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光纤传感器

光纤传感器

光纤传感器技术是随着光导纤维实用化和光通信技术的发展而形成的一门崭新的技术。光纤传感器与传统的各类传感器相比有许多特点，如灵敏度高.抗电磁干扰能力强，耐腐蚀，绝缘性好，结构简单，体积小.耗电少，光路有可挠曲性，以及便于实现遥测等。

光纤传感器一般分为两大类，振动传感器ic，一类是利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器.称为功能型传感器;另一类是光纤仅仅起传输光波的作用，必须在光纤端面或中间加装其他敏感元件才能构成传感器，称为传光型传感器。无论哪种传感器，其工作原理都是利用被测量的变化调制传输光光波的某一参数，使其随之变化，对已调制的光信号进行检测，从而得到被测量。

光纤传感器可以测量多种物理量.目前已经实用的光纤传感器可测量的物理量达70多种，光纤传感器具有广阔的发展前景。

电阻应变式压力传感器

将电阻应变片粘贴在弹性元件特定表面上，当力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量作用于弹性元件时，会导致元件应力和应变的变化，进而引起电阻应变片电阻的变化。电阻的变化经电路处理后的以电信号的方式输出，这就是电阻应变片传感器的工作原理。

电阻应变片应用的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，传感器ic，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D 转换和 CPU ）显示或执行机构。

半导体应变片是利用半导体单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件。半导体应变片需要粘贴在试件上测量试件应变或粘贴在弹元件上间接地感受被测外力。利用不同构形的弹元件可测量各种物体的应力、应变、压力、扭矩、加速度等机械量。半导体应变片与电阻应变片相比，具有灵敏系数高（约高50～100倍）、机械滞后小、体积小、耗电少等优点。

MEMS电容式微惯性传感器因其具有尺寸小、灵敏度高、稳定性好、温度漂移小、功耗低、很好的工作在力平衡模式下等等优点，在军事、汽车工业、生物医学、消费电子、惯性导航等领域得到广泛的应用。本分析了电容式微惯性传感器的测量控制原理和系统动态模型，陀螺仪传感器ic，并在此基础上通过三个方面设计出新型嵌入横向可动电极的微惯性传感器，分别是：支撑梁结构、微执行器结构和检测电容结构。通过分别对以上三方面不同结构模型的分析对比，在传感器设计中选用U形梁结构作为传感器的支撑梁，电磁执行器作为驱动力，梳栅结构作为检测电容结构。

其中为了克服深反应离子刻蚀关于深宽比不能做大的限制和降低噪声，详细介绍了电磁驱动增大传感器初始检测电容的工作原理，通过嵌入可动电极和电磁驱动作用减小电容间隙，结果表明，电磁驱动使得传感器的电容间隙减小4μm，初始检测电容由1.28pf增大到6.4pf。根据以上理论分析和参数设计，给出了新型电容式微惯性传感器的整体结构模型，烟雾传感器ic，并利用有限元软件Ansys进行。结果表明所设计的传感器在非敏感方向上梁的刚度较大，轴向交叉效应得到了有效抑制；传感器的静态位移灵敏度为0.659μm/g，施加电磁驱动前后的电容灵敏度分别为0.15pf/g和0.192pf/g，增大为原来的1.28倍；应力分析结果表明，传感器能够抵挡1000g的加速度信号的冲击而不被损坏。之后利用电磁分析软件ANSOFT-Maxwell分析了边缘效应对传感器性能的影响，表明小尺寸的传感器电容的边缘效应不可忽略。

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