仿蟋蟀尾毛的MEMS振动传感器有限元仿真分析

基于MEMS技术和仿生学设计了一种纤毛+薄膜振动传感器敏感结构,由垂直纤毛和两个相互垂直的悬臂梁构成信息接收和传递单元,沉积在与悬臂梁末端固连的硅衬底薄膜上的PZT压电薄膜作为敏感转化单元.建立了该传感器结构的等效运动模型,在此基础上对传感器的输出特性和频率特性进行了数学分析.利用ANSYS有限元软件对不同结构及几何参数的敏感结构进行了仿真分析,对比仿真结果,优化传感器的结构和几何参数.仿真结果表明该结构传感器共振频率达到了6757.4 Hz.

基于COMSOL有限元法的电涡流传感器仿真

为了研究电涡流传感器中电涡流探头线圈的结构参数对检测性能的影响,以电磁场理论为基础,采用有限元分析法,以有限元仿真软件COMSOL为工具,建立电涡流传感器的检测模型,通过仿真研究电涡流传感器探头的电磁特性和影响其性能的探头线圈内径、外径、厚度等结构参数.结果表明:电涡流传感器探头线圈的电阻值与电抗值随线圈内径和外径的增大及厚度的减少而呈上升趋势,当内径和外径越大、厚度越小时,电涡流传感器的灵敏度越高,且线圈厚度对传感器灵敏度的影响更明显.研究结果对研制用于钢闸门缺陷检测的电涡流传感器的优化设计具有一定的参考价值.

电容式角位移传感器电场有限元仿真研究

对电容式角位移传感器二维及三维的电场进行了有限元法分析 ,同时对不同结构参数的敏感元件进行仿真研究 。

新型MEMS三维振动传感器的有限元分析

针对目前多维振动传感器的需求,研制了一种基于MEMS技术的仿昆虫纤毛三维振动传感器。首先,介绍了振动传感器的仿生机理和工作原理;然后,推导了振动传感器的力学模型并建立了有限元模型;最后,对该传感器进行了静、动态特性分析,并通过实验验证最终得出该传感器的灵敏度为274.18μV/gn、维间耦合小于等于0.612 5%、测量范围为±25 gn、共振频率为2 342.6 Hz、抗冲击能力为100 gn。

基于三维有限元的电涡流传感器参数的仿真研究

电涡流传感器的参数变化对其性能的影响是比较显著的,因此设计电涡流传感器的关键在于对传感器参数进行优化,采用有限元技术(ANSYS软件)对不同形状的空心平面线圈的三维电磁模型进行仿真分析,在得到各种电感曲线的基础上,定性地分析了几种主要参数变化对变面积式电涡流传感器的影响,结果表明,为了提高传感器测量灵敏度,线圈应采用较小的长度、较大的宽度和尽可能小的间隙,该项研究成果为传感器优化分析提供了有利的方法和手段。

电容式角位移传感器三维电场有限元分析及仿真研究

该文利用有限元法对电容式角位移传感器三维电场进行分析 ,仿真研究不同结构参数的敏感元件 ,所得结论与实验结果吻合。

阵列涡流传感器互感信息三维有限元仿真

阵列涡流传感器能够实现导电材料的大面积高速扫描。通过测量线圈间的互感,可获取更多的缺陷信息。利用ANSYS有限元软件对同一深度不同长度的裂纹进行三维仿真,得到了相应的阵列涡流线圈感应电动势幅值和相位变化曲线。仿真结果表明探头线圈间的互感可提供裂纹大小和位置等有用信息。

基于磁集中器的霍尔三轴磁场测量传感器有限元仿真分析

运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,模拟计算了在80A/m(1 Oe)的磁场中,加入磁集中器后磁场的变化,并讨论了磁集中器的大小、材料磁导率、霍尔元件大小、空间位置等参数对传感器输出参数的影响。计算结果表明,把磁集中器和霍尔元件组合到一起,能够使用传统霍尔元件实现磁场的三维测量,从而可以使其在电子罗盘和地磁导航系统等领域得到广泛的应用。

高精度电容压力传感器的有限元仿真

本文给出了采用有限元仿真来解决高精度电容传感器结构设计的具体作法,提出了减少电容传感器滞后误差的措施。文章最后还给出了研制样品的实测数据。

阵列电容传感器有限元仿真软件的设计

采用C语言开发了运行于微机环境下的有限元仿真软件包,用之对阵列电容传感器的测量过程进行仿真,进而为阵列电容传感器的分析、设计和优化提供软件平台.

压电加速度传感器有限元仿真方法研究

压电加速度传感器具有频带宽,结构简单,耐高温性能好等特点,在复杂机械应力和高温应力环境下应用广泛,是航空发动机健康监测、爆炸冲击监测等应用下必不可缺的器件。对于压电加速度传感器的设计和研究,常使用有限元仿真法来分析其固有频率、响应及在此基础上的各种机械应力、温度应力下的状态。从压电加速度传感器的原理、结构和有限元仿真的基本流程出发,调研了压电加速度传感器有限元仿真中的主要问题。按照不同结构类型总结了建立几何模型时的结构简化方法,分析了螺栓预紧力的主要仿真方法;区分部分仿真和整体仿真,总结了固有频率的仿真方法;按照不同激励,讨论了不同应力的仿真实现方法。

