基于热传导的高鲁棒性温压一体柔性传感器敏感机理的研究

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作者 张永豪 朴林华 孙嘉浩 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期98-103,107,共7页

该文提出了一种基于热传导的高鲁棒性温压一体柔性传感器结构,并研究了其敏感机理。通过COMSOL建立三维模型结构,计算了敏感结构内的温度场。计算结果表明,基于热传导的高鲁棒性温压一体柔性传感器的输入压强与输出电压成反比例关系,当... 该文提出了一种基于热传导的高鲁棒性温压一体柔性传感器结构,并研究了其敏感机理。通过COMSOL建立三维模型结构,计算了敏感结构内的温度场。计算结果表明,基于热传导的高鲁棒性温压一体柔性传感器的输入压强与输出电压成反比例关系,当压强为0~500 kPa时,传感器灵敏度为-0.205 mV/kPa,非线性度为6.161%;当压强为525~740 kPa时,传感器灵敏度为-4.937 mV/kPa,非线性度为9.628%。 展开更多

关键词 温压一体柔性传感器 微机械 有限元分析 高鲁棒性 敏感机理

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基于模态局部化效应的高分辨力微型电场传感器

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作者 王若航 杨鹏飞 +2 位作者 顾羽 李晓南 彭春荣 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期65-76,共12页

模态局部化效应是提高MEMS物理量传感器灵敏度和分辨力的有效途径。然而,由于没有深入研究电场引入方法,导致目前已报道的模态局部化MEMS电场传感器的分辨力没有达到弱电场探测需求。为此,基于模态局部化效应提出一种高分辨力MEMS电场... 模态局部化效应是提高MEMS物理量传感器灵敏度和分辨力的有效途径。然而,由于没有深入研究电场引入方法,导致目前已报道的模态局部化MEMS电场传感器的分辨力没有达到弱电场探测需求。为此,基于模态局部化效应提出一种高分辨力MEMS电场传感器。传感器主要由电场引入结构、三自由度弱耦合谐振系统及封装基座构成,采用浮动分立式高分辨力电场引入结构设计方案,建立理论模型优化结构参数;以三自由度弱耦合谐振器振幅比的算术平方根作为电场传感器的输出,解决非线性输出问题;基于有限元仿真,分析了传感器的振动模态,并研究了电场感应电极的旋转对电场测量带来的影响。在真空条件下对已制备的电场传感器样片进行测试,结果表明:在0~7 kV/m待测电场范围内,传感器的灵敏度为0.068/(kV·m^(-1)),本底噪声为0.0121(V·m^(-1))/Hz;传感器的分辨力优于0.4 V/m,是目前国内外报道的最好水平。此外,在待测电场中旋转电场感应电极,对其灵敏度进行测试;并对传感器的三自由度弱耦合谐振器的模态局部化现象进行深入研究,发现可以通过驱动和扰动不同谐振器控制模态局部化现象发生在特定的谐振器和特定的模态上。 展开更多

关键词 MEMS 模态局部化现象 电场引入结构 灵敏度 分辨力

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基于弱耦合谐振器的高分辨力微型电场传感器设计

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作者 王若航 李晓南 +1 位作者 顾羽 杨鹏飞 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第6期1-6,12,共7页

基于弱耦合谐振器振动模态的能量集中效应可实现传感器高灵敏检测。为满足实际应用中对电场传感器高灵敏度和高分辨力的需求,提出了一种基于弱耦合谐振器的微型电场传感器结构设计方案。传感器由封装管壳、电场引入结构、微型放电开关... 基于弱耦合谐振器振动模态的能量集中效应可实现传感器高灵敏检测。为满足实际应用中对电场传感器高灵敏度和高分辨力的需求,提出了一种基于弱耦合谐振器的微型电场传感器结构设计方案。传感器由封装管壳、电场引入结构、微型放电开关和三自由度弱耦合谐振系统组成。重点研究了电场引入结构的高灵敏设计方法,为了解决电场感应电极的静电荷积累问题,提出在敏感结构中设计微型放电开关,进一步提高电场传感器的分辨力和零点稳定性。 展开更多

