基于LabVIEW的谐振式微悬臂梁传感器智能激励与检测系统 被引量：6

1

作者 任艳波 于海涛 +2 位作者 赵伟 刘民 李昕欣 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第12期11-14,共4页

为了解决使用模拟锁相环设计传感器接口电路带来的精度低、测量过程繁琐等问题,采用软件锁相环设计了基于LabVIEW的谐振式微悬臂梁传感器智能激励与检测系统。将开环检测与闭环检测相结合,通过开环扫频获取待测传感器的参数信息,并通过... 为了解决使用模拟锁相环设计传感器接口电路带来的精度低、测量过程繁琐等问题,采用软件锁相环设计了基于LabVIEW的谐振式微悬臂梁传感器智能激励与检测系统。将开环检测与闭环检测相结合,通过开环扫频获取待测传感器的参数信息,并通过在软件部分设计的锁相跟踪算法,使锁相更具针对性,锁相过程更快更准。采用该系统制作了便携式气体传感器样机,并对二氧化碳气体进行了实测,验证了该系统具有快速的频率跟踪能力和良好的频率稳定性。 展开更多

关键词 谐振式微悬臂梁传感器 接口电路 LABVIEW 自适应软件锁相环 扫频 锁相跟踪

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球拍型悬臂梁光纤Fabry-Perot腔声传感器的研究

2

作者 殷泽轩 《光通信技术》 北大核心 2025年第4期19-24,共6页

为提高光纤法布里-珀罗(F-P)腔声传感器的灵敏度,设计了一种球拍型悬臂梁光纤F-P腔声传感器。首先,基于COMSOL仿真软件对悬臂梁进行模态分析和尺寸优化;其次,采用激光加工技术制备了304不锈钢材质的球拍型悬臂梁光纤F-P腔声传感器,并通... 为提高光纤法布里-珀罗(F-P)腔声传感器的灵敏度,设计了一种球拍型悬臂梁光纤F-P腔声传感器。首先,基于COMSOL仿真软件对悬臂梁进行模态分析和尺寸优化;其次,采用激光加工技术制备了304不锈钢材质的球拍型悬臂梁光纤F-P腔声传感器,并通过显微测量验证了加工精度;最后,搭建声学测试系统,在20~3000 Hz频率范围内对传感器的性能进行测试。实验结果表明:该传感器的谐振频率为1750 Hz,在400~3000 Hz范围内灵敏度均高于350 mV/Pa;在1400 Hz工作频率下,0.01~0.17 Pa声压范围内的灵敏度达到3619.57 mV/Pa,线性度为0.9998,信噪比(SNR)为49.1 dB,最小可检测声压(MDP)为15.03μPa/Hz1/2。 展开更多

关键词 法布里-珀罗腔 声传感器 球拍型悬臂梁 谐振频率 最小可检测声压

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平面内谐振式微悬臂梁生化传感器的设计与制造 被引量：5

3

作者 俞锋 李昕欣 于海涛 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期869-875,共7页

给出了一种新型的基于平面内谐振模态的电热驱动微悬臂梁的工作原理和制造方案。相比于传统的平面外谐振模态谐振式悬臂梁,该设计能有效地降低微悬臂梁在液体中工作时的拖曳力,从而降低其振动能量损失,使得其接入锁相环接口电路后的闭... 给出了一种新型的基于平面内谐振模态的电热驱动微悬臂梁的工作原理和制造方案。相比于传统的平面外谐振模态谐振式悬臂梁,该设计能有效地降低微悬臂梁在液体中工作时的拖曳力,从而降低其振动能量损失,使得其接入锁相环接口电路后的闭环品质因数达到了249。电热驱动和压阻检测方式便于工艺集成和快速检测。本文给出了基于SOI硅片和深反应离子刻蚀(DRIE)的悬臂梁制作方案,并分别在空气和水中对悬臂梁的谐振特性进行了测试。 展开更多

关键词 悬臂梁传感器 平面内谐振模态 品质因数 电热驱动 液体中谐振

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基于FPGA的谐振悬臂梁传感器智能接口电路 被引量：5

4

作者 柴光飞 刘民 +3 位作者 于海涛 许鹏程 徐铁刚 李昕欣 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第3期7-10,共4页

