MEMS红外热电堆传感器芯片结构优化研究 被引量：1

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作者 钱松松 林振衡 +2 位作者 谢海鹤 胡兆坤 聂泳忠 《激光与红外》 北大核心 2025年第5期724-730,共7页

针对传统四端梁结构的MEMS红外热电堆传感器芯片表面浪费大,导致器件占空比低、性能较低,提出了一种改进型四端梁结构。该结构通过将吸收层与热电偶层分层布置和将热电偶条沿芯片正方形边长垂直排布,优化芯片机构设计,从而有效地增大热... 针对传统四端梁结构的MEMS红外热电堆传感器芯片表面浪费大,导致器件占空比低、性能较低,提出了一种改进型四端梁结构。该结构通过将吸收层与热电偶层分层布置和将热电偶条沿芯片正方形边长垂直排布,优化芯片机构设计,从而有效地增大热电堆的吸收区面积,提高器件占空比。通过应用COMSOL软件仿真分析比较了两种结构的温度分布和电压分布情况。对流片后的样品开展测试,测试结果表明:新型四端梁结构芯片的响应率、探测率等关键性能参数较传统四端梁结构均有较大提升,该结论与仿真结论相吻合。 展开更多

关键词 热电堆红外传感器 四端梁结构 COMSOL仿真 结构优化

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基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器设计

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作者 谢宇浩 吕丝旭 张志强 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1109-1113,共5页

提出了一种基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器,避免了使用特殊的滤光片进行封装,从而降低了传感器的体积。在设计上,采用超材料吸波结构将待测目标辐射的红外光选择性吸收,并将光能转化为热。通过利用时域有限差分方法研究... 提出了一种基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器,避免了使用特殊的滤光片进行封装,从而降低了传感器的体积。在设计上,采用超材料吸波结构将待测目标辐射的红外光选择性吸收,并将光能转化为热。通过利用时域有限差分方法研究了超材料吸波结构的结构参数与红外吸收光谱和吸收率之间的关系,并优化出用于检测人体红外辐射的超材料吸波结构尺寸。结果表明,当红外光波长范围为9.5μm~10.5μm时,该传感器的红外吸收率优于0.38,其中在波长为9.989μm处出现红外吸收峰,其最大吸收值为0.997。由超材料吸波结构产生的热量传递到其下方的热电堆,通过多物理场仿真可得热电堆的热端和冷端的温差为0.046 K,进而转化为输出电压,从而验证了整体设计的有效性。 展开更多

关键词 红外温度传感器 超材料吸波结构 热电堆 MEMS

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MEMS热电堆传感器的红外探测系统 被引量：7

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作者 王司东 徐德辉 +2 位作者 熊斌 王岳鹏 刘华巍 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第2期107-109,113,共4页

为了实现远距离红外目标的运动和静止状态的识别,设计了基于热电堆红外传感器的红外探测系统,系统包括梯析(GRIN)透镜、微系统(MEMS)热电堆传感器、信号调理电路、数据采集电路和识别算法。探测结果表明:在相同光路系统的情况下,探测系... 为了实现远距离红外目标的运动和静止状态的识别,设计了基于热电堆红外传感器的红外探测系统,系统包括梯析(GRIN)透镜、微系统(MEMS)热电堆传感器、信号调理电路、数据采集电路和识别算法。探测结果表明:在相同光路系统的情况下,探测系统实现了比热释电系统更远的探测距离,实现了动态目标和静态目标的识别,并基于探测目标温度、辐射面积的区别,实现了人、车辆和其他红外目标的分类识别,可为红外目标的探测识别提供一种新的解决方案。 展开更多

关键词 热电堆传感器 红外探测 静态识别 分类识别

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CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器阵列研究

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作者 徐德辉 熊斌 王跃林 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1043-1047,1107,共6页

通过设计2种不同微机械热电堆红外探测器阵列结构,对微机械热电堆红外探测器阵列性能进行研究.阵列器件采用二维的面阵列结构,单元探测器分别以串联和并联2种方式分别组成阵列,微机械热电堆的热电偶材料采用N型多晶硅和铝,结构支撑膜为... 通过设计2种不同微机械热电堆红外探测器阵列结构,对微机械热电堆红外探测器阵列性能进行研究.阵列器件采用二维的面阵列结构,单元探测器分别以串联和并联2种方式分别组成阵列,微机械热电堆的热电偶材料采用N型多晶硅和铝,结构支撑膜为氧化硅-氮化硅-氧化硅复合介质膜,悬浮绝热结构通过前端XeF2干法各向同性硅腐蚀工艺制作.采用XeF2干法工艺对器件进行最终释放,器件成品率得到了很大的提高;热电堆的材料及制造工艺都与标准CMOS技术完全兼容,降低了器件的制作成本,并且能够适用于器件的批量生产.试验结果表明:并联方式的阵列可以实现红外探测并行扫描的功能,串联的阵列则可以进一步提高红外探测器的输出电压及探测率,但不能提高器件的响应率. 展开更多

