基于微环谐振器的微型电场与电流传感器设计研究

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作者 叶升言 李俊峰 +2 位作者 程亮 杨燚虎 马瑞 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第2期157-164,共8页

研究基于电光效应和磁热效应原理,设计并优化了基于微环谐振器的微型电场与电流传感器。通过改进光栅耦合器与微环谐振器的配置,实现传感器灵敏度和品质因数的提升。实验结果显示,在直流电场作用下,电场传感器的谐振波长显著红移,品质... 研究基于电光效应和磁热效应原理,设计并优化了基于微环谐振器的微型电场与电流传感器。通过改进光栅耦合器与微环谐振器的配置,实现传感器灵敏度和品质因数的提升。实验结果显示,在直流电场作用下,电场传感器的谐振波长显著红移,品质因数高达5894,消光比为8.05dB。对于电流传感器,在交流电流环境中,其谐振波长的偏移与电流幅度的平方成正比,且不同半径(5,10,15μm)的传感器灵敏度分别为1.735,3.297和5.227nm/A^(2)。研究结果表明,优化后的传感器具备高灵敏度与良好的线性响应特性,在灵敏度、温度稳定性、尺寸集成度以及适用性等方面展现出综合优势,满足多种应用场景的实际需求。 展开更多

关键词 微环谐振器 微型电场传感器 电流传感器 光栅耦合器 优化设计

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基于多源MEMS传感器的架空线电流精确测量方法

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作者 周展帆 严宇 +2 位作者 何泽宇 毕岚溪 喻锟 《山东电力技术》 2025年第8期16-24,共9页

随着智能电网向高比例新能源接入方向演进,架空输电线路的宽频带电流精确检测成为新型电力系统态势感知的关键技术需求。针对传统电磁式电流互感器受限于铁芯材料频响特性,难以实现千赫兹级高频电流准确传变的技术瓶颈,本研究聚焦非接... 随着智能电网向高比例新能源接入方向演进,架空输电线路的宽频带电流精确检测成为新型电力系统态势感知的关键技术需求。针对传统电磁式电流互感器受限于铁芯材料频响特性,难以实现千赫兹级高频电流准确传变的技术瓶颈,本研究聚焦非接触式测量方法的精度提升问题。现有的基于隧道磁电阻效应的电流传感器虽具备宽频带测量优势,但其用于架空线三相电流检测的解耦计算结果受架空线舞动引发的空间位移扰动影响显著。为解决上述问题,提出一种多物理量融合测量方法,首先利用隧道磁电阻电流传感器阵列对理想静止状态下的架空线三相电流进行解耦测量,并分析当导体发生位移时所产生的测量误差。继而提出一种利用微机电系统加速度传感器改进的架空线三相电流测量方法,将隧道磁电阻电流传感器与加速度传感器融合,在测量三相电流的同时,利用加速度传感器实时监测导线运动姿态,同步修正三相电流解耦方程,最终实现复杂环境下的架空线三相电流精确测量。 展开更多

关键词 微机电系统 智能传感器 电流检测 架空线路

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基于零磁通原理的微电流传感器的研究 被引量：10

3

作者 王文 吝伶艳 +1 位作者 乔记平 宋建成 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第3期23-25,29,共4页

为了快速准确地补偿微电流传感器的误差,提高微电流传感器的测量精度。根据零磁通补偿原理,研制了一种微电流传感器。微电流传感器包含感应单元、信号补偿单元以及信号处理单元,其中补偿单元采用有源与无源相结合的方法对输出电流进行... 为了快速准确地补偿微电流传感器的误差,提高微电流传感器的测量精度。根据零磁通补偿原理,研制了一种微电流传感器。微电流传感器包含感应单元、信号补偿单元以及信号处理单元,其中补偿单元采用有源与无源相结合的方法对输出电流进行相位和幅值补偿,信号处理电路用于实现对二次侧输出的微弱信号进行调理,放大。通过搭建实验平台,实验结果表明利用该补偿方法时电流传感器在测量μA级到m A级的工频电流时准确度可达到0.2级,且补偿方式方便快捷。 展开更多