关键词 MEMS 模态局部化现象 电场引入结构 微型放电开关 灵敏度 分辨力

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三丝结构气流式水平姿态传感器的研究 被引量：5

4

作者 朴林华 丁霞 +2 位作者 李言杰 李白华 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第4期504-506,509,共4页

该文确定了三丝结构中加热热电阻丝和检测热电阻丝的最佳排列方式。采用有限元法,利用AN-SYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下几种三丝结构敏感元件内流场的分布。计算结果表明,当β(β... 该文确定了三丝结构中加热热电阻丝和检测热电阻丝的最佳排列方式。采用有限元法,利用AN-SYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下几种三丝结构敏感元件内流场的分布。计算结果表明,当β(β为加热热电阻丝和检测热电阻丝构成的平面与基准面夹角)改变时,温度场和流场都发生变化。两个检测热电阻丝处气流速度差Δv与倾角关系曲线也随β发生变化;当β=0°时,线性范围最小,斜率最小;当β=30°时,线性最好,斜率较大;β=60°时,线性范围较窄,斜率最大。当β=0°时,传感器线性范围最小,灵敏度最小;当β=30°时,传感器的线性最好,灵敏度比较大;β=60°时,线性范围较窄,灵敏度最大。综合比较,取β=30°为最佳方案。 展开更多

关键词 三丝 姿态 敏感结构 流场

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气流式水平姿态传感器的敏感机理 被引量：5

5

作者 朴林华 李言杰 李白华 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期244-247,共4页

解释了气流式水平姿态传感器的敏感机理.采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中两点热源引起的对流场.计算结果表明:两热源处的气流速度之差随着倾斜角度... 解释了气流式水平姿态传感器的敏感机理.采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中两点热源引起的对流场.计算结果表明:两热源处的气流速度之差随着倾斜角度的变化而改变,倾斜角度加大,气流速度之差也增加.在水平状态时两热源处的气流速度相等,两热电阻丝上的电流相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两热源处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两热电阻丝上电流之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压.有限元计算方法为气流式水平姿态传感器的优化设计开辟了有效的研究途径. 展开更多

关键词 有限元法 气体摆 对流场 敏感机理

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自然对流对气流式角速度传感器的影响 被引量：4

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作者 朴林华 丁霞 +1 位作者 李言杰 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第2期182-185,共4页

解释了自然对流对气流式角速度传感器的影响机理。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时气流式角速度敏感元件内的流场。结果表明,由于自然对流的存在,无角速度输入时两热电阻丝... 解释了自然对流对气流式角速度传感器的影响机理。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时气流式角速度敏感元件内的流场。结果表明,由于自然对流的存在,无角速度输入时两热电阻丝处的气流速度之差Δv随倾斜角的不同发生改变,检测电桥输出一个零位电压ΔU,平均绝对偏差为16 mV,在传感器灵敏度为40 mV.[(°)/s]-1时,误差达到0.4(°)/s,导致零位重复性变差;由于自然对流的存在,有角速度输入时两热电阻丝处的气流速度之差Δv也随倾斜角的不同发生,不同角速度情况下,不同倾斜角引起的检测电桥电压ΔU平均相对偏差为2.4%,误差达到0.03(°)/s,引起灵敏度不稳定;自然对流对气流式角速度传感器的零位重复性的影响较大,对灵敏度的稳定性影响较小。该文为消除自然对流对气流式角速度传感器的影响,提高传感器的零位重复性和灵敏度的稳定性提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 自然对流 角速度 流场 传感器

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微机械气流式倾角传感器的研究 被引量：3

7

作者 朴林华 崔雪梅 +3 位作者 余全刚 王星 梅传志 张保丽 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第12期60-61,64,共3页