设计了基于FPGA的谐振式微悬臂梁传感器接口电路,将接口电路与谐振式微悬臂梁传感器组成闭环自激振荡系统。为满足接口电路智能化与输出频率稳定性的要求,设计了带有自动扫频功能的锁相环,以此锁相环为核心并结合外围放大、滤波、移相... 设计了基于FPGA的谐振式微悬臂梁传感器接口电路,将接口电路与谐振式微悬臂梁传感器组成闭环自激振荡系统。为满足接口电路智能化与输出频率稳定性的要求,设计了带有自动扫频功能的锁相环,以此锁相环为核心并结合外围放大、滤波、移相、整形电路构成的接口电路系统,能够自动扫频寻找谐振点并锁定,扫频精度为0.012 Hz左右,谐振频率的波动范围可达0.01 Hz左右,且锁定范围极广。分别测试了谐振点在100 kHz与500 kHz附近的两组传感器,该系统均能很好地自动扫频寻找谐振点并锁定。 展开更多

关键词 谐振式微悬臂梁传感器 接口电路 FPGA 锁相环 自动扫频 频率跟踪

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一种压阻式微悬臂梁免疫传感器及其动力学分析 被引量：4

5

作者 刘志伟 童朝阳 +3 位作者 穆晞惠 刘冰 郝兰群 张金平 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第3期8-11,共4页

针对传统光学读出微悬臂梁传感器所需测量系统复杂的局限,将生物素—亲和素系统的放大效应与压阻式微悬臂梁传感技术结合起来,成功构建了一种读出方式简单的压阻式微悬臂梁免疫传感器。利用构建的传感器对相思子毒素进行检测,检测限达8... 针对传统光学读出微悬臂梁传感器所需测量系统复杂的局限,将生物素—亲和素系统的放大效应与压阻式微悬臂梁传感技术结合起来,成功构建了一种读出方式简单的压阻式微悬臂梁免疫传感器。利用构建的传感器对相思子毒素进行检测,检测限达8μg/L,反应在20 min内基本完成,具有很好的特异性和重现性,能满足水样、土壤、食品等实际模拟样品检测的要求。建立了压阻式微悬臂梁免疫传感器检测相思子毒素的反应动力学模型,并对实际检测数据进行了拟合分析,相关系数R值在0.971 1以上(P<0.001)。根据拟合方程求出的传感器对不同浓度相思子毒素反应达到平衡的响应电压ΔU e、响应时间t0均与实测值非常接近。 展开更多

关键词 压阻式微悬臂梁 免疫传感器 相思子毒素 检测 动力学分析

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微悬臂梁谐振式气体传感器研究进展 被引量：4

6

作者 高伟 董瑛 尤政 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第11期1-4,共4页

微机械谐振式传感器已经成为微型机电系统(MEMS)领域的研究热点。讨论了微悬臂梁谐振式气体传感器的工作原理,介绍微悬臂梁表面修饰的关键技术、主要方法和基于微悬臂梁的谐振式气体传感器领域的研究状况以及近五年以来该领域的研究进展... 微机械谐振式传感器已经成为微型机电系统(MEMS)领域的研究热点。讨论了微悬臂梁谐振式气体传感器的工作原理,介绍微悬臂梁表面修饰的关键技术、主要方法和基于微悬臂梁的谐振式气体传感器领域的研究状况以及近五年以来该领域的研究进展,并对基于微悬臂梁的谐振式气体传感器的发展方向和应用前景做了展望。 展开更多

关键词 微悬臂梁 谐振器 气体传感器 表面修饰

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压阻式微悬臂梁传感器检测生化毒剂的响应动力学研究 被引量：1

7

作者 刘志伟 童朝阳 +4 位作者 穆晞惠 郝兰群 刘冰 张金平 高川 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1297-1302,共6页

