长江学者和创新团队发展计划(IRT1033)
- 作品数：19 被引量：70H指数：5
- 相关作者：蒋庄德赵玉龙景蔚萱赵立波刘岩更多>>
- 相关机构：西安交通大学新疆交通职业技术学院西安工业大学更多>>
- 发文基金：长江学者和创新团队发展计划国家自然科学基金高等学校学科创新引智计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术机械工程理学金属学及工艺更多>>
- 表面形貌对螺旋线形跨尺度电化学葡萄糖传感器性能的影响被引量：2
- 2014年
- 将键合金丝以螺旋方式紧密绕制在光纤纤芯上,用水浴法在其表面合成氧化锌纳米线,再将葡萄糖氧化酶物理吸附在纳米线上,得到了螺旋线形跨尺度葡萄糖酶电极。提取了该跨尺度结构及相应酶电极的表面形貌,表征了该批酶电极的电化学性能。结果表明,氧化锌纳米线的合成参数对跨尺度结构的表面形貌、葡萄糖氧化酶的固定效果、跨尺度电化学葡萄糖传感器的性能有显著影响;当生长液Zn2＋浓度为25 mmol/L时,跨尺度结构表面形貌的粗糙度为0.10μm、相关长度0.29μm,此时葡萄糖氧化酶的固定效果最好,对应的葡萄糖传感器灵敏度为2.15μA/（mmol/L·cm2）、线性范围0~4.5 mmol/L、检出限9.2μmol/L、Michaelis-Menten常数3.68 mmol/L。研究结果不但有助于螺旋线形跨尺度酶电极的批量制备,还可显著提高其测量精度。
- 景蔚萱周帆成妍妍齐含陈路加蒋庄德王兵
- 关键词：表面形貌葡萄糖生物传感器循环伏安法计时电流法
- 高精度石英振梁谐振式传感器测试系统设计被引量：4
- 2018年
- 为了满足高精度石英振梁谐振式传感器的测试要求,设计了一种基于FPGA的带实时温度监测的双路等精度频率采集系统。系统采用Verilog语言模块化编程方法实现双路等精度测频原理和ⅡC实时通讯,然后运用基于FPGA的SOPC技术完成自定义测频测温IP核的封装,并通过调用各种IP核构建SOPC硬件,最后利用NiosⅡ软核处理器实现频率值和温度值的浮点解算、LCD显示、串口通讯等功能。该设计方案通过仿真和实验验证了测试系统以50 Hz采样频率运行时,测频精度达到了10-6。
- 孙登强赵玉龙李波李村韩超
- 关键词：数据采集等精度测频温度监测FPGA
- 多梁结构压阻式测振加速度传感器被引量：1
- 2013年
- 为满足制造装备智能化发展对测振传感器的需求,针对常见加速度传感器在性能、成本和微型化上的不足,研制了一种基于微机电系统技术的多梁结构压阻式加速度传感器。通过将2根短小敏感梁引入传统双桥结构的方式,在提升固有频率的同时,保证了传感器仍具有较高的测量灵敏度。利用敏感梁上的最大应力和结构固有频率相乘的结果作为性能评价标准,结合梁变形理论和实际工艺条件确定了传感器的结构尺寸。采用硅材料刻蚀、硼离子注入、溅射金属铝及阳极键合等工艺,制作了传感器芯片。实验结果表明,所研制的加速度传感器能够准确测量不同频率下的加速度信号,在每g下的灵敏度达到了0.544mV,满量程精度达到了1.76%,固有频率达到了13.61kHz,相对于双桥结构传感器,其综合性能提升了近85%。