提出了一种能敏感倾角的微机械气流式传感器。采用微机械工艺在硅板上腐蚀出一个深槽,在深槽上设置2个有金属薄膜热敏电阻器的悬臂梁,用半圆球外壳封装成一个密闭腔体形成敏感元件;通过惠斯登电桥提取倾角电压信号;利用单片机和温度传... 提出了一种能敏感倾角的微机械气流式传感器。采用微机械工艺在硅板上腐蚀出一个深槽,在深槽上设置2个有金属薄膜热敏电阻器的悬臂梁,用半圆球外壳封装成一个密闭腔体形成敏感元件;通过惠斯登电桥提取倾角电压信号;利用单片机和温度传感器构成补偿电路,实现温度补偿和线性度补偿。测试结果表明:测量范围为±30°,分辨率为优于0.1°,响应时间优于50 ms,非线性度优于0.1%。该传感器不仅体积小,而且结构紧凑,工艺简单,敏感元件输出一致性好,适于批量生产。 展开更多

关键词 微机械 倾角 气流 敏感元件

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微机械全方位水平姿态传感器的研究 被引量：2

8

作者 朴林华 崔雪梅 +3 位作者 王星 余全刚 梅传志 张保丽 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期207-209,213,共4页

提出了一种能敏感全方位水平姿态的微机械传感器。采用微机械工艺制作的正八边形敏感元件敏感全方位水平姿态;通过前置信号电路和数字电路构成信号处理电路,实现倾角电压信号的提取,全方位信号合成和全方位倾角信号的灵敏度补偿。测试... 提出了一种能敏感全方位水平姿态的微机械传感器。采用微机械工艺制作的正八边形敏感元件敏感全方位水平姿态;通过前置信号电路和数字电路构成信号处理电路,实现倾角电压信号的提取,全方位信号合成和全方位倾角信号的灵敏度补偿。测试结果表明,分辨率优于0.1°,方位角测量范围可达360°,倾斜角度测量范围可达到20°。该传感器不仅体积小,且结构紧凑,工艺简单,敏感元件输出一致性好,适于批量生产。 展开更多

关键词 微机械 全方位 水平姿态 敏感元件

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两丝球形气流式倾角传感器敏感机理的研究 被引量：1

9

作者 朴林华 朴然 +2 位作者 丁霞 段磊 常兴远 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期708-712,共5页

采用有限元法(FEM)计算了两丝球形敏感元件内的温度场和流场,解释和验证了该结构传感器的敏感机理。计算结果和实验表明,两丝球形敏感元件内的流场和温度场随倾角θ发生变化;倾斜时等温线不再左右对称,高温等温线重叠部分减少;θ=0°... 采用有限元法(FEM)计算了两丝球形敏感元件内的温度场和流场,解释和验证了该结构传感器的敏感机理。计算结果和实验表明,两丝球形敏感元件内的流场和温度场随倾角θ发生变化;倾斜时等温线不再左右对称,高温等温线重叠部分减少;θ=0°时,热敏电阻丝r1、r2的平均温度差ΔT=0;θ=10°时,ΔT=7.31K;θ=20°时,ΔT=13.64K。ΔT随着θ变化的平均灵敏度为0.707K/(°);倾斜时位置偏高的热敏电阻丝平均温度高,θ和ΔT基本呈线性关系;与实测值相比,理论值偏大,平均相对偏差为4.5%;热敏电阻丝r1、r2的温度差ΔT随着倾角θ变化,引起两热敏电阻丝阻值改变,检测电桥输出一个对应于倾角θ的不平衡电压ΔV。该文采用的方法为两丝球形敏感腔结构气流式倾角传感器的结构优化和性能改进开辟了有效的研究途径。 展开更多