为了探索压阻式微悬臂梁传感器检测靶分子的信号响应规律,在利用压阻式微悬臂梁传感器生化毒剂大量实测数据的基础上,基于配体-受体动力学和吸附动力学创建了两种压阻式微悬臂梁传感器检测靶分子的动力学模型,利用创建的动力学模型对检... 为了探索压阻式微悬臂梁传感器检测靶分子的信号响应规律,在利用压阻式微悬臂梁传感器生化毒剂大量实测数据的基础上,基于配体-受体动力学和吸附动力学创建了两种压阻式微悬臂梁传感器检测靶分子的动力学模型,利用创建的动力学模型对检测数据进行了分析。结果表明:创建的模型能很好地拟合抗体、适配子等不同敏感分子检测不同种类(大分子蛋白毒素、小分子化学毒剂)、不同浓度生化毒剂的实测数据,相关系数R值均在0.948 5以上(p<0.01)。两种模型中,基于配体-受体特异结合动力学模型由于考虑了敏感膜与靶分子间的特异相互作用,对传感器实际检测数据的拟合效果更佳,相关系数R值均在0.957 1以上(p<0.01),能更好的反映压阻式微悬臂梁传感器检测靶分子的响应特点和规律;并且能求出更有意义的平衡响应电压(ΔUe)、响应时间(t0)等参数,根据曲线拟合方程求出的ΔUe、t0均与实测值非常接近。 展开更多

关键词 压阻式微悬臂梁 生物传感器 生化毒剂 检测 响应动力学

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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

8

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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微悬臂梁结构的谐振式MEMS黏度传感器 被引量：5

9

作者 热合曼.艾比布力 胡英杰 +3 位作者 王同东 赵立波 赵玉龙 蒋庄德 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第5期8-10,27,共4页

文中研究了谐振方法测量流体黏度的测量机理,采用MEMS工艺设计并加工了微悬臂梁结构的流体黏度传感器芯片,芯片作为振动体采用电磁激励和压阻检测的方法进行粘度测量。设计了封装结构并搭建了实验系统,在室温环境20℃和25℃2个温度点下... 文中研究了谐振方法测量流体黏度的测量机理,采用MEMS工艺设计并加工了微悬臂梁结构的流体黏度传感器芯片,芯片作为振动体采用电磁激励和压阻检测的方法进行粘度测量。设计了封装结构并搭建了实验系统,在室温环境20℃和25℃2个温度点下进行了4种有机流体的黏度测量。实验结果表明,微悬臂梁结构的谐振式MEMS黏度传感器具有响应速度快、微型化程度高、易于实现在线流体测量等特点,黏度的测量精度优于8%,较好地满足了流体黏度的工程测量需求。 展开更多

关键词 MEMS 黏度 微悬臂梁 谐振 传感器

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基于周期性穿孔悬臂梁的压电俘能器数值仿真研究

10

作者 崔新风 徐思朋 +1 位作者 黄孝清 牟恺宁 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期158-165,共8页

针对海洋监测等小型传感器无法长期稳定供电问题,压电俘能器提供了一种新的解决方案。本文提出了一种基于周期性穿孔梁的压电俘能器,它可以有效地将清洁能源(如波浪能)中的振动能转化为电能。本文首先建立了压电能量俘获结构的机电频响... 针对海洋监测等小型传感器无法长期稳定供电问题,压电俘能器提供了一种新的解决方案。本文提出了一种基于周期性穿孔梁的压电俘能器,它可以有效地将清洁能源(如波浪能)中的振动能转化为电能。本文首先建立了压电能量俘获结构的机电频响函数模型;然后在理论分析基础上,对与穿孔基底层相关的参数进行了敏感度分析;最后采用有限元方法进行了数值仿真研究。研究结果表明,基底层的厚度和填充率同峰值电压的相关度最为显著,而穿孔数与峰值电压的相关度最不显著。基底层厚度减小、填充率减小和穿孔数增多都有助于降低谐振频率,并提高峰值电压输出。仿真结果表明,与传统无孔结构相比,穿孔结构的谐振频率最大降低了22.63%,而峰值电压最大提高了61.54%。 展开更多

关键词 海洋传感器自供电 压电俘能器 周期性穿孔悬臂梁 参数敏感度 谐振频率 峰值电压

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基于三梁结构的电热驱动谐振式微加速度传感器研究(英文) 被引量：2

