【摘 要】
：
在信息时代、物联网的背景之下,新型无线传感器成为重要的研究内容之一。有源的无线传感器需要外部电源和复杂的有源电路,限制了它在很多场合的应用,而无源无线传感器成为传感器的理想选择。声表面波（Surface Acoustic Wave,SAW）类传感器是无源无线传感器的典型代表,它是集“无线应答”与“传感功能”于一身的被动无源器件。若能充分利用SAW器件的“无线应答”特性,实现其它普通传感器的无源无线
论文部分内容阅读
在信息时代、物联网的背景之下,新型无线传感器成为重要的研究内容之一。有源的无线传感器需要外部电源和复杂的有源电路,限制了它在很多场合的应用,而无源无线传感器成为传感器的理想选择。声表面波（Surface Acoustic Wave,SAW）类传感器是无源无线传感器的典型代表,它是集“无线应答”与“传感功能”于一身的被动无源器件。若能充分利用SAW器件的“无线应答”特性,实现其它普通传感器的无源无线测量,将进一步拓展传感器的应用范围。摩擦起电传感器是一类自发电机理的、在柔性传感方面具有诸多优势的传感器,因此,本学位论文利用声表面波谐振器（Surface Acoustic Wave Resonator,SAWR）及其匹配网络作为摩擦起电传感器的应答器,以实现其无源无线传感,这将使摩擦起电传感器的应用范围进一步拓宽。本学位论文的主要研究工作如下:（1）分析了SAWR的基本结构和基本原理,及其等效电路参数的提取方法,并以等效电路为基础建立了SAWR的系统传递函数,利用传递函数分析了SAWR对典型信号的时域响应特性,并利用MATLAB仿真了SAWR对正弦信号的响应特性。（2）在分析典型摩擦起电传感器的基本原理以及常用结构的基础上,设计并制作了具有凹凸外形的中空圆柱型摩擦起电柔性压力传感器。凹凸外形结构及摩擦层自身的弹性使得摩擦层能够有效的自行分离,摩擦层凹凸及粗糙的表面增大了有效接触面积。分析了带负载的摩擦起电传感器电荷转移机理,对设计的传感器的参数进行了测试,测试结果表明:传感器表现出良好的线性度,其灵敏度为2.63V N-1,在15000次重复压力测试下保持稳定的输出。（3）研究用于无线传感器的SAWR的匹配过程,将SAWR转换为等效的RLC串联电路,或者等效的GLC并联电路,分析了T-type网络和Pi-type网络两种低失配匹配网络的原理,利用ADS仿真工具对板级寄生参数进行合理评估,完成SAWR到天线的匹配。推导SAWR谐振频率随匹配网络参数变化的近似表达式,分析比较采用这两种匹配网络的无线传感器的灵敏度和线性度。（4）研究摩擦起电输出电压信号对SAWR响应信号的调制原理,理论推导了响应信号频率与电压的近似数学表达式,利用摩擦起电传感器输入输出量的数学关系,进一步得到了无线传感器的输入压力和输出频率的关系式,并通过实验测得了电压或压力与响应信号谐振频率或幅度的关系曲线。理论分析和实验测试表明:采用T-type网络的无线传感器比Pi-type网络的具有更高的灵敏度。（5）研制了射频收发系统,包括质询器射频前端、数据采集及USB高速传输通道、上位机等,结合所设计的传感器构建无源无线摩擦起电传感系统。设计三个无源无线传感实例,展现所研究的无源无线摩擦起电柔性传感器的应用前景。
其他文献
输电线路覆冰严重威胁电网的安全运行,国内外对输电线路覆冰预测进行了大量研究并建立了较为成熟的覆冰预测模型,但所有的模型都需要温度、风速、液水含量和水滴大小等覆冰参数,由于覆冰条件下各种传感器均被冻结,覆冰参数无法测量,导致覆冰参数成为目前没有解决得国际性难题,所以从研究覆冰参数出发来预测输电线路覆冰在学术研究及实际工程应用上有着较大价值,本论文所展开的主要工作如下:（1）本文在现有的旋转圆柱体覆冰
帕金森病是一种神经系统退行性疾病,多发于60岁以上的人群,具有诊断困难、病情不可逆等特征。目前国际上还没有确切有效的治愈帕金森病的方法,帕金森病的早期症状容易与因年龄增长出现的身体机能障碍相混淆,所以容易出现漏诊和误诊。对帕金森病越早进行医疗干预,治疗效果就越好,因此研究出一种快速、便捷、安全、准确的帕金森病诊断新方法,对帕金森病的预防和治疗具有十分重要的意义。目前新型的帕金森病的诊断方法包括:基