关键词 微电流传感器 零磁通 有源补偿 无源补偿 信号补偿电路 信号处理电路

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基于Simulink的零磁通微电流传感器的仿真与实验 被引量：3

4

作者 王文 吝伶艳 +1 位作者 乔记平 宋建成 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1343-1347,共5页

根据零磁通补偿原理,基于Simulink平台建立了带有零磁通补偿的微电流传感器模型。为了快速准确地补偿微电流传感器的误差,提高微电流传感器的测量精度。该模型中的补偿单元采用有源与无源相结合的方法对对输出电流进行相位和幅值补偿。... 根据零磁通补偿原理,基于Simulink平台建立了带有零磁通补偿的微电流传感器模型。为了快速准确地补偿微电流传感器的误差,提高微电流传感器的测量精度。该模型中的补偿单元采用有源与无源相结合的方法对对输出电流进行相位和幅值补偿。通过对仿真结果的分析,证明了该模型的正确性和有效性。并根据模型研制出了一种零磁通微电流传感器,对其误差进行测量。结果表明利用该补偿方法时电流传感器在测量微安级到毫安级的工频电流时准确度可达到0.2级,且补偿方式方便快捷。 展开更多

关键词 微电流传感器 零磁通 有源补偿 无源补偿

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昆虫电荷特性测量传感器的研究 被引量：5

5

作者 侯加林 唐凯 +1 位作者 王华华 李天华 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2012年第1期1-6,共6页

针对昆虫探测及定位困难的问题,应用静电感应理论,建立了昆虫电荷特性传感器模型,设计制作了高灵敏度的昆虫电荷特性传感器和微电流测量电路;对传感器信号及噪声进行分析计算,并进行了标定试验。结果表明该昆虫电荷特性传感器对匀强电... 针对昆虫探测及定位困难的问题,应用静电感应理论,建立了昆虫电荷特性传感器模型,设计制作了高灵敏度的昆虫电荷特性传感器和微电流测量电路;对传感器信号及噪声进行分析计算,并进行了标定试验。结果表明该昆虫电荷特性传感器对匀强电场的灵敏度是0.05 V/m,电荷量灵敏度为0.03 pC,线性度优于2%,可以完成对昆虫电荷量和电荷特性的测量任务,对进一步开展昆虫电荷特性的研究具有重要意义。 展开更多

关键词 昆虫电荷 传感器 微电流 噪声分析

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基于DSP的高压电气设备绝缘在线监测系统设计 被引量：11

6

作者 左丽霞 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期144-147,共4页

为满足电网对高压电气设备绝缘监测的要求,设计了基于数字信号处理(DSP)的分布式绝缘在线监测系统。采用基于控制器局域网(CAN)现场总线的3层分布式系统结构,解决了集中式在线监测系统模拟信号长距离传输带来的问题。设计了以DSP和高精... 为满足电网对高压电气设备绝缘监测的要求,设计了基于数字信号处理(DSP)的分布式绝缘在线监测系统。采用基于控制器局域网(CAN)现场总线的3层分布式系统结构,解决了集中式在线监测系统模拟信号长距离传输带来的问题。设计了以DSP和高精度AD为核心的现场信号采集单元,集信号调理、数据采集、CPU控制、算法处理、CAN总线通信于一体。系统采用"零磁通微电流传感器"采集信号,使相位测量误差控制在±0.01°以内。阐述了系统软、硬件的具体实现方法,软件采用模块化设计,将系统按功能模块化划分。 展开更多

关键词 绝缘 在线系统 监测 电气设备 数字信号处理 控制器局域网 零磁通微电流传感器

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基于微电子机械系统的光学电流传感器原理与设计 被引量：9

7

作者 赵本刚 徐静 +2 位作者 高翔 刘玉菲 吴亚明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期89-94,共6页