11

作者 陈健 陈德勇 王军波 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期516-518,共3页

为了提高电热激励/压阻拾振谐振式微加速度传感器的品质因数和消除交叉灵敏度,提出一种基于三梁结构的新设计.依据有限元模拟得到的固有振型来选择三梁结构参数,以减少能量耗散,提高品质因数.分析本设计消除交叉灵敏度的机制和独特的三... 为了提高电热激励/压阻拾振谐振式微加速度传感器的品质因数和消除交叉灵敏度,提出一种基于三梁结构的新设计.依据有限元模拟得到的固有振型来选择三梁结构参数,以减少能量耗散,提高品质因数.分析本设计消除交叉灵敏度的机制和独特的三梁结构的激振方式并对其进行有限元模拟.模拟结果证实这种谐振式微加速度传感器的灵敏度高于1000Hz/g. 展开更多

关键词 微机械电子系统 电热驱动谐振式微加速度传感器 三梁结构 交叉灵敏度 有限元模拟

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谐振式微传感器低功耗专用信号源研究 被引量：1

12

作者 樊尚春 骆东君 邢维巍 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期227-232,共6页

为满足谐振式微传感器对信号源低功耗、低失真的要求,本文提出了一种对现有DDS(直接数字合成)技术进行改进的方案,将现有的零阶保持逼近改进成为折线逼近来减小失真,并通过详细的公式推导给出了改进后波形失真度THD(总谐波失真)的计算... 为满足谐振式微传感器对信号源低功耗、低失真的要求,本文提出了一种对现有DDS(直接数字合成)技术进行改进的方案,将现有的零阶保持逼近改进成为折线逼近来减小失真,并通过详细的公式推导给出了改进后波形失真度THD(总谐波失真)的计算公式。最后给出了MATLAB仿真结果和电路实现结果来验证方案可行性。结果表明在同等失真度下本方案大大减小了对系统频率的要求,为减小信号源功耗提供了理论依据。 展开更多

关键词 谐振式微传感器 低功耗信号源 DDS 折线逼近 锯齿波发生器 THD

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一种新颖的微杆杠结构的理论建模及其在谐振式微加速度传感器中的应用(英文) 被引量：1

13

作者 陈健 陈德勇 王军波 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期274-278,共5页

为了提高谐振式微加速度传感器的灵敏度,提出一种新颖的微杠杆结构。分析该结构的工作原理,推导该结构的理论模型,得到这种微杆杠放大倍数的解析表达式.在这个理论模型的基础上,为了进一步提高微杆杠的放大倍数,对其参数进行优化,分析... 为了提高谐振式微加速度传感器的灵敏度,提出一种新颖的微杠杆结构。分析该结构的工作原理,推导该结构的理论模型,得到这种微杆杠放大倍数的解析表达式.在这个理论模型的基础上,为了进一步提高微杆杠的放大倍数,对其参数进行优化,分析微杆杠结构中各参数对于放大倍数的影响,优化后该结构的放大倍数高达200.基于这种微杠杆结构设计两种分别为静电驱动/电容检测和电热驱动/压阻拾振的谐振式微加速度传感器,分别介绍这两种传感器的工作原理及其特点,并对这两种结构进行有限元模拟.模拟结果证实这两种微加速度传感器的灵敏度均高于1000Hz/gn,进而验证这种新提出的微杠杆结构的有效性. 展开更多

关键词 微机械电子系统 微杠杆结构 谐振式微加速度传感器 有限元模拟

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谐振式微加速度传感器的有限元分析(英文)

14

作者 陈健 陈德勇 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期96-100,共5页

有限元分析用来评估一种新颖的谐振微加速度传感器,仔细分析新结构的几个主要振动模态,优化结构参数,证实这种硅基谐振式微加速度传感器的灵敏度高于1 000 Hz/gn.而且在有限元分析的基础上对实际制造的非完全匹配的双端固定音叉的特点... 有限元分析用来评估一种新颖的谐振微加速度传感器,仔细分析新结构的几个主要振动模态,优化结构参数,证实这种硅基谐振式微加速度传感器的灵敏度高于1 000 Hz/gn.而且在有限元分析的基础上对实际制造的非完全匹配的双端固定音叉的特点和对于测量的不良影响进行分析. 展开更多