关键词 有限元法(FEM) 气体摆 对流场 敏感机理 温度场 温差

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三丝结构水平姿态传感器敏感机理的研究 被引量：1

10

作者 朴林华 丁霞 +2 位作者 李白华 纪明明 李言杰 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第2期204-206,209,共4页

采用有限元法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,计算了在不同倾斜状态下三丝结构敏感元件内的温度场和流场。计算结果表明,加热热电阻丝在敏感元件内形成一定的温度场和流场,倾斜时温度场和流场不再对称分布;在水平状态时两检测热电阻丝处的... 采用有限元法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,计算了在不同倾斜状态下三丝结构敏感元件内的温度场和流场。计算结果表明,加热热电阻丝在敏感元件内形成一定的温度场和流场,倾斜时温度场和流场不再对称分布;在水平状态时两检测热电阻丝处的气流速度相等,两检测热电阻丝的电阻相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两检测热电阻丝处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两检测热电阻丝电阻之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压。有限元计算法为三丝结构气流式水平姿态传感器优化设计开辟了有效的研究途径。 展开更多

关键词 有限元法 温度场 流场 敏感机理

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温度对微机械全方位姿态传感器灵敏度的影响 被引量：2

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作者 宋佳 朴林华 +1 位作者 刘玉洁 李言杰 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第3期368-371,共4页

解释了环境温度对微机械气流式全方位水平姿态传感器灵敏度的影响机理。采用有限元方法,通过建立该传感器敏感元件的三维模型计算了不同环境温度下,倾斜10°时敏感元件内的温度场。结果表明,在热源温度一定的情况下,输入恒定倾角时... 解释了环境温度对微机械气流式全方位水平姿态传感器灵敏度的影响机理。采用有限元方法,通过建立该传感器敏感元件的三维模型计算了不同环境温度下,倾斜10°时敏感元件内的温度场。结果表明,在热源温度一定的情况下,输入恒定倾角时,敏感元件内的温度场随环境温度发生了变化;随着环境温度的增加(下降),敏感元件内两两相对的检测热敏电阻处的温度之差减小(增加),检测电桥输出电压减小(增加),传感器灵敏度降低(升高)。为进一步采取温度补偿,减小该传感器灵敏度的温度漂移提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 环境温度 全方位 灵敏度 温度场

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气流式水平姿态传感器的结构研究

12

作者 朴林华 丁霞 +3 位作者 刘玉洁 宋佳 李言杰 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第5期629-632,共4页

(1.北京信息科技科技大学北京市传感器重点实验室,北京100101;2.青岛科技大学数理学院,青岛266061)摘要:提出了一种三丝结构气流式水平姿态传感器。采用有限元方法,利用ANSYS——FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径... (1.北京信息科技科技大学北京市传感器重点实验室,北京100101;2.青岛科技大学数理学院,青岛266061)摘要:提出了一种三丝结构气流式水平姿态传感器。采用有限元方法,利用ANSYS——FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下三丝结构和二丝结构敏感元件内的温度场和流场。计算结果表明,在倾斜状态下,三丝结构在两热源处的气流速度之差要比二丝结构大近5倍。三丝结构使加热丝与检测丝分离,解决了工作电流和输出灵敏度之间的相互矛盾,并可降低工作电流。测试结果表明:三丝结构气流式水平姿态传感器与二丝结构气流式水平姿态传感器相比,灵敏度由10mV/(°)增大到18mV/(°),响应时间从原来的100ms降低到40ms,工作电流由原来的80mA降低到40mA。三丝结构优于两丝结构。 展开更多

关键词 有限元法 姿态 结构 流场

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热振子式Z轴MEMS角速度陀螺敏感机理的研究

13

作者 朴林华 佟嘉程 +1 位作者 李备 张严 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期189-194,共6页