关键词 微机械热电堆 红外探测器 探测器阵列 CMOS兼容

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基于MEMS热电堆传感器的高温测量技术 被引量：2

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作者 邹令敏 郝晓剑 周汉昌 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第9期19-21,共3页

为了拓宽MEMS热电堆传感器的温度测量范围，实现高温测量，根据MEMS热电堆传感器的原理，设计完成了A2TPMB34型MEMS热电堆传感器静态与动态标定装置，通过试验得到标定结果；同时，提供了基于MEMS热电堆传感器实现瞬态高温测试的技术方... 为了拓宽MEMS热电堆传感器的温度测量范围，实现高温测量，根据MEMS热电堆传感器的原理，设计完成了A2TPMB34型MEMS热电堆传感器静态与动态标定装置，通过试验得到标定结果；同时，提供了基于MEMS热电堆传感器实现瞬态高温测试的技术方案和实现手段，并对其关键部分一红外衰减片性能进行了分析和讨论。 展开更多

关键词 瞬态高温 MEMS热电堆传感器 静态与动态标定 高温测试系统 红外衰减片

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基于红外传感器的高压开关柜温度实时监测网络的研制 被引量：76

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作者 张艳 田竞 +1 位作者 叶逢春 路灿 《高压电器》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期91-94,共4页

利用红外测温技术,以热电堆传感器为测温元件,研制针对高压开关柜的温度实时监测网络。简单介绍了网络的总体结构和基本功能,并提出了软硬件的具体实现以及温度标定算法。

关键词 高压开关柜 热电堆传感器 红外测温 监测网络

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微机械红外热电堆探测器 被引量：10

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作者 徐峥谊 熊斌 +1 位作者 王翊 王跃林 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期539-542,共4页

阐述了微机械红外热电堆探测器的工作机理以及主要结构 ,并用微机械工艺制作得到 4× 4的探测器阵列 ,该制作工艺与标准IC工艺兼容。在获得的探测器阵列中 ,热电堆支撑结构为氧化硅与氮化硅的介质复合膜 ,热电偶材料采用多晶硅与金... 阐述了微机械红外热电堆探测器的工作机理以及主要结构 ,并用微机械工艺制作得到 4× 4的探测器阵列 ,该制作工艺与标准IC工艺兼容。在获得的探测器阵列中 ,热电堆支撑结构为氧化硅与氮化硅的介质复合膜 ,热电偶材料采用多晶硅与金属。实验得到的芯片尺寸为 8.5mm× 7.0mm。 展开更多

关键词 微电子机械系统 红外热电堆 阵列 红外辐射 探测器

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新型多波长红外同步粉尘、气体浓度传感器 被引量：2

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作者 张曦雯 李立京 +1 位作者 梁生 张春熹 《红外技术》 CSCD 北大核心 2009年第1期35-38,共4页

基于粉尘和气体对红外光散射和吸收导致的衰减作用原理,提出了一种可以同步测量粉尘和气体浓度的新型多波长红外传感器设计方案。将不同粒径的粉尘和不同种类的气体作为不同介质,建立多个波长红外光与多种介质的衰减方程组,测量各介质... 基于粉尘和气体对红外光散射和吸收导致的衰减作用原理,提出了一种可以同步测量粉尘和气体浓度的新型多波长红外传感器设计方案。将不同粒径的粉尘和不同种类的气体作为不同介质,建立多个波长红外光与多种介质的衰减方程组,测量各介质对若干不同波长红外光波的衰减,从而通过计算得到不同待测介质的浓度。传感器结构采用多路对不同波长敏感的探测器,复用一个宽谱红外光源,降低了多种粉尘、气体同时测量的硬件成本。在实验室条件下通过模拟试验对设计方案进行了原理验证,试验结果验证了粉尘和气体同时测量的可行性。提出的多种粉尘和气体同步测量的多波长红外传感器设计方案对于拓宽多波长红外传感技术的应用,特别是煤矿生产的安全监测具有重要意义。 展开更多

关键词 红外光衰减 多波长传感器 粉尘浓度 气体浓度 红外光源 热电堆探测器

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一种基于悬浮吸收层的双层结构的热电堆红外探测器(英文)

