双层纳米光栅微位移检测仿真 被引量：5

1

作者 王宾 李孟委 +2 位作者 吴倩楠 耿浩 王高 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第4期6-9,共4页

针对现有光栅位移传感器分辨率和精度难以提高、体积较大的难题,设计了面内和离面位移检测的双层纳米级光栅结构。用严格耦合波理论分析了单层纳米光栅的衍射特性,通过Gsolver软件对面内和离面的双层纳米光栅结构进行模拟仿真。仿真结... 针对现有光栅位移传感器分辨率和精度难以提高、体积较大的难题,设计了面内和离面位移检测的双层纳米级光栅结构。用严格耦合波理论分析了单层纳米光栅的衍射特性,通过Gsolver软件对面内和离面的双层纳米光栅结构进行模拟仿真。仿真结果表明:这2种双层纳米光栅结构的0级透射光和反射光的衍射效率随第二层纳米光栅结构的位移移动量周期性变化,通过探测纳米光栅的衍射效率来获得面内或者离面的位移移动量。 展开更多

关键词 位移传感器 高精度 纳米光栅 严格耦合波理论 衍射效率 仿真

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L~Ka波段MEMS单刀七掷开关的设计与研究

2

作者 吴倩楠 范丽娜 李孟委 《电子测量技术》 北大核心 2022年第8期7-13,共7页

针对目前MEMS单刀七掷开关体积大、插入损耗及隔离度较差的问题,设计了一种基于“米”字型功分器的单刀七掷MEMS开关,通过HFSS软件对射频MEMS开关单元和“米”字型功分器进行设计,对开关的S参数、驻波比进行了仿真研究,并采用COMSOL软... 针对目前MEMS单刀七掷开关体积大、插入损耗及隔离度较差的问题,设计了一种基于“米”字型功分器的单刀七掷MEMS开关,通过HFSS软件对射频MEMS开关单元和“米”字型功分器进行设计,对开关的S参数、驻波比进行了仿真研究,并采用COMSOL软件对射频MEMS开关单元进行机械性能分析。结果表明,在1~40 GHz频段内,单刀七掷MEMS开关各个端口的插入损耗≤0.45 dB@40 GHz,隔离度≥29.5 dB@40 GHz,驻波比≤1.45,且体积仅有0.65 mm×0.5 mm×0.5 mm。此设计可与滤波器、衰减电阻、天线等集成,应用于多通道可调谐MEMS器件中,在卫星通信、雷达、和微波测试领域中具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 单刀七掷开关 MEMS 米字型功分器 小体积 低插损

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硅微加速度计温度特性分析与误差补偿 被引量：7

3

作者 王增跃 李孟委 刘国文 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第1期25-28,共4页

环境温度对硅微加速度计的检测精度具有较大影响，并最终影响导航系统的精度。因此，准确标定环境温度对微加速度计使用性能的影响，并建立温度补偿模型，对于实际工程应用至关重要。在-20-60℃温度区间，通过实验得到微加速度计的零偏... 环境温度对硅微加速度计的检测精度具有较大影响，并最终影响导航系统的精度。因此，准确标定环境温度对微加速度计使用性能的影响，并建立温度补偿模型，对于实际工程应用至关重要。在-20-60℃温度区间，通过实验得到微加速度计的零偏与标度因数，并采用线性拟合与Lorentz曲线拟合构建了温度补偿模型，后者使测量结果的稳定性精度提高了1个数量级，具有较好的实际应用价值。 展开更多

关键词 硅微加速度计 温度影响分析 Lorentz曲线 零偏 标度因数

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抗过载微陀螺结构的高灵敏设计与仿真 被引量：3

4

作者 褚伟航 李孟委 +1 位作者 王宾 吴承根 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期833-836,共4页

为解决高过载微陀螺难以实现高灵敏检测的问题,设计了一种高灵敏且高过载的微陀螺结构。设计的微陀螺结构驱动模态与检测模态的频率高度匹配,提高了微陀螺的结构灵敏度。该微陀螺采用面内检测方式,驱动与检测模态阻尼类型主要为滑膜阻尼... 为解决高过载微陀螺难以实现高灵敏检测的问题,设计了一种高灵敏且高过载的微陀螺结构。设计的微陀螺结构驱动模态与检测模态的频率高度匹配,提高了微陀螺的结构灵敏度。该微陀螺采用面内检测方式,驱动与检测模态阻尼类型主要为滑膜阻尼,实现了在大气压环境下微陀螺的高品质因数Q值设计。微陀螺均采用双悬臂梁设计,增加了微陀螺结构的稳定性,进而提高了其抗过载能力。最后通过微陀螺的器件级仿真,得到了所设计陀螺结构在驱动方向过载能力约为100 000g(g=9.8m/s^2),检测方向过载能力约为70 000g的前提下,结构灵敏度为53nm/[(°)/s]。 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS)陀螺 结构设计 结构灵敏度 高过载