关键词 微机械电子系统 谐振式微加速度传感器 有限元模拟 非完全匹配的双端固定音叉

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基于DSP的集成谐振式微悬臂梁便携式气体检测仪 被引量：5

15

作者 徐善轩 任伟 +5 位作者 吴伟 任艳波 刘民 彭欣 李昕欣 于海涛 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第3期46-50,共5页

针对集成谐振式微悬臂梁气体检测仪小型化的问题,利用DSP(数字信号处理)设计和实现了可快速现场检测的便携式气体检测仪。该仪器基于DSP28335开发,采用开环自动扫频与闭环锁相检测相结合的方式。闭环测试核心是软件锁相环的设计,其中采... 针对集成谐振式微悬臂梁气体检测仪小型化的问题,利用DSP(数字信号处理)设计和实现了可快速现场检测的便携式气体检测仪。该仪器基于DSP28335开发,采用开环自动扫频与闭环锁相检测相结合的方式。闭环测试核心是软件锁相环的设计,其中采用DFT(离散傅里叶变换)算法提取相位差,提高了运算的速度和计算相位差的精度。软件设计跟踪算法使其能够一直跟踪频率变化,使锁相更快,精度更高。结合实验室研制的微悬臂梁传感器制备了便携式二甲苯气体检测仪,并对浓度低至30 ppm的二甲苯气体进行了实测,验证了该仪器具有快速的响应速度和检测重复性。 展开更多

关键词 气体检测仪 DSP 接口电路 软件锁相环 谐振式微悬臂梁 频率跟踪

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谐振式MEMS温度传感器设计 被引量：16

16

作者 马洪宇 黄庆安 秦明 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2022-2027,共6页

为了实现以频率输出为信号的气象温度测量,提出了一种基于双层悬臂梁的谐振式微温度传感器。基于双悬臂梁不同材料热膨胀系数的差异会导致悬臂梁谐振频率偏移的原理,采用压电方式同时实现悬臂梁的驱动及其谐振频率的检测,从而实现温度... 为了实现以频率输出为信号的气象温度测量,提出了一种基于双层悬臂梁的谐振式微温度传感器。基于双悬臂梁不同材料热膨胀系数的差异会导致悬臂梁谐振频率偏移的原理,采用压电方式同时实现悬臂梁的驱动及其谐振频率的检测,从而实现温度的测量。根据硅基传感器的正面腐蚀工艺,设计了谐振悬臂梁的双层结构,采用有限元方法分析了悬臂梁的谐振模态、可利用的振型及其温度与各模态谐振频率的关系,并利用多普勒振动系统对悬臂梁的谐振特性进行了研究。实验发现悬臂梁的二阶弯曲振型Q值相对于其它振型是最大的,其Q值约为150;高阶振型特别是二阶弯曲振型适合用于以ZnO为压电材料的温度传感器的频率检测,并且具有相对较高的灵敏度(约为20Hz/℃)和频率温度系数(1.9×10-4/℃)。结果表明,微型温度传感器能够满足气象温度检测的要求,并具有抗干扰能力强、灵敏度高、信号传输接口简单等优点。 展开更多

关键词 温度传感器 微机电系统(MEMS) 频率测量 谐振 悬臂梁

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热激励微悬臂梁谐振器品质因数研究 被引量：6

17

作者 韩建强 朱长纯 +1 位作者 刘君华 张鲲 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期377-380,共4页

基于对影响微悬臂梁谐振器品质因数的内摩擦、支座损耗、氧化层（或镀层）损耗和分子阻尼、空气阻尼和压膜阻尼等阻尼机制的理论分析，计算出不计成型槽阻尼时微梁在高真空、分子阻尼或粘性空气中谐振的品质因数，提出较小的成型槽宽度... 基于对影响微悬臂梁谐振器品质因数的内摩擦、支座损耗、氧化层（或镀层）损耗和分子阻尼、空气阻尼和压膜阻尼等阻尼机制的理论分析，计算出不计成型槽阻尼时微梁在高真空、分子阻尼或粘性空气中谐振的品质因数，提出较小的成型槽宽度可降低在粘性空气中谐振的微悬臂梁谐振器的品质因数．制作了成型槽宽度不等的电热激励-压敏电阻检测硅-二氧化硅双层结构微悬臂梁谐振器，测试了其在粘性空气中的品质因数．实验数据表明：对成型槽宽度大于梁宽度的微悬臂梁谐振器，测量值与计算值符合较好，反之具有较大误差． 展开更多