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作者 陈媛婧 毛海央 +4 位作者 谭秋林 薛晨阳 欧文 陈大鹏 熊继军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期730-735,共6页

提出一种新颖红外传感器,这种传感器采用悬浮吸收层的双层结构的优势,来实现相对小尺寸下的高探测性能。双层结构采用2种牺牲层材料,分别为聚酰亚胺牺牲层和预埋在热偶条和沉底之间的多晶硅材料。仿真结果证明了该种结构的探测率、响应... 提出一种新颖红外传感器,这种传感器采用悬浮吸收层的双层结构的优势,来实现相对小尺寸下的高探测性能。双层结构采用2种牺牲层材料,分别为聚酰亚胺牺牲层和预埋在热偶条和沉底之间的多晶硅材料。仿真结果证明了该种结构的探测率、响应率和响应时间分别达到2.85×108cm Hz(1/2)/W、1 800 V/W和6 ms。本文给出了该种热电堆红外探测器高度兼容于CMOS工艺的制备流程,使器件的高效量产和低成本生产成为可能。 展开更多

关键词 红外探测器 双层结构 热电堆 吸收层 悬浮 红外传感器 多晶硅材料 CMOS工艺

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基于红外及脉动热流的壁面喷气诱导转捩试验研究

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作者 曾炜一 徐洋 +3 位作者 乐嘉陵 杨凯 解福田 巢根明 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第8期96-105,共10页

针对前体压缩面喷气诱导转捩试验难以控制喷注压力、壁温高于传统脉动压力传感器工作温度上限的问题,提出了一种结合红外热图与脉动热流数据的喷气诱导转捩的试验方法。首先,首次结合红外与原子层热电堆测试方法,从频域和时域角度研究... 针对前体压缩面喷气诱导转捩试验难以控制喷注压力、壁温高于传统脉动压力传感器工作温度上限的问题,提出了一种结合红外热图与脉动热流数据的喷气诱导转捩的试验方法。首先,首次结合红外与原子层热电堆测试方法,从频域和时域角度研究了类飞行器前体模型的转捩诱导问题;其次,设计了基于高压储存-底压喷注的0.5 mm孔径的微喷流试验方案,开展了基于喷流喷注压比/喷注介质等多干扰因素的转捩诱导风洞试验;最后,针对前体压缩面转捩阵面不规则不易定量评估问题,提出了基于平均转捩起始位置及平均临界雷诺数的转捩评估方法。试验结果表明:随着喷注压比从40增加到200,平均转捩起始位置前移10%;当喷注流量和喷注压比相同时,平均转捩起始位置随喷注介质分子量增加前移。此次试验不仅理清了喷注压比、喷注介质等参量对促进转捩效果的影响,还完善了转捩试验分析时的测试手段,为后续转捩机制研究提供了参考。 展开更多

关键词 红外热图 原子层热电堆传感器 微喷流 转捩

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用于汽车尾气监测的新型气体浓度传感器系统 被引量：1

11

作者 黄琦兰 王海棠 刘尚 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第12期4-5,25,共3页

针对汽车尾气新的排放标准和检定方法的实施,设计了用于汽车尾气监测的热电堆传感器系统。采用导电不定型碳多层镀膜技术的电调制红外光源,使其调制频率最高可以达到100 Hz.对传统气室结构进行了优化设计,使气室与外支撑分离,降低了外... 针对汽车尾气新的排放标准和检定方法的实施,设计了用于汽车尾气监测的热电堆传感器系统。采用导电不定型碳多层镀膜技术的电调制红外光源,使其调制频率最高可以达到100 Hz.对传统气室结构进行了优化设计,使气室与外支撑分离,降低了外界环境的影响。实现了当红外光照射到吸收窗时,在输出引脚上产生与入射光功率成正比的输出信号电压,-3 dB衰减频率大约为10 Hz.实验结果表明:该气体浓度传感器系统满足汽车尾气中CO、CO2、HC监测的要求。 展开更多

关键词 尾气监测 热电堆传感器 红外吸收 朗伯-比尔吸收定律

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低分辨率红外感知系统的人体行为数据增强 被引量：4

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作者 高闻霈 杨波 闵琳孜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期163-171,共9页