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射频MEMS开关寿命测试系统的设计与实现 被引量：1

5

作者 史泽民 高旭东 +2 位作者 王耀利 吴倩楠 李孟委 《电子测量技术》 北大核心 2023年第9期42-47,共6页

针对射频MEMS开关寿命测试成本昂贵,测试连线复杂,且随着射频MEMS开关的尺寸不断缩小,传统测试效率低、测试任务只能在实验室进行等问题,本文设计并实现了一种小型且集成化的射频MEMS开关测试系统,组建了具备信号发生、波形实时监测、... 针对射频MEMS开关寿命测试成本昂贵,测试连线复杂,且随着射频MEMS开关的尺寸不断缩小,传统测试效率低、测试任务只能在实验室进行等问题,本文设计并实现了一种小型且集成化的射频MEMS开关测试系统,组建了具备信号发生、波形实时监测、寿命计算、数据记录和测试报告打印等功能的射频MEMS开关测试系统,并用该系统对某款射频MEMS开关进行了初步测试评价。结果表明该系统较好的完成了射频MEMS开关的开关电压、开关时间和冷、热寿命的测试,能够满足射频MEMS开关的测试要求,证明了该测试系统的实用性和测试工作的准确性。 展开更多

关键词 射频MEMS开关 MEMS测试 小型化测试系统 开关寿命 冷寿命 热寿命

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常压封装下隧道磁阻微陀螺的高灵敏结构设计 被引量：2

6

作者 褚伟航 李孟委 +1 位作者 吴承根 王宾 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期332-337,共6页

针对现有微陀螺难以实现常压封装下高灵敏检测的难题,设计了两种应用隧道磁阻效应检测的微陀螺结构,分别采用面内检测与离面检测,本文从阻尼与检测磁场两方面对二者性能进行分析。首先通过对二者阻尼的计算,得到常压下面内检测结构的灵... 针对现有微陀螺难以实现常压封装下高灵敏检测的难题,设计了两种应用隧道磁阻效应检测的微陀螺结构,分别采用面内检测与离面检测,本文从阻尼与检测磁场两方面对二者性能进行分析。首先通过对二者阻尼的计算,得到常压下面内检测结构的灵敏度为35.18 nm/(°/s),离面检测结构的灵敏度为3.19 nm/(°/s),面内结构比离面结构的灵敏度高约10倍,从阻尼方面考虑,采用面内检测的结构更优;其次设计了应用于两种结构中的检测磁场,得到了面内检测磁场相比于离面检测磁场具有更高的磁场变化率,更好的磁场一致性,从磁场方面考虑,同样得到面内检测的微陀螺结构更优。因此,应用面内检测结构可以实现隧道磁阻微陀螺在常压下的高灵敏检测。 展开更多

关键词 MEMS陀螺 隧道磁阻效应 高Q值 结构灵敏度

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基于玻尔兹曼的微机械陀螺温度误差补偿 被引量：1

7

作者 王增跃 李孟委 刘国文 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1647-1651,共5页

使用最优拟合的方法,在一定的温度范围内,对微机械陀螺仪温度误差建模,通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正,该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响,并验证玻尔兹... 使用最优拟合的方法,在一定的温度范围内,对微机械陀螺仪温度误差建模,通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正,该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响,并验证玻尔兹曼误差模型的正确性与可实用性。补偿后的数据较陀螺原始数据零偏,提高了1~2个数量级。在工程实际中有一定的实用参考价值。 展开更多

