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柔性电感式温湿度传感器设计及实现

柔性电感式温湿度传感器设计及实现

作者：郭琳琳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来,传感器的发展受到了广泛的关注。其中,湿度传感器测量空气中水蒸气的含量,温度传感器测量物体的冷热程度,集成两者功能的温湿度传感器具有较好的应用前景。传统的温湿度传感器大部分选用刚性衬底,随着柔性电子技术的进步,人们对... 详细信息

近年来,传感器的发展受到了广泛的关注。其中,湿度传感器测量空气中水蒸气的含量,温度传感器测量物体的冷热程度,集成两者功能的温湿度传感器具有较好的应用前景。传统的温湿度传感器大部分选用刚性衬底,随着柔性电子技术的进步,人们对柔性产品的需求日益增加。柔性传感器具有制造工艺简单、价格低廉、柔韧性强、结构形式灵活多样和便于携带等优势。本文基于平面电感线圈的工作原理,使用高温脱水脱脂处理后的毛发作为湿度敏感材料,将柔性温度传感器和柔性湿度传感器集成,制备了具有热净化工作模式的柔性电感式温湿度传感器。并搭建系统对传感器进行测试,结果表明该传感器具有良好的性能。本文首先应用平面电感线圈的电感值随线圈间距发生变化的物理特性,选取硅橡胶衬底、铜丝和毛发作为基本材料,设计柔性电感式温湿度传感器结构。其次,基于COMSOL软件的固体力学、稀物质传递和固体传热模块,进行多物理场数值仿真。模拟传感器的湿度敏感介质层吸附和脱附水蒸气的过程、热净化的过程以及吸湿膨胀引起位移变化的过程,验证了传感器设计的可行性并制备该传感器。继而,搭建了以STM32F407ZET6为主控芯片的硬件电路系统,并对温湿度信号采集模块等功能模块进行软件驱动设计,实现温湿度传感器的热净化和数据采集功能,并在上位机上显示和保存数据。最后,搭建了传感器测试系统,系统功能包括提供标准的温湿度源、信号采集和数据处理。对传感器的相关性能进行标定,结果显示该传感器湿度灵敏度为118.92Hz/%RH,温度灵敏度为0.00548V/℃,迟滞在±3%RH范围内,且具有量程宽、长期稳定、湿度和温度特性曲线线性度较好的特点。随后分析传感器的误差并对其进行校正,并用该传感器对人的呼吸湿度和人体皮肤表面温度进行应用验证,实验表明其在可穿戴设备和智能医疗领域具有广阔的发展前景。

关键词：柔性电感式温度湿度传感器

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高精度电感式位置传感器的研究与设计

高精度电感式位置传感器的研究与设计

作者：吴海若西安电子科技大学

学位级别：硕士

电感式位置传感器是一种非接触式位置传感器,因其具有高可靠性、高分辨率、高线性度和优秀的抗杂散磁场能力等优点而广泛应用于汽车电子、机器人行业、自动仓储行业、太阳能行业、航空航天以及轨道交通运输等行业。随着位置传感器产品... 详细信息