揭示了一种热振子式Z轴MEMS角速度陀螺的敏感机理。在给出工作原理、热振子的振动模态和陀螺效应的基础上,对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明:(1)开机1.8 s后在敏感结构内形成一个稳定的温度场。(2)热振子在Y方向建立驱动模态,... 揭示了一种热振子式Z轴MEMS角速度陀螺的敏感机理。在给出工作原理、热振子的振动模态和陀螺效应的基础上,对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明:(1)开机1.8 s后在敏感结构内形成一个稳定的温度场。(2)热振子在Y方向建立驱动模态,当沿着Z轴输入角速度时,在哥氏力的作用下热振子沿着X方向移动,造成温度场偏移,X方向上对称平行设置的两热线温差ΔT_(X)随着输入加速度az的加大呈现线性增长,温度灵敏度为125 mK/(°/s)。(3)根据输入-输出ω_(z)-V_(Xout)特性曲线,得到数学模型,揭示了该陀螺的敏感机理,陀螺灵敏度为0.095 mV/(°/s),非线性度为2.97%。本研究为优化结构奠定了实用理论基础。 展开更多

关键词 陀螺 敏感机理 陀螺效应 数学模型 微机械 热振子

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基于轮廓整形单元的原料肉3D可视化成像系统研究

14

作者 卜令平 高国伟 +7 位作者 乔真 田惠鑫 胡敬芳 张春晖 胡小佳 艾鑫 李侠 魏文松 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期346-355,共10页

针对3D激光扫描实现不规则原料肉轮廓成像时存在扫描轮廓不完整、部分信息缺失、体积估测精度低等问题,根据原料肉物性学特性,本文设计了一种基于轮廓整形单元的3D可视化成像系统,实现不规则原料肉的形态调整,以优化不规则原料肉的成像... 针对3D激光扫描实现不规则原料肉轮廓成像时存在扫描轮廓不完整、部分信息缺失、体积估测精度低等问题,根据原料肉物性学特性,本文设计了一种基于轮廓整形单元的3D可视化成像系统,实现不规则原料肉的形态调整,以优化不规则原料肉的成像性能。阐述了原料肉轮廓整形单元的工作原理,设计了样品驱动传输单元、扫描外触发控制单元、可实现轮廓整形的成像检测平台等硬件模块,确定了整形单元中铰链螺栓旋转方向、电机旋转圈数和原料肉轮廓目标整形角度之间的关系。基于Halcon平台和C#语言编写了轮廓整形优化原料肉成像性能的3D可视化软件,利用点云处理模型重建算法和灰度膨胀(Gray dilation)孔洞补偿算法,实现不规则原料肉轮廓整形前后信息采集、数据分析及体积估测准确度对比。最后选用120块猪肉(后腿、里脊)在冷鲜和麻冻状态下验证整形单元对原料肉轮廓成像的优化性能。结果表明,与传输方向呈90°、180°、270°、360°时肉块扫描后成像精度均不小于90%,变异系数不大于3%。冷鲜肉和麻冻肉最佳整形角度范围分别为30°~50°和40°~60°,体积估测准确率从90%分别提高至94%和97%以上。整形后其轮廓形态可维持时间均大于6 s,孔洞高度最大压缩比均小于0.77。研究证明,不规则原料肉经过轮廓整形单元后可有效提高成像性能,为后续基于轮廓成像实现不规则原料肉定量分切技术研发提供支持。 展开更多

关键词 肉品识别 3D可视化 轮廓整形 激光扫描 点云处理 体积估测

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基于双向热膨胀流的MEMS陀螺敏感机理分析

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作者 马炫霖 朴林华 +1 位作者 佟嘉程 刘珺宇 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期83-88,共6页