光学电流传感器解决了传统电流互感器的缺点,但仍然存在生产困难、性能易受环境温度影响等不足,MEMS作为一种新兴技术,可批量生产各种性能良好的微电子器件,该文提出了将MEMS技术用于检测高压交流电的光学电流传感器。高压侧的传感装置... 光学电流传感器解决了传统电流互感器的缺点,但仍然存在生产困难、性能易受环境温度影响等不足,MEMS作为一种新兴技术,可批量生产各种性能良好的微电子器件,该文提出了将MEMS技术用于检测高压交流电的光学电流传感器。高压侧的传感装置由Rogowski线圈、MEMS扭转微镜和双光纤准直器组成。文中介绍了器件的高压侧敏感原理和光学检出原理,给出了器件的结构参数条件、模态分析和温度补偿结果,并利用ANSYS与Matlab软件对器件的性能进行了仿真模拟和分析。理论结果表明：温度补偿后,温度变化±50K时测试误差为0．2%,400A、2000A电流下的灵敏度分别为0．001dB/A与0．09dB/A,说明了基于MEMS技术的光学电流传感器具有一定的研究价值。 展开更多

关键词 光学电流传感器 微电子机械系统 扭转微镜 温度补偿 耦合损耗

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一种光离子化检测系统的设计与实验研究 被引量：4

8

作者 张颿 魏庆农 张伟 《大气与环境光学学报》 CAS 2007年第2期140-145,共6页

开发了基于高灵敏度电离室检测技术的通用型光离子化检测器。对光离子化检测器的核心部分进行了分析与设计,着重阐述了系统设计的原则、结构及特性。利用配制的标准气体和PID检测仪进行联测优化和线性度测量,并给出了仪器实验性能的实... 开发了基于高灵敏度电离室检测技术的通用型光离子化检测器。对光离子化检测器的核心部分进行了分析与设计,着重阐述了系统设计的原则、结构及特性。利用配制的标准气体和PID检测仪进行联测优化和线性度测量,并给出了仪器实验性能的实例。证明了该光离子化检测系统的确能够检测特定极低浓度的有机化合物,并且可以区分不同梯度的同种样品。 展开更多

关键词 光离子化检测系统 光电离传感器 微电流放大器 数据采集

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新型MEMS光学电流传感器的设计 被引量：3

9

作者 赵本刚 刘玉菲 +2 位作者 徐静 高翔 吴亚明 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期534-538,共5页

提出了一种用于检测50Hz高压交流电的新型MEMS光学电流传感器。详细介绍了器件的敏感与光学检测原理，给出了器件结构、温度补偿、滤波和工艺的设计过程，并模拟分析了器件在交流电100～3600A下的性能。结果表明：滤波后可得到稳定的测... 提出了一种用于检测50Hz高压交流电的新型MEMS光学电流传感器。详细介绍了器件的敏感与光学检测原理，给出了器件结构、温度补偿、滤波和工艺的设计过程，并模拟分析了器件在交流电100～3600A下的性能。结果表明：滤波后可得到稳定的测量光信号；温度变化±50K时相应的测试误差为0．2％；器件在大电流下的灵敏度优于0．02dB／A。 展开更多

关键词 微电子机械系统 光学电流传感器 扭转微镜 双光纤准直器 滤波 温度补偿

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散斑相关法标定电涡流传感器电压输出曲线 被引量：1

10

作者 朱猛 龙宁波 +1 位作者 张昊 黄战华 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期17-21,共5页

为了精确的测量电涡流传感器的距离-电压输出线性区间和线性位移精度,本文采用了显微散斑相关法对位移进行标定。首先,利用精度为5μm位移平台进行位移调节,得到位移和电涡流传感器输出电压的线性区间。然后,在线性区间内进行密集采样,... 为了精确的测量电涡流传感器的距离-电压输出线性区间和线性位移精度,本文采用了显微散斑相关法对位移进行标定。首先,利用精度为5μm位移平台进行位移调节,得到位移和电涡流传感器输出电压的线性区间。然后,在线性区间内进行密集采样,通过显微照相系统采集散斑图,利用散斑相关法求出位移,得到更高精度的位移-电压曲线。分析了显微散斑照相的检测流程与检测精度;讨论了散斑尺寸对测量的影响。设计了测量光路参数:采用40×显微物镜配合20×读数显微镜可以实现64.5×的放大倍率。对40铬材料进行了位移-电压曲线标定实验,实验结果证明:本系统可以实现高精度的电涡流传感器位移标定,测量精度达到0.09μm,要实现更高精度的标定可以提高显微系统的放大倍率。 展开更多