电感式位置传感器是一种非接触式位置传感器,因其具有高可靠性、高分辨率、高线性度和优秀的抗杂散磁场能力等优点而广泛应用于汽车电子、机器人行业、自动仓储行业、太阳能行业、航空航天以及轨道交通运输等行业。随着位置传感器产品不断更迭,电感式位置传感器在未来向着高精度、低噪声、低输出延时、高灵敏度等方向发展,这些发展方向对电感式位置传感器设计提出了更高的要求。本文以提高精度为主要目标,采用0.18μm 30V 1P3M BCD工艺,设计实现了一款电感式位置传感器IC,主要研究成果和创新点如下:1.根据电感式位置传感系统的输入波形特性,本文提出了一种新的调幅波解调方式,通过开关调制调幅波实现频谱搬移,再通过低通滤波器得到解调信号,降低了电路复杂度;设计了一种新型的逐次逼近模数转换器电路,利用四路相位相差90°的输入信号,在保持ADC比较器数量较少的同时大大提高了速度,减小了ADC功耗,理论输出延时仅为比较器的传播延时。2.提出了一种自动增益控制技术,利用采样与保持原理将输入电压信号转换为电流信号,同时利用MOS管电流特性计算出采样时刻正余弦波的模值,控制输入至ADC波形的幅度,在简化电路的基础上降低了电路功耗,同时降低了电路延时,提高了系统的可靠性。3.设计了输出电压幅度与共模电平可调的LC振荡器模块,内部使用电阻采样反馈环路调节输出电压共模电平,使用波形调制后滤波的方法调节输出电压幅度,可调共模电平范围为1.6V～2.1V,可调幅度范围为1V～3V。LC振荡器输出正弦波作为电感式位置传感系统载波,其性能直接影响到整个系统性能,因此在芯片内部集成EEPROM存储阵列,保证LC振荡器参数可调,提高系统可靠性。4.考虑到系统的高频特性较为重要,设计了多重反馈型低通滤波器,并消除高频馈通效应;设计了带隙电压基准模块,常温下基准电压值为1.217V,温漂为10.6ppm/℃,能够产生不同的基准电压值和PTAT电流;设计具有约300m V迟滞的上电复位与欠压锁存等保护电路。本文设计的高精度电感式位置传感器最高供电电压±15V,系统静态电流24m A,工作温度范围为-40℃～125℃。基于Cadence软件平台完成了电路模块设计、整体仿真验证和版图绘制,版图面积为2.3mm×2.1mm。仿真结果显示系统精度为12bit,角度输出延时为29.53μs,功能正常且指标满足设计要求。

关键词：电感式位置传感器自动增益控制高精度模数转换

适用于电机、电子制动助力器和电子助力转向的电感式位置解码器

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汽车与配件 2022年第3期 56-59页

作者： Melexis Melexis

随着汽车电气化时代的来临,对纯电动汽车的需求正在快速增长。无论是现在还是未来,每一辆电动汽车都需要一个经济实惠的高性能电牵引电机(电子机器)。而每一台电子机器又需要精确、通用且经济实惠的转子位置传感器。

关键词：制动助力器助力转向牵引电机纯电动汽车转子位置传感器电感式电气化时代解码器

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电感式单点钠液位计的研制

核科学与工程 2010年第4期30卷 321-324页

作者：陈道龙康瑞清李新颖中国原子能科学研究院北京102413

介绍了最新研制的可工作在100-600℃温度范围的电感式单点钠液位计的结构与性能,着重介绍了传感器的原理结构、励磁电流频率的确定、测量系统的组成、模拟实验和钠液位测量操作,其测量误差为±2 mm。

关键词：快堆钠单点液位计电感式

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电感式带锯跑车瞬时进料速度表

林业科技 1989年第3期14卷 35-36页

作者：关放黑龙江省林产工业研究所

带锯跑车进料速度是影响制材质量的重要因素。在原木的材质、径级、含水率及冻结状态不同的情况下,跑车的进料速度应是不同的。为找出既保证生产率高,又能加工质量好的进料速度,我们研制了测量瞬时进料的专用装置。确定的方案是通过跑... 详细信息

带锯跑车进料速度是影响制材质量的重要因素。在原木的材质、径级、含水率及冻结状态不同的情况下,跑车的进料速度应是不同的。为找出既保证生产率高,又能加工质量好的进料速度,我们研制了测量瞬时进料的专用装置。确定的方案是通过跑车的滚筒轴的转速,来间接测量进料的线速度。

关键词：制材带锯跑车进料速度表电感式

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电感式线位移传感器轴向长度的改善

传感器技术 1990年第1期9卷 46-49页

作者：刘元度航空航天部第618研究所

本文提供了一种缩短电感式线位移传感器轴向长度的有效方法。首先,本文导出了对于二段电感式线位移传感器,当激磁绕组为矩形分布,输出绕组为上三角分布,动铁芯的轴向尺寸远小于该类传感器传统设计所要求的长度时,传感器输出特性表示式... 详细信息

本文提供了一种缩短电感式线位移传感器轴向长度的有效方法。首先,本文导出了对于二段电感式线位移传感器,当激磁绕组为矩形分布,输出绕组为上三角分布,动铁芯的轴向尺寸远小于该类传感器传统设计所要求的长度时,传感器输出特性表示式。证明了输出待性的线性关系与动铁芯的长度无关。因此,用减小动铁芯轴向长度的方法,可以有效地缩短整个传感器的轴向尺寸。对于过一方法的正确性进行了试验验证。

关键词：电感式位移传感器轴向长度