关键词 热激励 微悬臂梁 谐振器 品质因素 传感器

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电容式微加工超声传感器(cMUT)的有限元仿真 被引量：9

18

作者 宋光德 官志坚 栗大超 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2290-2292,2296,共4页

介绍了电容式微加工超声传感器(cMUT)的基本结构和工作原理.同时使用有限元方法对cMUT的运行情况进行模拟.提出了两个ANSYS模型来阐述cMUT的塌陷电压与谐振频率.一个3D模型用来阐述制造过程中的残余应力对cMUT谐振频率的影响.另外一个3... 介绍了电容式微加工超声传感器(cMUT)的基本结构和工作原理.同时使用有限元方法对cMUT的运行情况进行模拟.提出了两个ANSYS模型来阐述cMUT的塌陷电压与谐振频率.一个3D模型用来阐述制造过程中的残余应力对cMUT谐振频率的影响.另外一个3D模型阐述不同的运行环境对cMUT的谐振频率的影响. 展开更多

关键词 电容式微加工超声传感器 塌陷电压 谐振频率 有限元模型

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电容式微加工超声传感器结构参数对性能的影响分析 被引量：6

19

作者 张慧 宋光德 +1 位作者 官志坚 靳世久 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期951-953,共3页

介绍了电容式微加工超声传感器(cMUT)的工作原理,通过理论计算和有限元仿真分析,讨论了cMUT中薄膜厚度、薄膜半径、薄膜残余应力和空腔厚度的变化对传感器的塌陷电压和谐振频率的影响,为传感器的设计和制作提供了依据。

关键词 电容式微加工超声传感器(cMUT) 塌陷电压 谐振频率

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微环谐振腔加速度传感器光谱特性研究 被引量：3

20

作者 李欣 郭士亮 +1 位作者 杨明 李志全 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2327-2330,共4页

为满足加速度传感器微型化、低成本的需求,提出了一种带有单微环谐振腔的悬臂梁式光学加速度传感器结构,采用耦合模和传输矩阵理论求取了微环谐振器的传递函数,利用检测同一波长处光强度变化的新测量方法实现了对加速度的探测,从而得到... 为满足加速度传感器微型化、低成本的需求,提出了一种带有单微环谐振腔的悬臂梁式光学加速度传感器结构,采用耦合模和传输矩阵理论求取了微环谐振器的传递函数,利用检测同一波长处光强度变化的新测量方法实现了对加速度的探测,从而得到了加速度传感器的灵敏度和探测极限,深入研究了不同结构参数对系统灵敏度的影响,数值仿真并分析了输出端口的光谱特性。结果表明:加速度传感器在外界加速度作用时,悬臂梁在应力的作用下会发生弯曲,使得固定在悬臂梁上的微环谐振器发生形变,即微环谐振器的长度和折射率都发生了变化,从而光在微环谐振器中的传输特性发生变化,因此可以通过探测微环输出端光场强度的变化来测定加速度值;悬臂梁的长度、厚度以及微环谐振腔的固定位置都是影响加速度传感器性能的直接因素,并且选择最佳的结构参数可以有效地提高系统灵敏度和精度。经过数值仿真,对于信噪比为30dB系统,波长在1.515μm处,悬臂梁的长度、厚度分别为180和3μm时,系统的灵敏度可达到2.112g-1,探测极限为1.421×10-3 g,因此在悬臂梁可承受的范围内,选取长度较长的悬臂梁结构能够有效地改善系统的灵敏度和探测极限。该结构为制备高灵敏度、低成本、易于加工的加速度传感器及可嵌入式微型光学器件提供理论基础。 展开更多

关键词 微环谐振腔 加速度传感器 悬臂梁 强度测量

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