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一种高精度光纤光栅振动传感器设计
1
作者 胡崇阳 杨延宁 白浪 《科技创新与应用》 2025年第7期123-126,共4页
为提升光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)振动传感器的灵敏度和响应频率,该文提出一种小体积FBG振动传感器并进行仿真分析及实验验证。首先,采用模块化结构,将质量块使用螺丝固定在两片横梁中间;其次,推导传感器谐振频率和灵敏... 为提升光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)振动传感器的灵敏度和响应频率,该文提出一种小体积FBG振动传感器并进行仿真分析及实验验证。首先,采用模块化结构,将质量块使用螺丝固定在两片横梁中间;其次,推导传感器谐振频率和灵敏度表达式;接着,使用仿真软件COMSOL和搭建实验验证传感器性能。结果表明,传感器平均灵敏度为100.68 pm/g,谐振频率为270 Hz,适用于0~180 Hz的振动信号的测量。该结构的FBG振动传感器体积小、性能高、成本低、适用性强,在工程实践中可以被广泛应用。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 振动传感器 模块化设计 频率 灵敏度
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基于FBG的微小型三轴振动传感器研究 被引量：4
2
作者 唐翔 吴俊 +2 位作者 黎琪慧 辛璟焘 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期197-205,共9页
为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、... 为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、结构设计也更为灵活,缩短了传感器结构的优化迭代周期。通过理论模型分析和有限元仿真,优化传感器结构参数,最终封装完成的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,质量约为24.26 g。最后进行实验测试和传感器性能分析。实验结果表明:该传感器的工作频段为0~1 200 Hz,在X、Y、Z轴方向的固有频率分别为1 850 Hz、1 770 Hz和1 860 Hz,三个轴向的灵敏度分别达到77.37 pm/g、80.73 pm/g和75.04 pm/g,横向抗干扰小于5%。该传感器满足航天振动测量轻量化、工作范围和灵敏度的应用需求,在遥感卫星微振动测量等领域具有重要应用前景。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 三轴振动传感器 微型化 高灵敏度
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铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器
3
作者 鲜中泽 辛璟焘 +2 位作者 黎琪慧 唐翔 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期242-250,共9页
针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先... 针对振动传感器工作频段与灵敏度相互制约的问题,设计了一种基于铰链互补结构的宽频段高灵敏度光纤光栅振动传感器。将两个“工作区”与谐振峰互补的振动传感单元进行组合,在保证高灵敏度测量的同时,扩展了传感器的工作频率范围。首先建立了传感单元的结构模型,通过力矩平衡方程,得出了影响传感器灵敏度和固有频率的因素,然后使用Ansys与SolidWorks联合仿真,优化了传感器结构参数,最后制作了传感器实物,搭建封装和测试系统完成封装和特性测试。实验结果表明:两个传感单元的谐振峰位于650Hz和925Hz,分别与传感单元2和传感单元1的“工作区”互补,将工作频率范围扩展到0~1500Hz,灵敏度优于410.4pm/g,测量分辨率为0.16mg。文中所设计的传感器具有灵敏度高、工作频段宽等优点,为微振动监测提供新的技术手段。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 振动传感器 高灵敏度 宽频段
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互易磁电振动传感器校准技术研究
4
作者 练翔坤 蔡晨光 +2 位作者 孔明 刘志华 吕思耀 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期1688-1694,共7页
