摘要：提出了一种利用前向散射光束和透射光束测量近地大气横向能见度的方法。以阶跃折射率光纤作为空间滤波器限制散射光束和透射光束接收的视场角以及前向散射测量光束和大气散射辐射的背景干扰;采用相关检测法,排除测量通道视场角内的大气背景干扰,提高洁净大气条件下散射光强度信号测量的信噪比;对测量装置结构进行优化设计,减小热形变的影响;另一方面引入阶跃折射率光纤,使投射到光电探测器接收表面的光束光斑位置保持不变,进一步减弱形变对测量精度的影响。能见度的值用散射光强度和透射光强度之比表示,光源强度的变化和光学元件的污染对测量的影响可不考虑。用此方法测得的能见度与按严格定义的透射法所测能见度的相关系数约为98.2%。

摘要：在局域密度近似下,采用第一性原理方法系统地研究了高压对LaBr3晶体结构、电子结构与光学性质的影响。计算的晶格参数和体弹模量均与报道的实验结果吻合。能带结构计算表明,无压强作用时LaBr3为直隙绝缘体,其价带和导带分别主要由Br 4p态和La 5d态电子构成;施加压强后,其逐渐转变为间隙绝缘体,且带隙随压强增大而线性减小。分析光学性质发现在可见光和红外区域LaBr3的透射率均达到80%,表明其为理想透明闪烁材料。随着压强的增大,介电函数虚部两个峰值较高的峰位、光学吸收边及透射边均发生红移,且静态介电常数、折射率以及反射率均增大。研究表明,高压有效调制了LaBr3的电子结构和光学性质,计算结果为LaBr3光电材料的设计与应用提供了理论依据。

摘要：根据光电式甲醛检测原理和探测光束的特点,设计了光电式甲醛浓度测量传感器信号调理电路,该调理电路主要由光电探测器前置放大电路、窄带有源滤波器和精密交流信号-直流信号转换电路3部分组成。基于OP07运算放大器设计的交流信号-直流信号转换电路等效净输入信号小于0.3μV,降低了甲醛测试系统检测限,提高料测试精度。以此信号调理电路构成的系统,实验标定的甲醛浓度的检出限低于2μg/L.

摘要：传统百叶箱和防辐射罩内部的温度传感器受到太阳辐射会导致其温度高于大气真实温度,升温量可达0.8 K甚至更高.为提高大气温度观测精度,本文设计了一种阵列式温度传感器.利用计算流体动力学方法分析计算该传感器在不同环境条件下的辐射升温量,采用遗传算法对计算结果进行拟合,获得辐射升温量修正方程.为验证阵列式温度传感器的实际性能,研制了强制通风温度测量平台.将阵列式温度传感器、配有传统防辐射罩的温度传感器和强制通风温度测量平台置于相同环境下,进行大气温度观测比对实验.配有传统防辐射罩的温度传感器辐射升温量平均值为0.409 K;与前者相比,阵列式温度传感器的辐射升温量仅为0.027 K.这种阵列式温度传感器可将辐射升温引起的误差降低约93%.辐射升温量实验测量值与修正方程修正值之间的平均偏移量为0.0174 K,均方根误差为0.0215 K,该结果验证了计算流体动力学方法与遗传算法的准确性.如果配合计算流体动力学方法与遗传算法,温度测量精度有进一步提高的潜力.

摘要：金属半导体异质混合结构是一种特殊的压阻结构,其具有高于传统MEMS压阻式压力传感器的压阻性能。鉴于此,设计和研究了一种由掺杂单晶硅和金属铝混合形成的MEMS异质结构压力传感器。首先结合理论模型和ANSYS有限元模拟仿真分析了硅铝异质结构传感器的灵敏度特性,然后通过MEMS工艺制作了硅铝异质结构压力传感器芯片,并对其进行了封装与测试。实验结果表明,硅铝异质结构压力传感器的灵敏度可达到0.116 8 m V/(V·k Pa),而利用参考结构能够明显减小环境温度对其性能的影响。在此基础之上,本文采用基于遗传算法改进的小波神经网络对传感器的温度漂移和非线性误差进行了补偿,补偿后硅铝异质结构压力传感器的测量误差小于±1.5%FS。

