摘要：基于红外光电检测原理的水浸传感器灵敏度高,响应时间快,但环境自然光、水雾等干扰测试准确度。本文通过对光学探头材料与结构的优化设计,提高传感器测试精度,通过双层防护结构设计与恒温加热设计,避免自然光、凝露等环境因素对光电检测的测试干扰,设计获得了高可靠的红外光电水浸传感器。

摘要：为了满足钛合金纳米薄膜压力传感器高精度测量要求,基于薄膜厚度、凸岛、电阻形状和排列位置对传感器非线性、灵敏度的影响分析,设计并优化了以钛合金薄膜为敏感元件的两种量程的压力传感器。结果表明,有无凸岛,传感器的最大应力均出现在膜片边缘处。增加凸岛后,最大应力降低,位置基本保持不变。增加凸岛或随着凸岛直径增大,非线性降低,灵敏度相应增加。理论上,为了保证传感器灵敏度不小于2.5 mV/V,2 MPa量程时,增加Φ2 mm凸岛后,非线性降低至0.05%,灵敏度约为2.67 mV/V。4 MPa量程时,增加Φ3 mm凸岛后,非线性降低至0.02%,灵敏度约为2.89 mV/V。制备了两种量程传感器并测试分析,2 MPa量程时,其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.01 mV/V及0.01%。4 MPa量程时,其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.16 mV/V及0.02%。本研究为钛合金纳米薄膜压力传感器关键参数设计提供重要依据。

摘要：石墨烯具有优异的光学性质和电学性质,在快速宽光谱光电探测方面有极大的潜力。本文设计并制备一种高性能石墨烯/n型金字塔硅异质结近红外光探测器。高质量石墨烯是采用化学气相沉积法制备的,通过湿法转移将其转移到n型金字塔硅表面,从而获得具有垂直结构的石墨烯/金字塔硅异质结器件。测试结果表明,在无光照条件下,器件的整流比达到了6.9×10^(5);在970 nm近红外光的照射下,电流开关比高达5.3×10^(4),电流响应度、外量子效率、光电压响应度和比探测率分别可达577.6 mA·W^(-1)、73.97%、1.26×10^(6)V·W^(-1)和4.92×10^(12)Jones。此外,器件具有快的响应速度,上升和下降时间分别为22μs和14.5μs。最后,还对器件稳定性进行研究,在空气环境中放置3个月后,光电流基本没有衰减,表明了器件具有优异的空气稳定性。

摘要：基于氢敏材料检测氢气浓度的工作原理,针对合金薄膜型氢气传感器加热电阻小、达到最佳工作温度时间长等特点,设计了一种低功耗合金薄膜氢气传感器。利用有限元分析软件ANSYS Workbench对该结构进行了热分析,结果表明,该种结构在加热功耗为0.2 W,总功耗为0.8 W时,能够短时间内将该氢气传感器加热到最佳工作温度。根据MEMS技术制备了合金薄膜型氢气传感器,实验结果与理论分析具有很好的一致性。该研究为薄膜型氢气传感器的低功耗设计与微小型封装提供了重要依据。

摘要：设计了基于石墨烯/硅纳米线阵列异质结的高灵敏度自驱动光探测器。该探测器中的纳米线阵列为直径约为100 nm的周期性结构,表面纳米结构的光捕获效应可以有效地抑制入射光的反射,增加了有效光照面积,增强了异质结的吸收,从而提高了器件的光电检测性能。实验制备出的异质结在±3 V偏压下表现出明显的电流整流特性,整流比为6.93×10^(5)。此外,由于纳米线阵列的光捕获效应增强了探测器在紫外到近红外的吸收,所以该探测器的探测范围可以从紫外到近红外光。在入射波长810 nm、光强为90μW/cm^(2)的光照下,光探测器的光电流响应度可以达到0.56 A·W^(-1),光电压响应度达1.24×10^(6)V·W^(-1),探测率为1.18×10^(12)Jones。更重要的是,该器件具有30/32μs的快速升/降响应速度。

摘要：针对压阻式微差压传感器在不同姿态位置下倾角误差大的问题,设计了符合灵敏度要求的4种量程的微差压传感器,结果发现,单岛膜结构在硅岛边缘形成了应力集中,双岛膜结构在两岛之间中心位置形成了应力集中,均有助于提高灵敏度。通过单隔离膜片微量充油封装设计减少对倾角误差的影响,结果表明,传感器零点输出与倾角角度近似线性关系。差压量程越小,倾角误差越大。其中,2 kPa时倾角误差不超过0.94%。本研究为微差压传感器设计及其倾角误差分析提供了依据。

摘要：针对目前溅射薄膜压力传感器由于芯片尺寸较大,导致封装尺寸难以小型化、轻量化问题,利用周边固支小挠度理论,结合ANSYS有限元仿真分析软件,进行小尺寸压力芯片的设计,然后采用研磨抛光和离子束溅射沉积等技术研制出压力芯片,并进行封装,形成更小尺寸的压力传感器。通过对传感器性能测试,静态测试精度达到0.058%,测试精度高,而在高低温下的输出漂移优于典型的薄膜压力传感器指标,且通过在长时间工作情况下的零点输出监测情况,证明传感器具有良好的工作稳定性。

摘要：设计了一种Pd_(90)Ni_(10)薄膜电阻型氢气传感器,在Pd_(90)Ni_(10)薄膜表面覆盖一层保护膜以提高传感器在不同环境气体中的抗干扰性能。首先,研究了HfO_(2)、聚四氟乙烯(PTFE)、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)4种不同材料对传感器抗干扰性能的提升影响,试验发现Al_(2)O_(3)保护膜对提升传感器抗干扰性能的效果最佳。其次,对Al_(2)O_(3)保护膜的厚度进行了优化,将Pd_(90)Ni_(10)薄膜氢气传感器的抗干扰性能进一步提升。最后,对传感器的零点电阻稳定性、氢气响应重复性、梯度响应等性能进行测试,得到了适用于Pd_(90)Ni_(10)薄膜氢气传感器的保护膜优化条件,使传感器的抗干扰等性能得到了提升。

摘要：针对电阻式薄膜氢气传感器对工作温度的需求,本文设计了一种基于嵌入式的数字PID控温系统。系统采用铂电阻高精度测温电路,MOS驱动电路控制加热电阻,通过单片机执行数字PID控制算法,调整PWM占空比实现氢敏芯体温度的高精度控制。试验结果表明,氢气传感器的调节时间为130 s,控温精度为±0.1℃,满足氢气传感器的应用需求,具有重要的实用价值。该系统具备电路结构简单、响应速度快、控温精度高等优点。

摘要：针对传统在线油色谱系统复杂、价格昂贵、体积大的缺点,基于薄膜氢气传感器技术设计了一套成本低、体积小、可靠性高的油浸式变压器单氢健康监测系统,该系统主要由薄膜氢气传感器、处理电路、数据传输三部分组成,处理电路配合氢气传感器通过温控、温度补偿、非线性补偿等相关算法实时获取油中氢气浓度信号,该氢气浓度信号通过Zigbee以及GPRS无线网络传输给远端网络服务器,用户通过Internet即可随时随地监测变压器健康状况。通过样机试验表明,该系统精度高、稳定性好,满足变压器健康监测的要求。