提出一种无源伺服振动传感器的新的互易校准方法,该方法基于互易法校准的基本原理,根据无源伺服振动传感器的双线圈特性划分成被校传感器和互易传感器,通过建立振动微分方程,分析2个传感器的灵敏度比值、灵敏度乘积和互易校准系数的频... 提出一种无源伺服振动传感器的新的互易校准方法,该方法基于互易法校准的基本原理,根据无源伺服振动传感器的双线圈特性划分成被校传感器和互易传感器,通过建立振动微分方程,分析2个传感器的灵敏度比值、灵敏度乘积和互易校准系数的频率响应特性,最终提出对应的校准方法。基于该方法,进行2次实验测量,得到灵敏度比值和灵敏度乘积,结合互易校准系数,实现了无源伺服振动传感器的校准。并与激光干涉法进行了实验对比,实验结果表明:在频率1~100 Hz,2个传感器的校准结果相对误差均不超过1%。 展开更多
关键词 振动测量 磁电式振动传感器 互易法 无源伺服传感器 现场校准
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基于振动传感器的滤棒成型机状态监测系统设计
5
作者 王强 刘和平 巩军 《科技创新与应用》 2024年第17期117-120,共4页
为提高滤棒成型机维修维护水平,该监测系统采用基于IO-link总线的振动传感器对设备高速运转部件进行振动监测,并结合电机电流和设备温度的监测进行实时的分析,判定故障位置及原因,并预测各部件技术状态。经过近一年的测试,系统能实现“... 为提高滤棒成型机维修维护水平,该监测系统采用基于IO-link总线的振动传感器对设备高速运转部件进行振动监测,并结合电机电流和设备温度的监测进行实时的分析,判定故障位置及原因,并预测各部件技术状态。经过近一年的测试,系统能实现“治病于未然”,提高维修的准确性和保养的科学性,保障设备的正常运行。 展开更多
关键词 振动传感器 状态监测 可编程逻辑控制器 物联网 滤棒成型机
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多模与Sagnac复合干涉型振动传感器
6
作者 田野 黎键 +3 位作者 杨光 赵敏 陈海艳 王晓航 《油气田地面工程》 2024年第10期75-80,共6页
传统光纤振动传感器可测量的振动频率范围有限,为进一步提高光纤振动传感器的频率识别能力,利用多模光纤(MMF)耦合器构建萨格纳克(Sagnac)干涉仪,将多模干涉与Sagnac干涉相结合,提出了基于多模干涉的可测量振动频率的新型Sagnac干涉型... 传统光纤振动传感器可测量的振动频率范围有限,为进一步提高光纤振动传感器的频率识别能力,利用多模光纤(MMF)耦合器构建萨格纳克(Sagnac)干涉仪,将多模干涉与Sagnac干涉相结合,提出了基于多模干涉的可测量振动频率的新型Sagnac干涉型振动传感器结构。利用105μm和62.5μm芯径的MMF分别制作分光比为1∶1的多模光纤耦合器,并用其构建Sagnac环。为了对比分析,利用MMF分别制作了单模-多模-单模(SMS)干涉结构及马赫增德尔干涉结构的传感器。通过大量实验对几种类型的振动传感器在振动频率检测范围、振动频率检测准确度和振动信号幅值等方面进行了详细的对比研究。研究结果表明:基于105μm芯径阶跃折射率分布MMF的Sagnac干涉结构在0.3~20 kHz的频率范围内,获得了频谱主级峰和次级峰强度差大于20 dB的频率识别效果,可测频率范围宽,主次级峰强度差大,对低频振动更灵敏,且频率偏差在Hz量级,在几种对比结构中振动测试性能最好,为振动检测的研究提供了一种新方案。 展开更多
关键词 振动传感器 频率测量 萨格纳克干涉仪 多模干涉 光纤耦合器
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PVDF压电薄膜振动传感器及其信号处理系统 被引量：28
7
作者 王代华 周德高 +1 位作者 刘建胜 黄尚廉 《压电与声光》 CSCD 北大核心 1999年第2期122-126,共5页
建立了测量振动的ＰＶＤＦ压电薄膜敏感元件的等效模型与传感方程，介绍了测量信号处理系统的结构、功能和用于机敏柔性梁上的实验结果，并给出了与加速度传感器测量结果的比较。
关键词 PVDF压电薄膜 振动传感器 信号处理 结构
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高灵敏抗冲击光纤光栅微振动传感器 被引量：15
8
作者 张发祥 吕京生 +4 位作者 姜邵栋 胡宾鑫 张晓磊 孙志慧 王昌 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期61-66,共6页
