激波传感器T型排列的智能检测报靶系统

针对当前实弹射击中存在的人工检靶繁琐、导电报靶误报率高等问题,研究一种基于激波压力传感器报靶系统。运用LM6171高速运放搭建信号放大及滤波电路,通过LT1671及AD824运放搭建脉冲整形电路,将微弱的激波信号转化成可识别的脉冲信号输入给现场可编程逻辑门阵列(FPGA),由FPGA进行计时,并将计算的时间差数据传递给计算机,计算机软件通过建立的“T”型数学定位模型,采用最小二乘法计算原理,应用MATLAB软件中的Fsovle函数计算出弹着点坐标。测试结果表明,该系统实现了误差范围小于3 mm的精度报靶,满足了当前射击训练要求,在实弹射击中具有推广使用价值。

Love波传感器及其质量灵敏度测试

为实现流体领域的液相传感,设计并制作了基于36°-YXLiTaO3作为压电衬底、PMMA薄膜作为波导层的Love波传感器;通过微电流电铸实验测量得到Love波传感器的质量灵敏度为-2.281g-1cm2.分析了波导层厚度、器件温度和电铸电极的厚度三个因素对灵敏度的影响,为进一步提高灵敏度提供了参考.

薄膜谐振Lamb波传感器测量液体流速矢量的方法

针对液体流速测量领域中微型流量传感器高品质因数、高灵敏度的性能要求。本文设计一种双端增强型薄膜谐振结构实现Lamb波传感器的高品质因数,利用传感器反对称模式(A01模式)在薄膜-液体界面处的消逝波实现液体流速矢量测量。所制作的双端增强型薄膜谐振Lamb传感器A01模式的主峰品质因数为703,A01模式的频率移动量与液体流速大小存在线性关系,频率移动方向与液体流动方向存在对应关系。流速实测灵敏度约为270 Hz/mm/s,传感器稳定性噪声小于0.2Hz,流速最低检测极限值(LOD)为2.2μm/s,流量最低检测极限值(LOD)为18.3nL/min。结果表明,双端增强型薄膜谐振Lamb波传感器可以实现液体流速高灵敏度矢量测量。

光纤表面等离子体波传感器的温度特性的研究

本文从粒子振动的角度讨论了光纤表面等离子体波传感器对于温度的敏感特性。对于金属 /介质的表面等离子体波传感器 ,在界面处产生的等离子体振动实质是大量电子的集体振荡。在某一特定的波长的P光激励下 ,电子吸收了光子的能量而改变了原来的运动方式 ,当激励的光信号与电子群的固有振荡频率一致时 ,大量的电子振动变为一种谐振。由于界面处的电子密度与温度是密切相关的 ,不同的温度时密度不同———温度越高 ,电子的密度越大 ,而电子群的集体振荡又与电子的密度密切相关。所以温度的变化将对等离子体的共振频率产生非常重要的影响。利用了这一效应来补偿环境介质的温度变化 ,可以克服环境温度对测试所带来的影响。此外 ,本文也讨论了采用光纤SPW传感器可以进行多参数的测量。

高灵敏Love波传感器及其关键材料

Love波传感器是声表面波传感器的一种,其灵敏度最高。对Love波生物、化学传感器的研究现状进行了综述,着重分析了波导材料及其厚度、基板材料及其切向对传感器的灵敏度及温度稳定性的影响关系。指出采用高频谐振型的器件结构并结合聚合物波导的方案可进一步提高Love波传感器的灵敏度。

可穿戴摩擦电脉搏波传感器制作的实验研究

心血管疾病对人类健康的威胁日趋严重,因而对心血管状态的实时监测变得尤为重要。摩擦电脉搏波传感器(TGP-s)基于摩擦电纳米发电机工作原理,用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)为主要材料,通过对PET压膜、涂抹导电银胶和对PTFE用乙醇清洗、蒸镀铜薄层以及把处理后的PET和PTFE用铜胶带封装和焊接电极处理研制而成,具有成本低、制备工艺简单、柔性可穿戴、高灵敏、无需外接复杂电路、对人体是无伤害等优势。实验结果表明,TGP-s采集的信号稳定且准确,使用TGP-s在人体桡动脉处进行日常的无创实时脉搏监测及定性评估是有效的,也是可行的。

