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炭黑/硅橡胶复合材料力敏元件热、力敏感试验研究 被引量:1
12
作者 廖波 季雨坤 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1500-1504,共5页
在岩土力学与工程领域,大变形测试方法与技术亟待开发。前期研究发现,利用炭黑/硅橡胶导电复合材料研发的力敏元件具有较好的大变形敏感特性。根据研究需要,通过试验方法研究了这种大变形力敏元件的热、力敏感耦合特性。对制作的力敏元... 在岩土力学与工程领域,大变形测试方法与技术亟待开发。前期研究发现,利用炭黑/硅橡胶导电复合材料研发的力敏元件具有较好的大变形敏感特性。根据研究需要,通过试验方法研究了这种大变形力敏元件的热、力敏感耦合特性。对制作的力敏元件进行了两种加载试验,一是固定拉伸应变下温度循环试验;二是变应变下温度循环试验。试验结果表明,恒定应变下,试样电阻随温度循环而循环,且呈现出电阻松弛现象;应变与温度同时变化时,电阻的变化主要受应变影响,温度影响相对较弱。 展开更多
关键词 大变形 力敏元件 力敏特性 热敏特性 耦合试验
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WO_(3)/GF/PDMS力敏/电磁屏蔽结构的抗γ辐照研究
13
作者 刘金萍 王瑞荣 +3 位作者 李欣 郭浩 唐军 刘丽双 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第10期25-27,31,共4页
提出了一种既具有抗伽马(γ)辐照又具有电磁屏蔽性能的氧化钨(WO_(3))/石墨烯泡沫(GF)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合力敏结构。该结构以GF良好的三维多孔网状结构所形成的良好导电网络来实现电磁屏蔽。WO_(3)粉填充来实现γ辐照屏蔽。通过... 提出了一种既具有抗伽马(γ)辐照又具有电磁屏蔽性能的氧化钨(WO_(3))/石墨烯泡沫(GF)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合力敏结构。该结构以GF良好的三维多孔网状结构所形成的良好导电网络来实现电磁屏蔽。WO_(3)粉填充来实现γ辐照屏蔽。通过真空辅助法,将WO_(3)/PDMS溶液回填进入GF中制得。通过^(60)Co-γ射线对复合结构进行不同剂量的辐照,并对辐照前后复合结构的电磁屏蔽性能、电导率及力敏特性进行了测试分析。结果表明:所制备的复合结构随着辐照剂量的增加,依旧保持较好的电磁屏蔽效能、导电性和良好的重复性与稳定性。该复合力敏结构具有较好的γ屏蔽效果和电磁屏蔽性能,为柔性可穿戴器件应用于辐照及电磁辐射环境中提供了参考。 展开更多
关键词 Γ辐照 电磁屏蔽 力敏特性
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Actopaxin介导细胞应力传递的可视化研究
14
作者 曲曼榕 郝希龙 +4 位作者 Aziz Ur Rehman Aziz 张航与 张郑瑶 李娜 邵帅 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期96-96,共1页
目的Actopaxin是将细胞骨架肌动蛋白与局部黏着斑(focal adhesion,FAs)中重要结构蛋白paxillin相连的关键节点,极有可能参与进了力学信号在细胞外基质(extracellular matrix,ECM)与细胞骨架间的传递,可是由于缺少可靠工具,其在介导细胞... 目的Actopaxin是将细胞骨架肌动蛋白与局部黏着斑(focal adhesion,FAs)中重要结构蛋白paxillin相连的关键节点,极有可能参与进了力学信号在细胞外基质(extracellular matrix,ECM)与细胞骨架间的传递,可是由于缺少可靠工具,其在介导细胞应力传递中的作用机制仍不明确。方法基于荧光共振能量转移技术(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)构建能够可视化检测FAs与细胞骨架间应力传递的活细胞探针ASSA,改变ECM机械性质,观察U-2 OS骨肉瘤细胞中ASSA的响应;干扰actopaxin表达,结合实验室自主研发的paxillin应力探针Pax TS检测actopaxin在FAs内应力传递的作用。结果ASSA探针具有良好的定位特异性、多细胞通用性和力敏特性,能够通过观测FRET比率的变化实现细胞骨架与FAs之间应力传递的可视化检测。实验结果表明,应力在FAs与细胞骨架间借由actopaxin的传递过程与paxillin所受应力都对ECM硬度与组成成分具有敏感性,而paxillin内部应力对两因素的响应并不依赖于actopaxin。结论本研究证明细胞骨架与FAs之间借由actopaxin存在直接的应力传递。该传递过程受到ECM硬度及组成成分的双重调控,与细胞骨架而非FAs的关系更为密切。 展开更多
关键词 细胞骨架 可视化检测 力学信号 FRET 传递过程 机械性质 力敏特性 结构蛋白
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基于新型导电橡胶的三维力柔性阵列触觉传感器研究 被引量:10
15
作者 徐菲 葛运建 +2 位作者 双丰 丁俊香 李珊红 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1350-1356,共7页
针对目前多维阵列触觉传感器不能兼有柔韧性和测量多维力特征信息等难题,研究了一种基于导电橡胶的新型柔性三维力触觉传感器,通过检测橡胶的电阻变化来分析受力信息。该传感器的敏感单元采用"整体液体成型"的方法制作而成,... 针对目前多维阵列触觉传感器不能兼有柔韧性和测量多维力特征信息等难题,研究了一种基于导电橡胶的新型柔性三维力触觉传感器,通过检测橡胶的电阻变化来分析受力信息。该传感器的敏感单元采用"整体液体成型"的方法制作而成,操作简便,有利于触觉传感器的产品化。介绍了该传感器的基本结构及其工作原理,并对三维力的检测进行了仿真研究,结果表明该传感器能够实现对三维力信息的检测。 展开更多
关键词 触觉传感器 柔性 三维力 导电橡胶 力敏特性
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炭黑/硅橡胶导电敏感复合材料可重复性试验研究 被引量:7
16
作者 廖波 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1164-1168,共5页
利用溶剂法工艺制备了炭黑/硅橡胶导电复合材料,对其进行了拉伸及压缩敏感试验,研究其可重复性。拉伸试验结果表明,各配方试样电阻-拉伸应变曲线均具有较好的可重复性(最大应变达到24%左右);C4与C6试样的可重复性略差于C8~C18试... 利用溶剂法工艺制备了炭黑/硅橡胶导电复合材料,对其进行了拉伸及压缩敏感试验,研究其可重复性。拉伸试验结果表明,各配方试样电阻-拉伸应变曲线均具有较好的可重复性(最大应变达到24%左右);C4与C6试样的可重复性略差于C8~C18试样,这主要是由于炭黑含量小于6%时,复合材料内部导电网络不太稳定造成的。压缩试验结果表明,复合材料的压阻敏感性也具有一定的可重复性(最大压力达到15 MPa左右)。总体看来,炭黑/硅橡胶复合材料的拉伸及压缩敏感性在较大拉伸应变及压应力范围内都具有较好的可重复性及线性度,满足开发传感器的基本性能要求。 展开更多
关键词 炭黑 硅橡胶 敏感材料 力敏特性 可重复性
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