针对高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器的抗冲击可靠性,设计了一种具有限振结构的双悬臂梁型FBG振动传感器,理论分析了结构参数与灵敏度和振动位移的关系,进行了结构优化,确定了限振幅度。制作了限振幅度约为90μm的传感器样品,... 针对高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器的抗冲击可靠性,设计了一种具有限振结构的双悬臂梁型FBG振动传感器,理论分析了结构参数与灵敏度和振动位移的关系,进行了结构优化,确定了限振幅度。制作了限振幅度约为90μm的传感器样品,对传感器的加速度灵敏、频率响应、抗冲击性能进行了测试,结果表明,传感器的加速度灵敏度达到525 pm/g,谐振频率约为66 Hz,传感器经过50 g反复冲击,频响特性具有良好重复性,表明传感器具有较高的可靠性。 展开更多
关键词 光纤传感器 光纤布拉格光栅 振动传感器 高灵敏 抗冲击
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矿用本安型振动传感器的研制 被引量：14
9
作者 杨健健 薛光辉 +2 位作者 赵国瑞 吴思遥 吴淼 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第2期71-74,共4页
针对目前煤矿井下设备振动加速度信号获取困难的问题,研究了矿用本安型振动传感器的研制方法,选用内装集成电路放大器IC的振动加速度传感器,通过矿用阻燃电缆连接信号调理模块,由21 V本安电源为信号调理模块供电,设计信号调理板的本安... 针对目前煤矿井下设备振动加速度信号获取困难的问题,研究了矿用本安型振动传感器的研制方法,选用内装集成电路放大器IC的振动加速度传感器,通过矿用阻燃电缆连接信号调理模块,由21 V本安电源为信号调理模块供电,设计信号调理板的本安供电调理模块,为振动加速度传感器供电,并实现振动信号的调理功能。该仪器在本安试验中测得的本安参数分别为:本安电压DC21 V,本安电流65 mA,本安电容和本安电感均为0。通过对标准振动信号(频率159.2 Hz)进行采集测试,结果表明,该矿用本安型振动传感器研制方案可行。 展开更多
关键词 煤矿井下 本安型设备 测振 振动传感器 调理电路
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用磁电式速度计实现超低频振动传感器的研究 被引量：10
10
作者 范云霄 刘桦 +1 位作者 王农 周广信 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第3期41-43,共3页
提出了利用磁电式速度计实现超低频振动传感器的实用方法 ,通过串联式校正电路 ,在保持最佳阻尼的同时 ,使可测最低频率降至 0 .5Hz以下。对该超低频振动传感器的校正电路、工作原理。
关键词 超低频 校正电路 传递函数 磁电式速度计 振动传感器 振动频率
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大量程高灵敏度的光纤光栅低频振动传感器研究 被引量：11
11
作者 苏李 张晓彤 +4 位作者 吕沛桐 孙铭阳 王成虎 陈晨 张天瑜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第S02期314-320,共7页
针对低频振动检测的需求,研制了一种基于柔性铰链的光纤光栅(FBG)振动传感器,实现了在一定范围内对低频信号的高精度测量。根据传感器的理想结构模型,结合力矩平衡方程和拉格朗日方程给出了传感器的灵敏度和固有频率的计算方法,并采用AN... 针对低频振动检测的需求,研制了一种基于柔性铰链的光纤光栅(FBG)振动传感器,实现了在一定范围内对低频信号的高精度测量。根据传感器的理想结构模型,结合力矩平衡方程和拉格朗日方程给出了传感器的灵敏度和固有频率的计算方法,并采用ANSYS软件对传感器的结构进行有限元分析,得到了一阶谐振频率为92.457 Hz。通过性能测试试验,传感器在0.5~55 Hz这个频率范围内平坦度好,固有频率为91 Hz,与有限元分析结果一致,灵敏度为1.94 nm/g,线性度为99.99%。其纵向灵敏度远优于横向灵敏度,具备较强的横向抗干扰能力。 展开更多
关键词 振动传感器 FBG 柔性铰链 高灵敏度 大量程
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超低频振动传感器的研究 被引量：5
12
作者 范云霄 于涛 +1 位作者 刘桦 赵永军 《工矿自动化》 北大核心 2002年第4期8-10,共3页
提出了利用磁电式速度计实现超低频振动传感器的实用方法 ,通过串联式校正电路 ,在保持最佳阻尼的同时 ,使可测最低频率降至 0 .6Hz以下。对该超低频振动传感器的校正电路、工作原理、传递函数以及校正前、后输出特性的差异进行了系统... 提出了利用磁电式速度计实现超低频振动传感器的实用方法 ,通过串联式校正电路 ,在保持最佳阻尼的同时 ,使可测最低频率降至 0 .6Hz以下。对该超低频振动传感器的校正电路、工作原理、传递函数以及校正前、后输出特性的差异进行了系统的分析与阐述。 展开更多
