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基于基片集成波导和消逝模谐振腔的压力传感器设计
  • ISSN号:1004-1699
  • 期刊名称:《传感技术学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP212[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中北大学电子测试技术重点实验室,太原030051, [2]中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61471324); 国家杰出青年科学基金项目(51425505); 山西省青年拔尖人才支持计划项目
中文摘要:

提出一种新型的基于基片集成波导和消失模谐振腔的压力传感结构。设计了圆形空腔,当施加外界压力时,圆形空腔发生形变从而使谐振腔谐振频率变化。采用共面波导线对谐振腔进行耦合馈电并将频率信号传输出来。通过读取传感器的回波损耗参数(S11)来表征压力与频率的关系。利用高频仿真软件HFSS对谐振腔进行了仿真设计和优化,设计尺寸为30 mm×30 mm×1.93 mm,与传统谐振腔相比体积明显减小。传感器基底为Rogers 4003C板材,采用PCB技术进行加工。搭建压力测试平台对传感器进行测试,结果表明在0-3 N的压力范围内变化100 MHz,绝对灵敏度为25 MHz/N。仿真和实测结果比较吻合,验证了所设计压力结构的有效性。

英文摘要:

The paper demonstrates a new pressure sensing structure based on substrate integrated waveguide( SIW) and evanescent mode resonator is designed with cylindrical air cavity, which makes the frequency of evanescent mode resonator tunable. Coplanar waveguide( CPW) is used as coupling unit to incent the resonator and transmit the output signal. By measuring the return loss ( S11 ) of the sensor, the frequency-pressure characteristic could be obtained. Ansoft High frequency structure simulator( HFSS) is used to simulate and optimize the sensor structure. The dimension of pressure sensor is 30 mm×30 mm×1.93 mm,which reduced much volume compared to the tradi-tional resonator. The material used is Rogers 4003C and then the sensor is fabricated by using PCB technology. A pressure measurement platform is setup to test the sensor. The measured resonant frequency changes 100 MHz at the pressure range of 0-3 N with absolute sensitivity of 25 MHz/N. It appears that the simulated data fits well with the experimental data,which confirms the feasibility of this kind of pressure sensing structure.

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期刊信息
  • 《传感技术学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:东南大学 中国微米纳米技术学会
  • 主编:黄庆安
  • 地址:南京市四牌楼2号
  • 邮编:210096
  • 邮箱:dzcg-bjb@163.com
  • 电话:025-83794925
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-1699
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1322/TN
  • 邮发代号:28-366
  • 获奖情况:
  • 2011-2012年获中国科技论文在线优秀期刊一等奖,2012年获第四届中国高校优秀科技期刊奖,2011年获中国精品科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:18030