关键词 电涡流传感器 散斑相关 显微成像 线性区间

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基于FPGA的微电流传感器相位差自校正系统

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作者 陈刚 陈旭 +3 位作者 陈天翔 龚国良 边昳 鲁华祥 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2013年第20期102-107,共6页

微电流传感器是提取弱电流信号的关键设备,但在实际应用中由于温度、湿度、现场强电磁干扰、冲击电流、运行时间漂移等因素会使其相位特性发生变化,从而给对相位敏感的应用带来很严重的影响,比如表征电力设备绝缘状况的重要特征量——... 微电流传感器是提取弱电流信号的关键设备,但在实际应用中由于温度、湿度、现场强电磁干扰、冲击电流、运行时间漂移等因素会使其相位特性发生变化,从而给对相位敏感的应用带来很严重的影响,比如表征电力设备绝缘状况的重要特征量——介质损耗tanδ的测量。文中引入负熵极大的FastICA算法,利用现场可编程门阵列(FPGA)设计实现了一种微电流传感器相位差自校正系统。设计中采用单精度浮点数运算单元,并针对算法的特点对硬件结构进行了优化。实验结果表明,所设计系统的测量精度、速度、抗噪声能力以及抗频漂能力满足工程要求。 展开更多

关键词 微电流传感器 介质损耗 FASTICA算法 相位差 自校正

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微热板式低气压传感器的研制 被引量：3

12

作者 张凤田 唐祯安 +3 位作者 余隽 金仁成 高仁璟 江胜峰 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1412-1417,共6页

研制了一种采用CMOS工艺和表面牺牲层技术加工的微热板式低气压传感器.该微热板为四臂支撑悬空矩形板,其边长为75μm,支撑桥长为60μm,板下气隙高度为0.5μm.采用经典傅里叶传热理论分析了恒电流工作方式下气压对微热板瞬态和稳态热特... 研制了一种采用CMOS工艺和表面牺牲层技术加工的微热板式低气压传感器.该微热板为四臂支撑悬空矩形板,其边长为75μm,支撑桥长为60μm,板下气隙高度为0.5μm.采用经典傅里叶传热理论分析了恒电流工作方式下气压对微热板瞬态和稳态热特性的影响,结果表明在低气压范围内微热板传热以支撑桥导热为主,气压较高时以气体导热为主,微热板加热功率随气压增加而减小;传感器的热响应时间为毫秒量级并随气压增加而减小.传感器采用恒电流工作方式时,测得其气压响应范围为1～105Pa,且加热功率与气压间关系的理论分析结果与实测值吻合得较好. 展开更多

关键词 微热板 气压传感器 微传感器 传热 恒电流

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磁调制FFT传感器信号的神经网络处理方法 被引量：1

13

作者 杨风开 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第9期96-100,126,共6页

为满足特高压试验等不便于直接串联直流微安表的应用需要,基于磁调制FFT传感器输出的检测信号,提出了直流微电流检测的GA-BP神经网络模型。为弥补BP神经网络的不足,利用GA算法对BP神经网络进行了优化。利用样本数据集训练了所提出的模型... 为满足特高压试验等不便于直接串联直流微安表的应用需要,基于磁调制FFT传感器输出的检测信号,提出了直流微电流检测的GA-BP神经网络模型。为弥补BP神经网络的不足,利用GA算法对BP神经网络进行了优化。利用样本数据集训练了所提出的模型,结果表明模型收敛速度快、不会陷入局部极小点;实验结果表明,综合分析多项偶次谐波的方法较传统的单纯分析二次谐波的方法具有更高的精度。 展开更多

关键词 直流微电流 磁调制 FFT算法 BP神经网络 GA算法

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基于电流脉冲沉积法的硝酸根微传感器研究 被引量：3

14

作者 李洋 孙楫舟 +5 位作者 王晋芬 边超 佟建华 董汉鹏 张虹 夏善红 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期98-104,共7页