针对目前公开的人体行为红外数据集较少的问题,本文设计了基于生成对抗网络和基于3D人体红外模型的两种数据增强方法,以快速扩充现有的红外人体行为数据集。搭建了改进的生成网络模型AC-WGAN并添加了网络优化策略,以生成高质量的红外热... 针对目前公开的人体行为红外数据集较少的问题,本文设计了基于生成对抗网络和基于3D人体红外模型的两种数据增强方法,以快速扩充现有的红外人体行为数据集。搭建了改进的生成网络模型AC-WGAN并添加了网络优化策略,以生成高质量的红外热图;利用Unity 3D引擎搭建表征红外特征及运动信息的人体模型,模拟红外阵列传感器成像原理,实现了给定人体模型及传感器方位信息便能自动生成大量且多样化数据的功能。基于数据增强后的数据集训练和测试卷积神经网络,实验结果表明,网络对不同行为的感知准确度达到80%以上,且显著提高了网络对陌生数据的识别能力,所设计的数据增强方法对于扩充人体行为红外数据集有效。 展开更多

关键词 红外热电堆阵列传感器 红外数据增强 红外人体模型 生成对抗网络 人体行为感知

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基于NDIR法汽车尾气分析仪的设计与实现 被引量：6

13

作者 王海棠 黄琦兰 刘尚 《天津工业大学学报》 CAS 2006年第6期48-50,53,共4页

为实现汽车尾气中CO、CO2、HC的定量测量,分析了ND IR(non-d ispersive infrared,非分光红外)实现测量气体浓度的工作过程.在此基础上构建了测量系统,给出了实际应用中硬件电路和软件程序的实现思路.经实际取样尾气测量实验证明,该方法... 为实现汽车尾气中CO、CO2、HC的定量测量,分析了ND IR(non-d ispersive infrared,非分光红外)实现测量气体浓度的工作过程.在此基础上构建了测量系统,给出了实际应用中硬件电路和软件程序的实现思路.经实际取样尾气测量实验证明,该方法测量准确、精度较高,且成本降低. 展开更多

关键词 非分光红外技术 汽车尾气分析仪 热电堆传感器 自动控制

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幼儿遗落校车安全事故预警技术研究与系统设计 被引量：3

14

作者 刘勇军 彭华 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第2期116-121,共6页

针对夏天幼儿被遗落在校车上,造成死亡的重大安全事故屡有发生问题,提出了对校车进行幼儿遗落检测、报警的预防方法。利用红外热电堆阵列传感器测量车内温度场,与车内环境温度进行比较,辅以薄膜开关判断是否有幼儿遗落;利用GSM技术将幼... 针对夏天幼儿被遗落在校车上,造成死亡的重大安全事故屡有发生问题,提出了对校车进行幼儿遗落检测、报警的预防方法。利用红外热电堆阵列传感器测量车内温度场,与车内环境温度进行比较,辅以薄膜开关判断是否有幼儿遗落;利用GSM技术将幼儿遗落校车及校车的GPS位置信息以短信的形式发送至指定的手机;收到幼儿遗落报警短信的手机启动幼儿遗落报警APP,发出声音、振动等多种形式的报警,并可打开电子地图显示校车的当前位置,为实施营救提供便利。经过测试,设计的报警系统幼儿遗落检测成功率达94%,检测到幼儿遗落校车后发送报警短信、驱动APP报警和打开电子地图并定位的成功率达100%。该系统的幼儿遗落检测装置可以安装在幼儿校车上,报警APP可以安装在幼儿老师和家长的手机上,发生幼儿遗落事故时、在对幼儿造成伤害前主动发出报警信号,提升幼儿乘车的安全性。 展开更多

关键词 幼儿遗落 校车安全 红外热电堆阵列传感器 GPS GSM Android APP

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配电电缆沟综合布防系统开发 被引量：2

15

作者 牛文楠 张金平 +3 位作者 唐会东 杜学军 沈海彬 谢立明 《广东电力》 2015年第6期107-112,共6页

针对配电电缆沟存在的入侵与火灾风险,提出基于两级无线组网的配电电缆沟综合布防系统的设计方案。通过分析与试验,选定适用于配电电缆沟的无线通信频率,采用热电堆红外传感器测量配电电缆沟空间温度,实现火灾早期预警和入侵探测,并提... 针对配电电缆沟存在的入侵与火灾风险,提出基于两级无线组网的配电电缆沟综合布防系统的设计方案。通过分析与试验,选定适用于配电电缆沟的无线通信频率,采用热电堆红外传感器测量配电电缆沟空间温度,实现火灾早期预警和入侵探测,并提出基于工作井编号的辅助定位方法。通过实际运行验证,该方法可较好地解决配电电缆沟环境信息的采集和传输问题。 展开更多

关键词 配电电缆沟 综合布防 沟道内无线通信 热电堆红外传感器 工作井编号

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