关键词 振动传感器 超低频 校正电路 传递函数 磁电式速度计
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双M-Z型光纤微振动传感器光波随机偏振分析 被引量：3
13
作者 蓝天 张春熹 +2 位作者 李立京 罗光明 李琛 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第5期541-543,共3页
对应用于分布式微振动传感的双M-Z型光纤传感器进行偏振分析,阐明光波偏振态随机变化导致时间差振动定位方法失效的原因。分析表明,光波偏振态随机变化引起两干涉输出的幅值波动,同时在两干涉输出间引入取值范围是-π~π的相位差,可使双... 对应用于分布式微振动传感的双M-Z型光纤传感器进行偏振分析,阐明光波偏振态随机变化导致时间差振动定位方法失效的原因。分析表明,光波偏振态随机变化引起两干涉输出的幅值波动,同时在两干涉输出间引入取值范围是-π~π的相位差,可使双M-Z型光纤传感器处于两个不同的工作点,造成同一相位调制产生两个不相关的干涉输出,导致基于信号相关的时间差振动定位方法失效。光路实验验证了理论分析的结果。 展开更多
关键词 光纤振动传感器 双M-Z干涉仪 偏振 时间差定位
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基于大阻尼比的双输出振动传感器 被引量：2
14
作者 杨立志 杨学山 +2 位作者 匙庆磊 王南 杨秋格 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期25-29,共5页
介绍了基于大阻尼比的双输出振动传感器的结构原理和技术性能。将电容传感和大阻尼比动圈传感技术相结合,在一个振动传感器上实现了可同时测量加速度和速度两种振动参量。利用大阻尼比动圈换能技术拓宽了传感器的频率特性和扩大了测量量... 介绍了基于大阻尼比的双输出振动传感器的结构原理和技术性能。将电容传感和大阻尼比动圈传感技术相结合,在一个振动传感器上实现了可同时测量加速度和速度两种振动参量。利用大阻尼比动圈换能技术拓宽了传感器的频率特性和扩大了测量量程,且两种传感输出具有相同的幅频特性和相位特性。给出了系统运动方程,导出了振动传感器测量振动加速度和速度两种参量的频率特性和灵敏度。用此技术研制的双输出传感器可用于土木水利工程的低频和超低频振动测量,为工程振动测量提供了一种新仪器。也可用于强地震观测,弥补了单一强震加速度观测的不足,超低频强震速度测量可获取更加丰富地震信息。 展开更多
关键词 大阻尼比 电容传感 动圈传感 双输出 振动传感器
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基于波导调制器的全保偏光纤微振动传感器 被引量：6
15
作者 俞本立 徐长春 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期118-121,共4页
为了解决干涉型光纤传感器中光源频率调制深度与干涉仪光程差的相关性,以及压电陶瓷(PZT)调制的高频限制和非线性效应,设计了全保偏光纤马赫一泽德干涉仪结构,引入保偏光纤波导相位调制器替代常见的光源调制及PZT调制,采用低噪声单频保... 为了解决干涉型光纤传感器中光源频率调制深度与干涉仪光程差的相关性,以及压电陶瓷(PZT)调制的高频限制和非线性效应,设计了全保偏光纤马赫一泽德干涉仪结构,引入保偏光纤波导相位调制器替代常见的光源调制及PZT调制,采用低噪声单频保偏光纤激光器作为光源,通过相位载波零差解调方法,实现了微振动信号的保真拾取．通过波导调制器的引入,增加了系统的灵活性和频响范围,并使灵敏度达到了10-5rad／Hz1/2量级。 展开更多
关键词 纤维与波导光学 振动传感器 波导调制器 PZT 光源调制
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振动传感器横向灵敏度校准数据处理方法 被引量：4
16
作者 杨健 张晓琦 王建康 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2003年第3期77-79,93,共4页