基于微加工技术（Microfabrication technology）制备微传感电极并进行电化学表面修饰,研制出一种用于水体中NO3^-浓度检测的电化学微传感器。微传感器以两电极传感芯片为信号转换部件,使用电流脉冲沉积法在铂质工作电极表面制备微观形... 基于微加工技术（Microfabrication technology）制备微传感电极并进行电化学表面修饰,研制出一种用于水体中NO3^-浓度检测的电化学微传感器。微传感器以两电极传感芯片为信号转换部件,使用电流脉冲沉积法在铂质工作电极表面制备微观形貌呈枝簇状的铜质敏感材料,利用铜质材料对酸性溶液中NO3^-的电催化还原特性,测量还原电流的大小,实现对NO3^-浓度的检测。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射分析（XRD）技术对敏感膜进行表征和监测,探索高活性铜质敏感膜的制备方法;使用微传感器对硝酸盐标准样品进行检测,在低浓度范围（12.5～200μmol/L）,响应灵敏度为0.1422μA/（μmol/L）;高浓度范围（200～3000μmol/L）,响应灵敏度为0.0984μA/（μmol/L）,均表现出较高的检测灵敏度;使用微传感器对北京等地的实际湖库水样进行检测,结果与专业水质检测机构采用紫外分光光度法的测试结果偏差在-3.9%～15.4%之间,两者具有一定的相关性,表明微传感器能够用于实际水样中NO3^-浓度的测量。 展开更多

关键词 电化学微传感器 铜质敏感膜 电流脉冲沉积法 硝酸根离子检测 湖库水样

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基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量 被引量：14

15

作者 要利鑫 鲍其莲 《测控技术》 CSCD 2006年第6期13-15,共3页

微小位移量的精确测量是测控工程技术中一个重要的课题。介绍一种针对具体工程的、基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量方法。采用高精度电涡流位移传感器和虚拟仪器技术、合理设计测量机械机构和数据采集与处理系统,使... 微小位移量的精确测量是测控工程技术中一个重要的课题。介绍一种针对具体工程的、基于电涡流位移传感器和虚拟仪器技术的微小位移测量方法。采用高精度电涡流位移传感器和虚拟仪器技术、合理设计测量机械机构和数据采集与处理系统,使计算机可以精确测量微小位移量,为准确分析数据结果提供了有利的先决条件,使测量系统精度大大提高。 展开更多

关键词 微小位移测量 虚拟仪器 电涡流位移传感器 挠性连接结构 低通滤波器

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基于电涡流位移传感器的微间隙测量系统研究 被引量：7

16

作者 高国旺 董磊 +1 位作者 陈凯莉 段鹏伟 《国外电子测量技术》 2019年第8期141-144,共4页

为了研究电涡流位移传感器有效检测距离与待测金属导体横截面积两者之间的关系,在介绍电涡流位移传感器工作原理的基础上,搭建了一种微间隙动态测量系统。采用了基于最小二乘法的曲线拟合分析法对实验数据进行研究。实验结果表明,当传... 为了研究电涡流位移传感器有效检测距离与待测金属导体横截面积两者之间的关系,在介绍电涡流位移传感器工作原理的基础上,搭建了一种微间隙动态测量系统。采用了基于最小二乘法的曲线拟合分析法对实验数据进行研究。实验结果表明,当传感器探头型号确定时,电涡流传感器的有效检测距离将会随着待测金属导体横截面积的减小而减小,测量结果的准确度下降。搭建的这种微间隙测量系统与研究结果对于电涡流位移传感器的实际应用具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 电涡流位移传感器 动态测量 微间隙 最小二乘法