关键词 微机械陀螺 玻尔兹曼 温度影响分析 零偏 标度因子

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太赫兹石墨烯贴片式高温传感器的设计与研究

8

作者 翟荣锭 吴倩楠 +2 位作者 王俊强 苏宁宁 李孟委 《电子测量技术》 北大核心 2023年第3期6-11,共6页

设计了一种太赫兹石墨烯贴片式高温传感器,可解决现有温度传感器测温量程小、尺寸较大和灵敏度较低的问题。该传感器由六边形石墨烯薄膜、氧化铝衬底和金三层结构组成。通过优化石墨烯结构尺寸、氧化铝衬底厚度,得到大量程、高灵敏度的... 设计了一种太赫兹石墨烯贴片式高温传感器,可解决现有温度传感器测温量程小、尺寸较大和灵敏度较低的问题。该传感器由六边形石墨烯薄膜、氧化铝衬底和金三层结构组成。通过优化石墨烯结构尺寸、氧化铝衬底厚度,得到大量程、高灵敏度的太赫兹MEMS高温传感器的特征尺寸。结果表明:该温度传感器在3.0~5.0 THz频段内,测温范围可从25℃~1050℃,灵敏度为0.259 GHz/℃,整体体积为20μm×21μm×14.5μm。该传感器具有优异的传感性能和较大的测温量程,可为高温环境下的航空发动机、火箭发射系统、恶劣环境监测等系统的测温提供一种技术方法。 展开更多

关键词 石墨烯 氧化铝薄膜 温度传感 太赫兹

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一种基于S型电磁超材料的高温温度传感器设计 被引量：1

9

作者 张春丽 吴倩楠 +2 位作者 翟荣锭 刘雁飞 李孟委 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期389-395,共7页

针对目前超材料温度传感器存在的量程小且灵敏度较低的问题,设计了一种碳氮化硅基的S型超材料的高温传感器。通过CST电磁仿真软件对超材料温度传感器进行模拟仿真,在其他结构参数一定的情况下,对金属条的长度、宽度、厚度、条间隙及基... 针对目前超材料温度传感器存在的量程小且灵敏度较低的问题,设计了一种碳氮化硅基的S型超材料的高温传感器。通过CST电磁仿真软件对超材料温度传感器进行模拟仿真,在其他结构参数一定的情况下,对金属条的长度、宽度、厚度、条间隙及基板厚度等参数进行了设计与优化,确定了传感器结构的最佳尺寸,同时分析了传感器的谐振频率对温度的影响。结果表明,在28℃~1000℃下平均灵敏度可达5.674 MHz/℃。与之前报道的高温传感器相比,灵敏度提高了5倍,这种高灵敏度温度传感器可为航空发动机、武器装备等系统中的高温测试提供一种技术手段。 展开更多

关键词 温度传感器 电磁超材料 碳氮化硅 S型 高温传感器 高灵敏度

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基于锑化铟的印章型高灵敏度太赫兹超表面折射率传感器设计

10

作者 李聪 吴倩楠 《传感技术学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期2023-2028,共6页

对一种基于锑化铟材料的太赫兹超表面折射率传感器进行了理论研究和仿真验证。利用频域有限差分法对该反射器的反射性能进行研究和分析,通过优化材料厚度、刻蚀结构周期长度及宽度等,确定了可以同时提高灵敏度和反射率的特征尺寸并分析... 对一种基于锑化铟材料的太赫兹超表面折射率传感器进行了理论研究和仿真验证。利用频域有限差分法对该反射器的反射性能进行研究和分析,通过优化材料厚度、刻蚀结构周期长度及宽度等,确定了可以同时提高灵敏度和反射率的特征尺寸并分析了透射和反射光谱。结果表明,该传感器在0~1.0 THz工作频段内的最大折射率灵敏度和品质因数分别为620 GHz/RIU和25.2,比传统的传感器灵敏度高三倍。这种折射率传感器设计可为蛋白质浓度、病毒、和癌细胞及其标记物等生物检测领域提供一种技术方法。 展开更多

关键词 生物传感器 超表面 频域有限差分法 太赫兹 高灵敏度

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基于石墨烯超材料的太赫兹五频段折射率传感器

11

作者 贾以琳 张春丽 +1 位作者 刘雁飞 吴倩楠 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第3期226-233,共8页

针对目前太赫兹折射率传感器波段单一且灵敏度低的问题,提出一种基于石墨烯超材料的五频段折射率传感器。通过CST电磁仿真软件对传感器结构进行模拟仿真,确定了可以同时提高吸收率和灵敏度的特征尺寸。与传统超材料折射率传感器相比,通... 针对目前太赫兹折射率传感器波段单一且灵敏度低的问题,提出一种基于石墨烯超材料的五频段折射率传感器。通过CST电磁仿真软件对传感器结构进行模拟仿真,确定了可以同时提高吸收率和灵敏度的特征尺寸。与传统超材料折射率传感器相比,通过调整石墨烯层的化学势和弛豫时间即可实现石墨烯吸收体的可调谐性。仿真结果表明,该折射率传感器在频率为4.535、6.3681、8.253、10.395和11.321 THz时达到折射率吸收峰值,吸收率分别为92.2%、99.5%、99.9%、90%和99.1%,且5个波段中最高折射率灵敏度为436 GHz/RIU。与其他折射率传感器相比,该折射率传感器波段多且灵敏度高,具有良好的传感性能,可应用于光学检测、医学成像、生物传感等领域。 展开更多