提出一种新型的基于双向热膨胀流的微机电系统(MEMS)陀螺的基本结构并揭示了其敏感机理,采用有限元方法及利用COMSOL建立三维模型,对双向热膨胀流陀螺敏感元件的温度场进行了计算。结果表明,基于双向热膨胀流的陀螺具有陀螺效应,当输入... 提出一种新型的基于双向热膨胀流的微机电系统(MEMS)陀螺的基本结构并揭示了其敏感机理,采用有限元方法及利用COMSOL建立三维模型,对双向热膨胀流陀螺敏感元件的温度场进行了计算。结果表明,基于双向热膨胀流的陀螺具有陀螺效应,当输入功率为70 mW,输入角速度为-25~25 rad/s时,陀螺的温度灵敏度为1.577 K·(rad/s)^(-1),灵敏度为0.064 V·(rad/s)^(-1),非线性度为6.855%。该陀螺具有灵敏度高,抑制交叉耦合小和结构简单等特点,可用于电子设备、航天和医学仪器等领域。 展开更多

关键词 热膨胀流陀螺 敏感机理 有限元分析 温度场 陀螺效应

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敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响 被引量：1

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作者 朴林华 崔雪梅 +3 位作者 董浩亮 赵京京 秦艺 谭家成 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期826-829,共4页

研究了干燥空气、N2和He等3种常用敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响。采用有限元法计算了输入角速度ωi=20(°)/s时敏感元件内的流场。计算结果和实验表明,改变敏感元件内敏感工作气体的种类,流场分布也随之变化。ωi=20(°... 研究了干燥空气、N2和He等3种常用敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响。采用有限元法计算了输入角速度ωi=20(°)/s时敏感元件内的流场。计算结果和实验表明,改变敏感元件内敏感工作气体的种类,流场分布也随之变化。ωi=20(°)/s时,两热电阻丝r1、r2处的气流速度差ΔvN2>ΔvAIR>ΔvHe。灵敏度系数KN2>KAIR>KHe,其中KN2=1.05 KAIR,KHe=0.21%KAIR。N2对应的灵敏度最高,热电阻丝抗氧化,稳定性较好,但成本高;干燥空气的灵敏度次之,热电阻丝易氧化,稳定性差;He对应的灵敏度最小,热电阻丝不易氧化,稳定性最好。该文解释了敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响机理,为提高射流陀螺的实用性,满足不同工程需要开辟了一个新的途径。 展开更多

关键词 工作气体 射流 灵敏度 陀螺 对流场 有限元法

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单轴MEMS热膨胀流陀螺敏感机理三维有限元分析 被引量：2

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作者 朴林华 李备 +1 位作者 佟嘉程 张严 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第2期195-201,208,共8页

该文提出了一种单轴微机电系统(MEMS)热膨胀流陀螺的基本结构,并揭示了其敏感机理。通过有限元法,利用COMSOL Multiphysics建立了陀螺的三维模型,在有无角速度时对陀螺敏感元件的温度场和等温线变化情况进行计算。结果表明,单轴MEMS热... 该文提出了一种单轴微机电系统(MEMS)热膨胀流陀螺的基本结构,并揭示了其敏感机理。通过有限元法,利用COMSOL Multiphysics建立了陀螺的三维模型,在有无角速度时对陀螺敏感元件的温度场和等温线变化情况进行计算。结果表明,单轴MEMS热膨胀流陀螺具有陀螺效应,输入角速度为[-1080(°)/s,1080(°)/s],陀螺的结构灵敏度为0.0539 K/[(°)·s^(-1)],非线性度为14.13%。 展开更多

关键词 热膨胀流陀螺仪 微机电系统(MEMS) COMSOL 有限元分析 三维模型

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动热源摆式单轴MEMS热加速度计敏感机理的研究 被引量：2

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作者 朴林华 佟嘉程 +1 位作者 李备 张严 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第1期105-111,共7页