原文传递

一种基于磁扭转的微镜电流传感器力学特性分析

17

作者 黄梅红 王巨锋 《半导体光电》 CAS 北大核心 2016年第5期660-665,共6页

提出一种通过扭转引起光强变化来检测电流的磁敏传感器结构,包括扭转微镜结构和光检测部分。分析了传感器的磁敏原理和力学理论,根据结构设计综合考虑给出了传感核心部件的结构参数,通过仿真获得不同电流下扭转力矩与扭转角度、各结构... 提出一种通过扭转引起光强变化来检测电流的磁敏传感器结构,包括扭转微镜结构和光检测部分。分析了传感器的磁敏原理和力学理论,根据结构设计综合考虑给出了传感核心部件的结构参数,通过仿真获得不同电流下扭转力矩与扭转角度、各结构参数的关系曲线,最后通过实验验证了分析的干扰信号的合理性,所要测量的交变电流信号跟测得的光强信号成正比,表明该电流传感器具有一定的实际应用价值。 展开更多

关键词 扭转微镜 电流传感器 磁敏元件 力学分析

原文传递

微机电光学电流传感器的设计

18

作者 赵本刚 徐静 +2 位作者 高翔 刘玉菲 吴亚明 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2006年第12期27-30,共4页

提出了一种检测50Hz交流电的微机电光学电流传感器。通过电磁学、微机电与光学方法说明了传感器的敏感原理与光学转换原理，结合工艺条件给出了器件的设计要求，并利用matlab软件模拟分析了传感器的仿真测试结果。计算表明，器件可以测... 提出了一种检测50Hz交流电的微机电光学电流传感器。通过电磁学、微机电与光学方法说明了传感器的敏感原理与光学转换原理，结合工艺条件给出了器件的设计要求，并利用matlab软件模拟分析了传感器的仿真测试结果。计算表明，器件可以测试1～7．2kA的交流电，大电流下的灵敏度可达到0．01dB／A以上。 展开更多

关键词 电子技术 微机电系统 光学电流传感器 扭转微镜 双光纤准直器

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MEMS应变式结冰传感器设计与制作 被引量：10

19

作者 李宗兴 陈德勇 王军波 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1108-1113,共6页

提出了一种MEMS应变式结冰传感器。传感器基于结冰造成薄膜刚度改变的原理,采用惠斯通电桥结构检测结冰薄膜上应变电阻的变化,感知结冰信号。传感器利用惠斯通电桥自身结构及外加温度补偿电路,可有效地抑制输出信号的温漂。通过理论分... 提出了一种MEMS应变式结冰传感器。传感器基于结冰造成薄膜刚度改变的原理,采用惠斯通电桥结构检测结冰薄膜上应变电阻的变化,感知结冰信号。传感器利用惠斯通电桥自身结构及外加温度补偿电路,可有效地抑制输出信号的温漂。通过理论分析和有限元仿真,分析了器件的敏感机理,并对结构参数进行计算。采用与IC工艺兼容的体硅MEMS工艺完成传感器的加工。实验结果表明,传感器检测结冰厚度的灵敏度优于0.1 mm。 展开更多

关键词 结冰传感器 微传感器 箔式应变片 温度补偿电路 电桥恒流驱动

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基于电涡流传感器的低频微振动测试系统设计 被引量：3

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作者 王欣威 慕丽 《装备制造技术》 2015年第5期61-63,共3页

电涡流传感器是利用电涡流效应进行工作的。因其灵敏度高、非接触测量、价格便宜等优点,在大型旋转机械在线监测中得到广泛的应用,介绍了基于电涡流传感器的微振动及系统动态特性测试方法。首先对电涡流传感器特性分析,通过实验的方法... 电涡流传感器是利用电涡流效应进行工作的。因其灵敏度高、非接触测量、价格便宜等优点,在大型旋转机械在线监测中得到广泛的应用,介绍了基于电涡流传感器的微振动及系统动态特性测试方法。首先对电涡流传感器特性分析,通过实验的方法求取其线性工作点,再根据其线性工作点搭建测试系统,采用一种合理简便的实验方法能够准确地测量微小振动。并基于VB编程,根据振动测试结果实现系统动态特性的分析与描述。本测试系统能够实现微振动的测量,并根据测试结果分析系统动态特性。同时,实验结果更合理和精确。 展开更多

关键词 电涡流传感器 动态特性分析 微振动

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