摘要：设计与制作了一种应用于河流监测的自供电传感器节点,主要利用压电-光电复合能量收集装置及相匹配的能量管理与存储电路采集河流振动能和自然界光能。压电能量采集单元使用新颖的球形嵌套结构,适用于微弱压电与光电能量的采集电路利用施密特触发器控制充电。实验测试表明,一个压电球单独充电时的输出功率达到57.7μW,内置的太阳能光伏板在通常情况下一天的平均输出功率为61.1μW,系统连接5个能量球时,平均功率至少为594.0μW。无线传感器节点能测量河流环境的水位、水流量和湿度等,在低功耗模式下每天平均功耗为449.5μW。从能量收支平衡来看,利用水流振动能与太阳能复合互补供电的无线传感器节点可长期自我维持,无需额外电池或备用电源,具有一定的应用参考价值。

摘要：针对太阳辐射导致的探空湿度测量偏干问题,本文采用模拟仿真和实验进行相关研究。首先采用流体动力学(CFD)方法模拟仿真了湿度传感器在探空过程中由于太阳辐射导致的温升情况,为了验证仿真的准确性,设计湿度测量电路并搭建实验平台,研究了各种不同条件下的湿度传感器的温升误差,对比结果表明仿真值与实验值吻合度较好,最大相对误差为7.5%。其次,研究了海拔高度、太阳辐射强度、气流流速和防护罩对湿度传感器温升误差的影响,结果表明影响较大的是海拔高度,温度误差随海拔高度明显增加,防护罩的影响较小,此外温度误差与太阳辐射强度呈正相关,与气流流速呈负相关。最后以韩国RSG-20A的湿度测量系统为模型,同时以阳江比对中的一次探空数据记录作为仿真条件,模拟仿真了太阳辐射下的温度误差,再结合饱和水汽压公式计算相对误差,结果表明,32 km的高空由于辐射导致的温度差值达13℃,湿度的相对误差达到70%以上。该研究为探空湿度垂直廓线的辐射误差修正提供一定依据。

摘要：为兼顾高灵敏度与低非线性误差,针对性地设计和研究了一种量程为105 kPa的新型MEMS硅压阻式压力传感器,该传感器通过部分刻蚀SOI硅膜引入了凸起的压敏电阻和L形半岛结构。首先利用ANSYS有限元模拟仿真分析了传感器的特性、确定了其参数,然后通过MEMS工艺制作了压力传感器芯片并对其进行了封装与测试。实验结果表明,常温下MEMS硅压阻式压力传感器的灵敏度为0.056 mV/(V·kPa),非线性误差为±1.12%。最后采用最小二乘函数校正法对传感器进行了非线性校正和迟滞误差补偿,性能补偿后MEMS硅压阻式压力传感器在全量程范围内的整体误差小于±0.24%FS。

摘要：鉴于传统的硅基微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)压阻式压力传感器普遍存在温度漂移和时间漂移误差,采用恒温控制和恒流源自校正方法针对上述问题设计和研究了一种MEMS压力传感器抗干扰系统。首先,简单介绍了传感器的各项参数和温漂、时漂原理。其次,设计并制作了传感器相关外部抗干扰电路。最后,对该系统进行实验测试。结果表明:抗干扰系统能减小传感器温漂和时漂误差,热零点漂移的绝对值由恒温前的0.0652%FS/℃降至恒温后的0.00788%FS/℃,热灵敏度漂移的绝对值由0.118%FS/℃降至0.0153%FS/℃,时漂补偿后预测误差由-3.436~0.875 kPa降低至-2.086~1.765 kPa。该设计对MEMS压力传感器温漂、时漂补偿等抗干扰方面的研究具有一定参考价值。

摘要：在广义梯度近似(GGA)和GGA+U(在位库仑势)下,采用第一性原理方法系统地研究了三元过渡金属硼碳化合物YPd3X(X=B,C)的晶体结构、弹性性质、电子结构和成键特性.计算的晶格参数和体弹性模量均与报道的实验结果吻合,而YPd3X(X=B,C)的弹性参数计算值则表明YPd3C的硬度大于YPd3B.根据晶体机械稳定标准得到YPd3B和YPd3C的失稳临界压强分别约为16.5GPa和23GPa.由Pugh经验关系可知YPd3X(X=B,C)均属于韧性材料,且YPd3B的韧性略高于YPd3C.电子能带结构分析表明YPd3B和YPd3C均具有金属特性,且导电能力相当.由态密度和电荷密度分析得知,X与Pd之间形成较强的共价键,而Y与Pd3X之间形成离子键,化学键键能的不同是两种材料的弹性参数存在差异的内在原因.上述的研究结果为YPd3X(X=B,C)的力电材料的设计和应用提供了一定的理论依据.