分析了振动传感器横向灵敏度校准原理及引起校准误差的主要原因 ,研制了以单片机为控制核心的数据处理系统 .该系统可自动完成加速度传感器校准数据的采集、处理、运算、显示和打印等功能 ,最大限度地减小了X ,Y ,Z加速度计取数时间延... 分析了振动传感器横向灵敏度校准原理及引起校准误差的主要原因 ,研制了以单片机为控制核心的数据处理系统 .该系统可自动完成加速度传感器校准数据的采集、处理、运算、显示和打印等功能 ,最大限度地减小了X ,Y ,Z加速度计取数时间延迟造成的误差 ,消除了人工读数误差 ,提高了数据处理的精度 .利用数据处理系统对丹麦B&K公司生产的 4 384型加速度计校准 ,进行软、硬件功能的综合调试 ,自动校准结果为Tmax=1 .0 5% ,θmin=1 5.3° ,接近出厂标定值Tmax=1 .0 0 % ,θmin=1 5.0° . 展开更多
关键词 单片机 振动传感器 横向灵敏度校准 数据处理
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基于振动传感器的掘进机故障监测系统 被引量：9
17
作者 童敏明 吴轲 《煤矿机械》 北大核心 2010年第5期241-243,共3页
采用振动传感器,以单片机为核心设计了掘进机故障监测系统,对掘进机截割头主轴、传动齿轮箱和行走等部件状态进行监测,分析掘进机机械部件的故障信息,建立反向推理为主,辅以正向推理的故障分析系统,为煤矿掘进机的安全运行提供了保障。
关键词 振动传感器 掘进机 监测系统 故障诊断
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基于M-Z干涉原理的定位式光纤振动传感器 被引量：20
18
作者 周正仙 肖石林 仝芳轩 《光通信研究》 北大核心 2009年第5期67-70,共4页
文章基于M-Z(Mach-Zehnder)干涉原理,提出了一种新型光纤振动传感器方案,该传感器能判断振动事件发生的位置。仿真分析研究了该定位式传感器的信号处理技术,通过增大信号的带宽、延长信号的持续时间、增大信噪比和改善定位算法,实现了... 文章基于M-Z(Mach-Zehnder)干涉原理,提出了一种新型光纤振动传感器方案,该传感器能判断振动事件发生的位置。仿真分析研究了该定位式传感器的信号处理技术,通过增大信号的带宽、延长信号的持续时间、增大信噪比和改善定位算法,实现了较好的定位性能,验证了该定位式光纤振动传感器方案的可行性。 展开更多
关键词 光纤振动传感器 定位 M-Z干涉 时延
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基于光纤振动传感器与FPGA的石油管道安防系统 被引量：8
19
作者 张晖 吕宏伟 +1 位作者 冯进良 才存良 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2016年第3期116-119,共4页
针对石油管道铺设于土壤中发生泄漏难以检测的问题,结合光纤振动传感器高灵敏度与FPGA高扫描速度的特点,设计了基于FPGA和光纤振动传感器的石油管道安防系统。首先采用光纤传感器检测故障点振动,再通过计算由振动调制的信号传到两端基... 针对石油管道铺设于土壤中发生泄漏难以检测的问题,结合光纤振动传感器高灵敏度与FPGA高扫描速度的特点,设计了基于FPGA和光纤振动传感器的石油管道安防系统。首先采用光纤传感器检测故障点振动,再通过计算由振动调制的信号传到两端基站的时间差确定管道泄漏点。系统采用雷达辐射信号分选算法在FPGA中实现信号的筛选,采用授时精度高达15ns的U-blox授时芯片保证不同基站的时间一致,采用"双基站源-双向定位"方式有效平均定位误差。结果表明,系统可对5.5km范围内管道的泄漏事件进行有效报警定位,定位误差在30mm范围内。 展开更多
关键词 光纤振动传感器 FPGA 双基站源-双向定位
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体硅工艺微振动传感器的研制 被引量：1
20
作者 霍明学 曲凤秋 +4 位作者 王喜莲 刘晓为 陈强 陈伟平 张宏华 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1092-1094,共3页
体硅工艺微振动传感器与表面工艺微振动传感器相比,具有灵敏度高、噪声低等优点.本文研制的体硅工艺微振动传感器,其敏感单元为叉指电极结构,弹性梁采用新颖的多级折梁结构.利用硅深槽刻蚀技术(ICP)制作微振动传感器,ICP的最大刻蚀深度... 体硅工艺微振动传感器与表面工艺微振动传感器相比,具有灵敏度高、噪声低等优点.本文研制的体硅工艺微振动传感器,其敏感单元为叉指电极结构,弹性梁采用新颖的多级折梁结构.利用硅深槽刻蚀技术(ICP)制作微振动传感器,ICP的最大刻蚀深度可达400μm,最小线条宽度小于1μm.传感器的灵敏度可达56 8fF/g,测量范围-5g～5g,抗过载能力高于1000g,共振频率为2 5kHz. 展开更多
关键词 体硅工艺 微振动传感器 多级折梁 ICP 硅深槽刻蚀技术 机械灵敏度
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