关键词 折射率传感器 太赫兹 超材料 石墨烯 多波段

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基于隧道磁阻传感器的三维电子罗盘设计 被引量：9

12

作者 王琪 李孟委 +2 位作者 王增跃 蒋孝勇 李锡广 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期895-899,共5页

针对现有电子罗盘在地磁场检测时易受到外界磁场干扰而导致测量精度不高的问题,设计了基于隧道磁阻传感器(TMR)的三维电子罗盘并完成样机制作。研究了实际环境中电子罗盘的误差特性,经椭球拟合校正后,采用基于椭圆假设的椭圆拟合方法对... 针对现有电子罗盘在地磁场检测时易受到外界磁场干扰而导致测量精度不高的问题,设计了基于隧道磁阻传感器(TMR)的三维电子罗盘并完成样机制作。研究了实际环境中电子罗盘的误差特性,经椭球拟合校正后,采用基于椭圆假设的椭圆拟合方法对误差进行补偿,补偿后其方位角精度可达0.85°,有效降低94.81%的方位角误差。实验结果验证了TMR传感器在电子罗盘应用的可行性。 展开更多

关键词 电子罗盘 隧道磁阻传感器 罗差补偿 椭圆拟合

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基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法 被引量：2

13

作者 李孟委 蒋孝勇 +2 位作者 曹慧亮 张晓峰 王宾 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期67-70,共4页

为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离... 为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离检测精度。此外本文分析出该方法的主要误差来源为航向角检测误差,并设计了最小二乘误差补偿算法,补偿前航向角误差约为15.93°,补偿后在0.435°以内。实验通过行人直线、圆形、操场行走测试,结果表明最大定位误差占总行进距离的1.2%。本方法具有广泛的工程应用前景。 展开更多

关键词 行人航迹推算 电子罗盘 时间到达差 最小二乘误差补偿

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基于隧道磁阻效应的反正切转速测量方法 被引量：4

14

作者 蒋孝勇 李孟委 +2 位作者 张晓峰 张加书 包旭馨 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期692-696,共5页

针对传统转速测试系统精度低、温度稳定性差、测量范围窄等问题,提出一种基于隧道磁电阻(TMR)效应的高性能转速测试系统。在没有误差校正的情况下实现了0.19°的位置检测精度,已经达到了工程应用中常见的2 000线编码器精度。本方法... 针对传统转速测试系统精度低、温度稳定性差、测量范围窄等问题,提出一种基于隧道磁电阻(TMR)效应的高性能转速测试系统。在没有误差校正的情况下实现了0.19°的位置检测精度,已经达到了工程应用中常见的2 000线编码器精度。本方法在被测转轴上布置磁栅环,利用具有高分辨率高频响特性的隧道磁电阻传感器对磁栅微弱磁场变化进行检测,得出频率随转速变化的正余弦信号。实验分别采用定时测角法、定角测时法和反正切法计算转速,结果表明3种算法中反正切算法检测精度最高,可达1.25%,更适合于隧道磁阻转速测量系统。 展开更多

关键词 转速测量 隧道磁阻传感器 反正切 环形磁栅

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皮秒分辨率数字可编程精密延迟触发技术

15

作者 余甜 王志斌 景宁 《电子测量技术》 北大核心 2023年第3期75-79,共5页

为了产生高分辨率和宽动态延迟取样脉冲,引入了粗+细两级延迟框架。由外部0.1~12 GHz时钟信号经锁相环分频后生成大约100~250 MHz的同步时钟驱动计数器计数,当计数器达到预设值时,产生频率为50 kHz的同步进位脉冲信号,同时10 bit、10 p... 为了产生高分辨率和宽动态延迟取样脉冲,引入了粗+细两级延迟框架。由外部0.1~12 GHz时钟信号经锁相环分频后生成大约100~250 MHz的同步时钟驱动计数器计数,当计数器达到预设值时,产生频率为50 kHz的同步进位脉冲信号,同时10 bit、10 ps分辨率的粗延迟芯片和0.1 ps分辨率的细延迟芯片开始工作并输出具有一定的延迟量的取样脉冲,由取样脉冲驱动取样器对同步射频信号进行精密取样。测试结果表明,数字可编程精密延迟触发器的分辨率和动态延迟范围分别可以达到1 ps和10 ns以上。 展开更多

关键词 延迟发生器 多级延迟 取样示波器

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