- 刘岩赵玉龙孙禄张学锋蒋庄德
- 关键词：微机电系统加速度传感器固有频率
- 白光频域光学相干层析检测方法被引量：1
- 2013年
- 针对频域光学相干层析系统成像过程中产生的图像噪声,提出了一种干涉光谱解耦的方法。该方法通过消除干涉光谱中的直流项和自相关项,实现对图像去噪。利用白光作为光源,对聚苯乙烯单层薄膜进行成像实验,得到薄膜的一维深度图像以及二维层析图像。由二维层析图像可以清晰的获取薄膜的内部微观结构及表面形貌信息。实验结果表明,该检测方法可有效消除薄膜的图像噪声,提高图像信噪比和对比度。
- 秦玉伟赵宏
- 关键词：噪声自相关信噪比
- 面向智能高速机床的高频响加速度计研究被引量：4
- 2013年
- 针对智能高速机床对高频响、微振动检测的需要,提出并研制了一种基于双桥梁结构的高频响微加速度传感器。利用Ansys静态与模态仿真,分析了双桥梁结构的应力状态和固有频率,一阶固有频率为11.8 kHz,达到了预定的设计要求。结合MEMS湿法刻蚀工艺与硅玻璃键和技术得到传感器样品。静态实验结果表明,双桥梁结构加速度传感器在3V的稳压电源下主轴灵敏度达到了0.264 mV/g,非线性度为0.67%,迟滞为2.69%。动态标定系统测试表明,传感器动态响应频率达到12.46 kHz,满足智能机床主轴在转速达到60 kr/min时的高频响测量要求。
- 孙禄赵玉龙刘岩
- 关键词：加速度传感器
- 基于ZnO纳米线的螺旋线形跨尺度葡萄糖传感器被引量：10
- 2014年
- 制备了一种基于螺旋线形跨尺度结构的酶传感器,并对该传感器进行了表征和性能测试.将30μm键合Au丝以螺旋线方式手工缠绕在125μm光纤纤芯上,在该Au螺旋线上用水浴法合成ZnO纳米线,得到螺旋线形跨尺度结构;在ZnO纳米线上物理吸附葡萄糖氧化酶(GOD),制备了葡萄糖传感器工作电极.利用扫描电子显微镜(SEM)图像和MatLab图像处理算子分别对螺旋线形跨尺度结构表面形貌及其上活力为50 units/mg的GOD吸附效果进行了定性和定量表征,分析了非高斯粗糙表面与GOD吸附效果的影响关系.基于三电极体系采用循环伏安法和计时安培法测试了制备的12个工作电极的性能,测得该类传感器的灵敏度为(1.410±0.665)μA·L/(mmol·cm2),线性范围为0^(4.292±0.652)mmol/L,Michaelis-Menten常数为(3.571±1.280)mmol/L,检出限为(14.085±8.393)μmol/L.使用活力更高的GOD可以得到性能更好的螺旋线形跨尺度葡萄糖传感器.该类传感器可广泛应用于医药、生物、食品加工及环境监测领域中尿酸、尿素、胆固醇、过氧化氢和苯酚等的检测.