全植入式耳蜗传感器纤毛结构优化的有限元仿真

目前人工耳蜗需麦克风+专用电路来实现频率分选的功能,这使得设备的体积和功耗均较大,通过MEMS技术可以将器件小型化,而仿生学中人耳的纤毛细胞与鱼类侧线纤毛细胞结构类似,且哺乳动物的听觉系统具有丰富的特征,这些关键特征包括频率分选性、低水平刺激的非线性放大以及压缩,该特征使得哺乳动物的耳能够在更大的声压级上进行感应。在此基础上,依据鱼类侧线纤毛细胞以及人耳侧线纤毛细胞的特异性结构,设计了两种仿真模型。通过对比分析,进一步探究了纤毛结构对传感器整体性能的影响,发现椭圆柱纤毛结构对比圆柱形纤毛结构在模态频率分布上有梯度均匀、差值明显的优势,这使得单个传感器测量多通道信号成为可能,能够减少人工耳蜗纤毛传感器单元阵列覆盖测量带宽的数量。

铁磁材料磁弹性传感器的有限元仿真研究

通过有限元仿真软件对传感器进行建模求解,检验传感器磁路设计的合理性以及在实际实验中的实用性。仿真结果表明,该传感器独特的结构形式改善了铁磁材料的导磁环境,使得铁磁材料被均匀磁化,能够得到明显的检测信号,并且能够达到实际所要求的磁通值。

薄膜体声波传感器的有限元仿真与分析

薄膜体声波滤波器(FBAR)传感器的性能受结构和材料特性的影响很大。该文利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件,建立了FBAR传感器的二维、三维有限元结构模型。用氮化铝和氧化锌材料作为压电薄膜对建立的模型做了固体力学和静电学仿真分析,得到了FBAR传感器的谐振频率、导纳特性曲线和谐振频率处的位移分布情况。通过分析发现氮化铝压电薄膜阻抗特性曲线更平滑,而氧化锌压电薄膜存在明显的寄生谐振峰的问题。针对氧化锌压电薄膜存在的寄生谐振峰进行了优化,仿真分析了电极边长尺寸和电极厚度对寄生谐振的影响,实现了对寄生谐振峰的有效抑制。

仿生电容式超声传感器的有限元仿真

针对超声在水中与空气中声阻抗特性不同,水中存在有效出射声压过小的问题,提出了一种仿生学电容式超声传感器模型,模仿海豚的额隆结构达到声阻抗匹配。通过comsol multiphysics 4. 3b对设计模型进行了有限元仿真。结果表明,本设计能够很好达到声阻抗匹配,有仿额隆结构时的最大输出声压是没有该结构时的4. 96×1013倍。

用于微热板气体传感器的EHD打印有限元仿真

为了研究通过电流体动力学(EHD)打印在微热板上涂覆气敏材料过程中各参数对锥射流形成的影响,采用多物理场有限元仿真软件分析了锥射流形成过程。高速摄像机拍摄锥射流形成过程与仿真锥射流形成过程一致,验证了仿真分析的有效性。仿真结果表明:随着针头与衬底之间距离减小,锥射流形成时间单调减小;针头内径和接触角的增大都会使锥射流直径增大。根据仿真结果优化EHD打印参数,在微热板上打印花状气敏材料,不但保留了材料的微观纳米结构,而且形成了较为均匀的薄膜。

基于有限元仿真的阵列式涡流传感器特性研究

文中介绍一种用于无损检测的阵列式涡流传感器,传感器由多个独立的励磁极和一个感应线圈阵列组成。对涡流传感器进行了理论分析,并使用有限元仿真软件COMSOL对传感器进行了建模。采用数值方法分析了传感器的电流响应特性,频率响应特性,提离特性以及引入缺陷后的单线圈输出特性,双线圈差分输出特性。根据传感器特性,加入4个缺陷,从单线圈输出电压像素图上能够识别出缺陷所在位置。有限元仿真结果表明,阵列式涡流传感器能够识别金属表面缺陷,输出电压信号能体现缺陷特征,传感器特性研究为阵列式涡流传感器设计优化改进提供了必要的分析方法和理论依据。

某FAB厂房结构微振动有限元计算与分析

为研究电子厂房防微振结构设计方法,在对该厂区进行场地环境振动实测后,采用了有限元软件建模计算并分析了半导体厂房结构的微振动水平。结果发现:厂房二层各区域的振动预测均满足微振要求VC-B和VC-C标准;各测点的振动峰值主要集中在2 Hz、12.5 Hz、25 Hz三个频段附近。分析预测结果可为类似的项目提供经验并指导结构设计。

涡流传感器有限元仿真的研究与实施

为了对涡流测量的电磁场分布有更加深刻的了解,分析空间磁场的约束方程,建立涡流传感器的有限元仿真模型,仿真分析空间中的磁场分布。仿真结果表明,淬火层的深度与探头线圈检测到的磁场呈一定的正比例关系,为设计传感器提供了指导。探头激励信号频率越低,能检测的淬火层深度越厚,但检测灵敏度随之降低。为了保证涡流检测传感器的灵敏度,检测探头的提离高度应该尽可能小。当检测线圈的高宽比为1时,传感器具有最优的检测效果。

电动振动台随机振动试验有限元仿真

建立并修正了能反映某振动台、夹具以及试件整体动态特性的有限元模型,基于该模型进行了随机振动试验仿真研究,介绍了仿真方法。根据给定的加速度功率谱密度控制曲线,通过频率响应计算和随机响应计算对试件随机振动试验进行了仿真,获得了试件动态响应仿真结果。通过真实试验对仿真结果进行了验证,结果表明仿真控制曲线和试验控制曲线吻合很好,均在控制容差范围内;试件测点仿真结果和真实试验结果功率谱密度曲线比较一致,峰值频率相对误差为0.8%,仿真频段内各测点加速度响应均方根值相对误差在5%以内,自功率谱对应峰值最大相对误差约为22%。