身管是一类极易发生塑性弯曲的部件。为了给身管组后期结构改进设计提供参考依据,设计研制了一套针对小口径身管组的基于计算机视觉的测量系统,从静止状态下的身管直线度以及高速转动时的单根身管炮口扰动两个角度对身管组轴线进行测量和分析。本文的主要完成的工作如下:（1）从身管直线度和炮口扰动测量的研究背景出发,根据设计指标要求和待测身管口径小特点,设计了适合的基于激光准直法的身管直线度视觉测量和基于计算机视觉
现在大多数行业应用无人机集中在任务载荷为10kg以内、起飞重量60kg以内的机型上,无法满足大幅面地理测绘、水文勘测、海洋勘测、石油与矿物探测等领域对飞行平台任务载荷在20～200公斤以内的要求。但直接从头开始研发一架该级别的无人机,涉及飞机总体设计、气动设计、结构设计、强度设计和控制系统设计等各方面内容,且需通过民航局的适航审定,研发周期长、研发成本高、效益过低。而将一款已通过了适航审定的轻型运
六维加速度传感器是同时测量空间中三维线加速度信息和三维角加速度信息的传感器,能实现对物体运动状态的全面感知。由于其信息获取的多元性、便利性等优点,其在机器人、航空航天、健康监测等领域有着广泛的应用前景。然而,对于MIMO系统,其输入输出之间总会存在着一定的耦合特性,影响着传感器的性能。因此,开展传感器静态耦合的研究工作,对提高传感器的测量精度具有重要作用。本文以前期研制的压电式六维加速度传感器为研
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）技术自1946年发现以来,便由于其无创伤和高精度等优点广受关注。主磁体是磁共振成像系统的核心结构,主磁体所提供稳定静磁场直接决定着系统的成像质量。以超导磁体为核心的高场强磁共振成像系统虽然成像精度高,但是体积大,成本高。而临床上急需一种轻量便携的磁体结构,超低场成像技术便应运而生。在超低场磁共振成像系统中,为了满足轻量化可移动
镁合金和铝合金,同样作为轻质材料,因具有出色的性能而被大量应用于汽车轻量化生产中,随着使用量的提升,两者的连接自然不可避免。然而,由于镁合金与铝合金的物理、化学性能存在较大差异,致使两者的可靠连接难以通过传统焊接方式实现,从而制约了镁合金、铝合金材料在汽车生产中的进一步推广应用。借助电磁力实现金属材料冶金结合的新技术——电磁脉冲焊接技术,有望解决镁合金与铝合金的焊接难题。但是,由于镁合金自身结构导
研究背景:心脑血管疾病是一类高发生率、高致残率、高致死率的心血管和脑血管功能障碍相关疾病,目前已成为威胁全人类健康的首要因素。心脑血管疾病的发病率与多种因素有关,其中包括PM2.5（Particular matter 2.5）污染。多项研究证据表明PM2.5暴露能够使心血管疾病的发病风险增高。由于PM2.5组成成分复杂多样,各组分浓度并不能维持稳定,跟外界气候、时间、温度、地理环境等密切相关,因此
我国最新的轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅵ阶段）法规融合了欧盟和美国的排放标准:建立了贴合中国路况的WLTC循环测试工况,加严了排放污染物限值,增加了汽油机排放PM/PN（颗粒物）的要求,新增了燃油蒸发系统的诊断和要求。在机动车的HC（Hydrocarbon）排放中,除废气和曲轴箱排放外,大多数HC排放来自EVAP（Evaporator）系统,约占车辆HC排放的21%。因此,研究汽油机燃油
随着经济水平的提高以及科学技术的发展,人们对车辆的乘坐舒适性、行驶安全性和操作稳定性的要求也不断的提高。传统的被动悬架越来越难以满足相应的需求,主动悬架系统可以根据车辆姿态信息和路面状况信息,结合一定的控制策略实时的对车身姿态进行调节。从而使车辆的动力学性能在多种工况下均达到最优。而作动器作为主动悬架的核心部件一直是研究的重点之一。因此,本文基于集成于轮毂的主动悬架系统,设计了一款永磁直线电机作为