本文關鍵詞：光電子器件封裝的壓力傳感檢測技術研究

  更多相關文章： 光電子器件 微力/微位移傳感器 結構設計 ANSYS有限元仿真 放大電路

【摘要】：光電子器件封裝中,耦合界面上微小的偏移是影響光電子性能的關鍵因素之一。由于其封裝中存在陣列波導芯片與光纖之間間隙難以控制、接觸時無法感知力大小的問題,導致光電子器件耦合間距不穩(wěn)定甚至發(fā)生損傷性碰撞,從而使得器件成品率低、性能一致性差。本文以傳感器結構設計與微小信號檢測為研究對象,通過應用傳感器技術完成陣列波導芯片與光纖之間接觸力以及產生位移的大小的檢測分析,最終實現(xiàn)通過測得的信號給自動化裝置一個合理的調整結果,使得封裝效率得以提高。針對光電子器件封裝中存在的這些問題,提出了一種新型電阻式微力/微位移傳感器,以此來實現(xiàn)陣列光纖組件和陣列波導芯片之間微小位移的檢測。首先,本文研究分析了懸臂梁結構的力、位移與應變之間的對應關系,在懸臂梁基礎上設計出新型傳感器主體結構模型,推導出微力、微位移與應變的理論關系式,并采用ANSYS有限元分析法確定傳感器結構參數。此傳感器能夠很好地實現(xiàn)對力與位移同時檢測的目的,其優(yōu)點主要體現(xiàn)在:一方面對小位移進行放大后再檢測,減少直接檢測帶來的誤差,提高精確度;另一方面實現(xiàn)了最大位移與最大應變重合,使得在相同力作用下均值應變值最大化,提高其檢測的靈敏度。其次,針對本文提出的傳感器結構的微小信號檢測設計了一種放大電路,該電路通過ICL7660芯片把單電源供電轉換為雙電源供電,而后采用高精度的AD620儀表放大器簡化的放大電路設計,并通過Multisim仿真軟件得到理論結果。最后,本文對設計的新型傳感器進行了大量的對比性實驗,實驗結果表明新型傳感器具有良好的線性度、遲滯性、重復性等特點,對微力能夠達到很好地測量效果,也間接的說明了傳感器能夠檢測微小位移。
【關鍵詞】：光電子器件 微力/微位移傳感器 結構設計 ANSYS有限元仿真 放大電路
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN05
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 論文研究的背景及意義11-13
• 1.2 力/位移傳感器的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 力傳感器的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 位移傳感器的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要內容及章節(jié)安排15-18
• 第二章 應變式電阻傳感器的工作原理18-31
• 2.1 彈性敏感元件18-20
• 2.2 電阻應變片的工作原理20-29
• 2.2.1 電阻應變片的分類及選取20-23
• 2.2.2 電阻應變片原理23-25
• 2.2.3 電阻應變片的測量電路25-28
• 2.2.4 電阻應變片溫度誤差與其補償28-29
• 2.3 ANSYS有限元分析29-30
• 2.4 本章小結30-31
• 第三章 傳感器的結構設計與仿真分析31-48
• 3.1 新型傳感器的結構設計和分析31-33
• 3.2 3D幾何模型的建立與材料的選取33-34
• 3.3 網格劃分及應變值數據處理方法34-35
• 3.4 傳感器結構的對比分析35-44
• 3.4.1 正圓弧形彈性鉸鏈厚度對檢測單元的影響36-38
• 3.4.2 彈性薄片對檢測單元的影響38-42
• 3.4.3 施力點位置對載荷檢測單元的影響42-44
• 3.5 傳感器結構應變片貼片位置的確定44-47
• 3.6 本章小結47-48
• 第四章 傳感器電路設計與實驗分析48-66
• 4.1 傳感器硬件電路設計48-58
• 4.1.1 穩(wěn)壓電源的選擇與設計49-50
• 4.1.2 調零電路設計50-52
• 4.1.3 前置放大電路設計52-54
• 4.1.4 濾波電路及次級放大電路設計54-58
• 4.2 傳感器實驗數據處理及分析58-65
• 4.2.1 傳感器的標定58
• 4.2.2 實驗平臺搭建58-60
• 4.2.3 實驗數據采集與結果分析60-64
• 4.2.4 實驗誤差來源分析64-65
• 4.3 本章小結65-66
• 第五章 總結與展望66-69
• 5.1 總結66-67
• 5.2 展望67-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學位期間的主要成果73-75
• 致謝75

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本文編號：602473