声表面波传感器在制作过程中影响的主要因素

传感器是把客观世界中包含的各种信息通过载体转换出来。由于人们在认识和思维上有局限,却习惯接受和处理电磁信号携带的信息。因此,在以电磁信号为载体的信息社会迅速发展的今天,传感器就显得尤为重要。

脉搏波传感器动态校准装置的研制

CIMM动态压力实验室已经研制出脉搏波传感器动态校准装置，并通过相应的实验初步验证了装置的性能，证明了该装置在应用上的可行性。

耳部光电容积脉搏波传感器的去运动干扰设计

光电容积脉搏波传感器可用于测量人体心率、血氧饱和度、呼吸率等生理参数。由于测试部位的局限性和对运动干扰的敏感性,使其主要应用于临床,而非日常便携式监护类设备中。鉴于此,重新设计传感器探头LED与PD结构,提高信号强度,进行对比实验选取耳部测试点,并利用三轴向加速度传感器,综合3通道信号,获取噪声源构建自适应滤波器,削减行走与跑步状态下的运动干扰,计算心率。经过一系列人体运动实验,以心电设备做参照验证了本设备心率计算准确率。

Love波传感器的性能分析与实验

为了制作高灵敏度Love波传感器,分析了Love波在ST-石英和二氧化硅薄膜分层结构中的传播特性,并对该分层结构进行了相关的理论推导和计算。首先,从声学动力学方程出发,分析求解了该分层结构的波动方程,得到了在该分层结构的色散关系及位移表达式。基于得到的解析表达式分析了波结构,绘制了特性曲线,得到了Love波在该结构中的传播特性。最后,应用MEMS工艺制作了由ST-石英为基底、二氧化硅为波导层的Love波传感器,并通过电化学微电铸的方法进行了实验验证,且对理论灵敏度与实验灵敏度之间不一致的原因进行了分析。测试数据显示,该传感器的质量灵敏度为100cm2/g,最低检出限为3.65ng,结果证明了该Love波传感器基本满足高灵敏度生化检测的要求。

激波传感器放大电路设计

针对空中高动态目标(巡航导弹、飞机等)的飞行特点,综合国内激波探测的研究现状,对激波传感器测得的信号,设计相应的处理电路将其输出有效放大,并具有良好的信噪比,以便于后续电路的处理和应用。

薄膜Lamb波传感器用于胃蛋白酶原I检测

为满足大规模胃癌早期筛查对胃蛋白酶原I(PGI)检测高灵敏度、高效率、操作简单、样品量少的需求,本文构建了一种PGI抗体功能化薄膜型Lamb波生物传感器。对传感器检测腔薄膜进行PGI抗体自组装修饰,传感器检测腔表面修饰的PGI抗体将样品中PGI抗原特异性的捕获并固定在检测腔薄膜表面,Lamb波传感器薄膜表面质量增加导致其A0模式中心频率发生移动,且频率移动量与检测腔表面吸附物质质量增加量正相关,实现对样本中PGI抗原浓度的检测。实验结果表明:PGI抗体功能化薄膜Lamb波生物传感器对PGI抗原实测灵敏度约为102.114 Hz/ng/mL,理论最低检测限(LOD)为0.176ng/mL,单个样本检测时间为40min,与现有基于光学检测法PGI检测技术相比,具有检测系统简单、操作简单、不需要专业人员操作等显著优势,且比多数光学检测法LOD更低,比电化学法PGI检测技术LOD低两个数量级。结果表明,本文提出的PGI抗体免疫功能化薄膜型Lamb波生物传感器对PGI检测且具有检测下限低、灵敏度高、检测效率高、操作简单、无需样品预处理等特点,满足大规模早期胃癌筛查的基本需求。

基于ZnO/SiC结构的Lamb波传感器研究

由于超声波传感器的工作需要极高的灵敏度和稳定度,其性能优化一直是研究的重点之一。本文采用传递矩阵法计算了基于Zn O/Si C结构的Lamb波传感器的各项性能,包括机电耦合系数,插入损耗,灵敏度以及较小的最小检测域。根据模拟结果,对Lamb波传感器的以上性能参数进行了优化,得到了优化工作条件。研究发现,Lamb波多模特性为这种传感器的性能优化提供了丰富的选择性,选择不同的模式,可以对各项性能参数进行不同目的的优化。研究结果对研制高性能的Lamb波超声传感器具有理论指导作用。