- 景蔚萱周帆陈路加齐含蒋庄德王兵牛玲玲
- 关键词：ZNO纳米线葡萄糖生物传感器循环伏安法
- 自增强承压圆筒结构的超高压力传感器被引量：2
- 2013年
- 采用自增强技术与硅压阻效应研制了超高压力传感器,该传感器能够消除封装残余应力的影响并保证其在进行大量程压力测量时具有较高的灵敏度输出。该传感器的弹性元件为圆筒结构的高强度弹簧钢,敏感元件为平膜倒杯式硅压阻芯片。传感器工作时,超高压力作用在圆筒结构的金属弹性元件使其发生轴向位移,该位移量通过弹性元件顶端的传递杆施加到周边固支的硅压阻芯片上,使置于此处的4个电阻条阻值发生线性变化,从而输出与被测压力成正比的电压值。在研究弹性元件在1 000MPa超高压力下的工作性能时,理论与仿真相结合研究了弹性元件的承载强度,确定采用自增强处理技术提高弹性元件的承载能力。最后,对封装好的传感器静态性能进行了标定实验。实验结果表明,该传感器能够承受1 000MPa以上的工作压力,线性度为0.52%,满足工业领域的应用需求。
- 郭鑫热合曼.艾比布力王鸿雁赵立波蒋庄德
- 关键词：压阻效应微机电系统
- 不同对准误差下的小孔衍射波面误差分析被引量：7
- 2014年
- 点衍射干涉仪中小孔对准误差是影响衍射参考波面质量最主要的误差源。基于瑞利索末菲矢量衍射理论,建立了非傍轴高斯光束经小孔衍射的严格数学描述,对不同对准误差下的小孔衍射波面误差进行了分析,在分析中特别考虑了会聚光斑大小的影响。研究表明：小孔对准误差的引入使得衍射波面偏差迅速增大,且衍射波面偏差随对准误差的增大呈线性增长;相同对准误差下,衍射波面偏差随会聚光斑半径的增大而减小,要获得同等衍射波面偏差,允许的对准误差随会聚光斑的增大呈近同倍数增长。给出了0.5～3μm小孔在不同会聚光斑直径和小孔对准误差下的衍射波面误差分布数据,研究结果可为点衍射干涉仪中会聚透镜的选取、小孔对准精度要求的确定以及小孔衍射波面误差的估计提供重要参考数据。
- 高芬蒋庄德李兵
- 关键词：点衍射干涉仪误差分析
- 特种微机电系统压力传感器被引量：12
- 2013年
- 通过对微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)压力传感器设计方法与封装制作工艺问题的研究,针对不同应用环境下对压力传感器的性能、尺寸及封装要求,提出相应的传感器力学结构模型——微压结构、梁膜结构及倒杯结构,通过相应的FEM有限元建模方法对传感器结构进行仿真分析并优化结构尺寸,建立合理的力学结构;进行MEMS工艺设计及封装工艺满足传感器微小尺寸、耐高温冲击响应及高过载能力等要求。其中,针对微压传感器在测量过程中高灵敏度与非线性矛盾问题进行力学分析及仿真,分析不同结构的传感器的力学特性及结构尺寸对传感器输出特性的影响,提出新型梁膜结构微压传感器结构,对新型结构传感器进行MEMS工艺研究;根据空气动力学试验、航空测试及火药爆破试验等对高温压力传感器的动态特性要求,采用倒杯式高频响压力传感器及齐平膜封装方式,提高传感器的动态响应特性,满足10 kHz到1 MHz的频响要求;通过有限元分析耐高温冲击封装结构,采用梁膜封装结构提高了耐高温压力传感器的可靠性。通过压力传感器仿真验证、静态特性试验及动态冲击响应试验验证传感器力学结构建模方法、MEMS工艺设计及封装设计的正确性。
- 蒋庄德田边赵玉龙赵立波
- 关键词：微机电系统压力传感器封装
- 孔缝双桥结构高性能压阻式加速度传感器被引量：3
- 2013年
- 针对装备智能化与监测系统无线化发展对振动传感器的要求,基于微机电系统和应力集中技术,提出并研制一种具有孔缝双桥结构的高灵敏度、高固有频率的压阻式微型加速度传感器。结合理论分析与数值计算方法,分析该结构的特性,通过研究孔缝尺寸对传感器性能的影响确定传感器敏感结构尺寸。传感器芯片采用微细加工工艺制作,并在简单的封装之后进行静态、动态性能测试。试验结果表明,孔缝双桥结构加速度传感器在3 V供电电压下,灵敏度可达到0.424 mV/g,相对传统双桥结构提高了60%以上,而测得的固有频率相对于传统双桥结构仅略有下降,仍在10 kHz以上。孔缝双桥结构加速度计通过引入应力集中孔缝,以较小的固有频率损失,明显提高了传感器的测量灵敏度,具有更为优良的综合性能。
- 赵玉龙刘岩孙禄蒋庄德
- 关键词：加速度传感器压阻式微机电系统
