基于MEMS加速度微传感器制作工艺及测试

介绍了基于MEMS技术的微型加速度传感器的原理、制作工艺、测试电路及测试结果。设计原理是把加速度变化转换为传感器的电容变化,制作上以硅-玻璃键合技术、玻璃和质量块的腐蚀工艺以及等离子刻蚀技术(ICP)为主要的工艺过程。传感器的测试采用方波为激励信号,采用CMOS电路来提高测量电容的灵敏度。结果表明,该传感器性能稳定、线性范围广、灵敏度高。     

微弱电信号检测分析综合实验平台建设

为改善微弱生物信号处理,构建了微弱电信号检测分析实验平台。依托专业在相关科研领域的优势,自行开发了精密信号调理电路、多通道接口电路和数据处理系统,将多台高性能微弱信号处理仪器连接为一个综合平台,在统一操作界面的控制下,对MEMS生物芯片或MEMS物理传感器中的微弱信号进行检测,或对学生自研的电路进行测试、诊断和评估。系统采用开放式结构,可以继续扩展新接口、暂时屏蔽部分功能、临时设置特殊行为或模拟产生各类故障,真正将抽象概念或理论与生动的实际联系起来,培养学生解决复杂问题或排除隐蔽故障的能力,实现交互式自主实验,满足多样性教学需求,为多门课程提供良好服务。     

无线双轴倾角传感器的设计

无线双轴倾角传感器是利用MEMS倾角传感器采集信号,并通过无线方式传输测量现场中被测物端面倾斜角度的测量仪器。首先探讨了倾角传感器的测量工作原理,提出了双轴加速度传感器测量二维加速度信号,同时测量倾角信号。其次,设计了由传感器模块、控制模块、显示模块、射频模块等组成的无线倾角传感器节点的硬件系统,以STC89C52单片机为控制核心,利用ADXL202加速度传感器和无线芯片CC1110设计出的无线双轴倾角传感器硬件电路,利用单片机接收前端采集的数据并对其处理和计算,在液晶显示器上显示。该系统体积小、稳定性好,功耗低、通信效率高,可应用于测量、监测、报警等一些工业领域。     

基于STC12C5A60S2的转速测量实验平台开发

介绍了以光电码盘为测速传感器,基于单片机的转速测量实验平台设计方案,给出了系统硬件电路以及实现系统实时测量的软件流程。该平台可以完成光电码盘输出测试、比较器信号整形功能测试、频压转换功能测试和轴转速测试及显示等多项实验内容。应用结果表明,该实验平台结构可靠,运行稳定,能实现中高速实时转速测量。     

基于NI ELVIS Ⅱ+和LabVIEW的转速测量实验平台开发

为了满足"测试技术"课程的教学需要,设计了多传感器转速测量实验平台。该实验平台以小型转子为被测对象,搭载了电涡流传感器、磁电传感器、光电传感器等多种传感器,以NI ELVIS Ⅱ+为硬件基础,设计了多种信号调理电路板,利用LabVIEW软件开发了转速测试分析软件,可以实现多种传感器同时采集分析信号。基于该实验平台规划了综合实验项目,通过实验可以锻炼学生分析和解决复杂测试问题的能力。     

一种便携式落重冲击试验机的研制

研制了一种用于复合材料低速冲击损伤预制的便携式落重冲击试验系统。该系统用力传感器测量冲击力,光纤传感器信号测量冲击速度;系统具有防二次冲击功能,其冲击装置由光纤传感器信号控制;测控软件基于LabVIEW仿真平台。试验应用表明,该系统功能符合复合材料结构的冲击测试要求,能够完成台式试验机难以完成的大型结构的冲击测试。另外,对测试数据的分析表明:利用落重的加速度和落重质量获得的冲击力时间历程与力传感器测得的冲击力时间历程吻合;使用光纤传感器获得的落重的反弹速度与由落重的加速度积分所得的反弹速度吻合。     

基于ispPAC的模拟实验仪器设计

基于ispPAC20和ispPAC80器件设计,实现了一种模拟电路实验仪器平台,并设计了多种开放性实验。利用该模拟实验仪器平台可以实现信号放大/衰减器、信号滤波器、信号处理器(实现对信号进行求和、求差、积分等运算)、DA转换器、电压监控器及温度测量器等实验。实验结果验证了模拟电路的基础理论和设计方案,为学生提供一个学习、验证、巩固模拟电子线路基础知识的综合实验平台。     

MEMS加工技术综合性实验

为了满足微电子学以及仪器科学与技术等专业实践教学与人才培养的需要,以MEMS加速度开关为应用对象,开展MEMS加工技术综合性实验研究。根据MEMS加速度开关的结构特点,设计加工工艺流程;以MEMS工艺理论知识为基础,结合实践教学,开展湿法腐蚀、阳极键合、ICP刻蚀等关键加工工艺研究,完成MEMS加速度开关原理样品的研制。该实验从器件结构、加工工艺到测试分析,简单直观,有利于学生全面掌握MEMS加工工艺,培养学生的科研兴趣和实践能力。     

电子技术“口袋实验室”开发及实验项目设计

基于"口袋实验室"理念,开发了低成本、易制作的包含多个功能模块的电路板,并与NI myDAQ及面包板一起组成电子技术口袋实验室。设计了"称重传感器信号调理电路"实验项目,并在所设计的实验平台上完成调测。使用结果表明,该实验平台具有操作简单、性能可靠、便携、功能丰富等优点,能满足电子技术移动实验教学需要。"称重传感器信号调理电路"实验项目可用于模拟电子技术综合性实验或课程设计。     

基于LabVIEW的“测试技术基础”教学实验平台

为满足"测试技术基础"教学的需要,采用虚拟仪器技术,基于LabVIEW平台,开发了虚拟仪器教学实验平台。该平台硬件包括USB7325A数据采集模块、DHF-2电荷放大器、YD-8加速度传感器和计算机,软件用LabVIEW 8.0编写。该平台能控制16路模拟量的采集并对采集回来的数据进行滤波操作、频谱分析、自相关分析,可以同时控制16路数字量的输入和输出。基于该平台,已开设了振动加速度测试、虚拟信号分析和数字量控制等实验,取得了较好的教学效果。