一种用于管道检测的电磁超声SH波传感器研制

针对管道检测中环境复杂、表面粗糙度大及实现在线检测难等问题,研制了一种基于电磁超声技术的SH波传感器。设计了传感器在用于管道检测时的封装结构,通过实验测试了传感器可以达到的提离距离;对传感器的频率特性、指向性及通过缺陷后的透射信号进行了研究。结果表明,该SH波传感器可以应用于管道检测,根据透射信号的衰减程度可以判断检测区域内的缺陷尺寸大小。

FZF2型浮标测波传感器

FZF2型浮标测波传感器,在FZF2型资料浮标中作测波之用。其特点是测量频段范围宽,频响特性好,零位线偏移小,输出噪声小,集成化程度高,功耗小,整机性能稳定可靠。海上试验结果表明,运行一年无故障,保精度。

扫描式眼波前像差系统的夏克–哈特曼波前传感器质心探测研究

针对扫描式眼波前像差系统难以消除所有视角方向系统噪声的问题,提出了一种在大噪声条件下准确定位光斑阵列的质心并进行波前重建的方法。首先使用中值滤波与数学形态学方法对图像进行全局处理;接着使用改进的最大间类方差方法选取每个子孔径的阈值;然后通过Suzuki轮廓跟踪算法确定需要计算的光斑窗口;最后结合所提出的中值面积法精确定位光斑质心。通过对比发现,传统方法对此类大噪声条件下的真实光斑已无法进行判别,而新提出的方法可以进行正确识别,重建波前的PV值误差小于0.015λ,RMS小于0.001λ,说明该方法的准确度与稳定性明显优于传统方法。

基于多传感器融合的波浪谱数据获取与传输方法研究

波浪谱分析是研究随机波浪、构建波浪模型、计算海浪要素的主要方法,也是海洋工程设计、波浪能应用研究等的重要依据。目前对于现场波浪数据的获取仅局限于波浪特征参数和部分频段数据,为了获取准确有效的波浪谱信息,提出微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)测波传感器相结合的波浪谱数据获取方法以及利用北斗短报文数据传输的通信方式。综合考虑波浪谱数据特点和北斗短报文通信能力,波浪谱数据选用半精度数据类型编码并设计了相应的数据传输格式。现场海试结果表明该方法对于全波谱数据计算和传输较为准确,有效波高、峰值周期、平均波向和方向扩展的准确率相比于单独GPS传感器计算结果分别提升了12.5%(0.1m)、5%(0.2s)、8%(13°)和13%(8°),为海浪观测资料获取提供了新方法和新思路,可以进一步满足海洋多要素研究和对完整频谱分析的实际应用需求。

光纤表面等离子体波传感器中膜厚与共振波长关系的实验研究

利用表面等离子体共振效应 ,研究了金属镀层厚度对光纤表面等离子体波传感器的影响。在其它参量一定的情况下 ,不同金属膜层厚度的传感器对应着不同的共振波长 ,根据这一特性设计了分布式光纤表面等离子体波传感器。突出优点是能进行多点测量。

用于非粘性液体检测的Lamb波传感器阵列

在负载液体的压电薄板上可通过叉指换能器(IDT)激发出Lamb波,Lamb波的相速度与液体的特性参数有关.基于该原理,引入有效介电常数的概念研究了Lamb波在液体传感领域的潜在应用,并针对理想非粘性液体的检测设计了同时并行敏感液体密度和介电常数的传感器阵列.以压电材料铌酸锂(LiNbO3)为例,为改进灵敏度及机电耦合系数,通过数值计算得到了传感器阵列的板厚、切向等优化结果.

基于DDS声波生物传感器信号探测系统的研究

针对声表面传感器信号处理系统的需要,以C8051F060单片机为控制核心,采用直接数字频率合成器(DDS)、增益相位检测器(AD8302)、16位A/D转换芯片(AD7654)等硬件,并利用LabVIEW串口通信模块对Lamb传感器的幅值和相位进行实时的采集和处理,实现了Lamb传感器表面质量变化量的准确测量,与传统的网络分析设备相比,该系统具有成本低、体积小、易于携带等优点,对于生物传感器在线、实时检测具有重要意义。