该文揭示了一种动热源摆式单轴微机电系统(MEMS)热加速度计的敏感机理。在给出敏感结构原理的基础上,通过建立二维物理研究模型、划分网格、加载加速度等方法对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明,开机1.8 s后在敏感结构内形成了... 该文揭示了一种动热源摆式单轴微机电系统(MEMS)热加速度计的敏感机理。在给出敏感结构原理的基础上,通过建立二维物理研究模型、划分网格、加载加速度等方法对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明,开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的以动热源为中心的温度场;输入加速度a时,动热源沿着加速度方向偏移,温度场随之偏移,敏感轴方向上对称设置的两个热线温差ΔT X随着输入加速度a的加大而呈线性增长,温度灵敏度为7.1×10^(-2)mK/g。根据输入-输出(a-V X OUT)特性曲线给出数学模型,得到该加速度计灵敏度为0.5 V/g,非线性度为2.8%,从而揭示了敏感机理。 展开更多

关键词 热气体加速度计 微机械 动热源 单轴 敏感机理 数学模型

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微机械开放式z轴射流陀螺敏感机理的研究 被引量：1

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作者 朴林华 朴然 +1 位作者 常兴远 胡永辉 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期19-23,共5页

揭示了一种基于开放式气流通道的微机械z轴射流陀螺的敏感机理。采用基于流固耦合的三维瞬态有限元分析法,计算了敏感元件内部气流场,并给出了数学模型。计算和测试结果表明:敏感元件内有一开放式的气流通道,分别设置两个入口和一个出口... 揭示了一种基于开放式气流通道的微机械z轴射流陀螺的敏感机理。采用基于流固耦合的三维瞬态有限元分析法,计算了敏感元件内部气流场,并给出了数学模型。计算和测试结果表明:敏感元件内有一开放式的气流通道,分别设置两个入口和一个出口,气流在压电泵的驱动下,由两个入口进入并汇聚,由喷口喷出的气流在射流敏感室形成射流敏感体并从出口流出。在静止条件下,射流敏感体相对热线r1和r2对称分布,作为电桥两个臂的热线r1和r2之间的速度梯度βx=0,电桥平衡,输出电压为0;有角速度输入时,射流敏感体在哥氏力的作用下沿着z轴发生偏转,射流敏感体相对热线r1和r2不再对称分布,βx随着角速度的增加而加大,在其他材料和结果参数不变的情况下,由于射流敏感体与热线r1和r2不对称的热量交换,热线r1和r2的电阻发生不对称的改变,导致电桥失去平衡,电桥输出与输入角速度成正比的不平衡电压。在±120(°)/s的输入范围内,陀螺灵敏度为2.0μV/[(°)·s-1],非线性度优于0.5%,功耗为5.2mW,热线电阻为3Ω,热线电阻温度系数为2 600℃-1。这种微机械开放式z轴陀螺敏感元件内气流由开放的入口和出口之间形成定向流动,无需气流在敏感元件内循环,敏感元件结构简单。 展开更多

关键词 角速度 开放式气流通道 射流陀螺 敏感机理 灵敏度

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一种气流式全方位水平姿态敏感技术

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作者 朴林华 丁霞 +3 位作者 余全刚 王星 张保丽 梅传志 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第1期32-34,37,共4页

提出了一种气流式全方位水平姿态敏感技术。在密闭腔体内有一非闭合环形圈热源,在热源周围设置8根两两相对平行的热电阻丝构成全方位水平姿态敏感元件;通过前置信号电路和数字电路构成信号处理电路,实现倾角电压信号的提取、全方位信号... 提出了一种气流式全方位水平姿态敏感技术。在密闭腔体内有一非闭合环形圈热源,在热源周围设置8根两两相对平行的热电阻丝构成全方位水平姿态敏感元件;通过前置信号电路和数字电路构成信号处理电路,实现倾角电压信号的提取、全方位信号合成和全方位倾角信号的灵敏度补偿。测试结果表明:分辨率优于0.1°,方位角测量范围可达到360°,倾斜角度测量范围可达到20°。这种技术可获得较高的精度和灵敏度,不存在方位角的测试盲点。 展开更多

关键词 气流 全方位 水平姿态 敏感技术

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