壓力傳感器作為觸覺傳感的核心部件,要求對機(jī)械力進(jìn)行精確、穩(wěn)定的探測和反饋,是人機(jī)交互系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵,在工業(yè)機(jī)器人、電子皮膚等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。因此,研究和設(shè)計高穩(wěn)定性、高靈敏度的壓力傳感器是當(dāng)前國際科研的熱點(diǎn)。壓力傳感器與高速芯片、航空發(fā)動機(jī)等核心器件的制備一同被評為中國科技界亟待解決的35項卡脖子技術(shù)。其中,基于壓電效應(yīng)的壓力傳感器,因其具有壓力經(jīng)由壓電材料快速轉(zhuǎn)換為電信號的特性,具備無需外接電源供電的優(yōu)點(diǎn),成為研究領(lǐng)域最受關(guān)注壓力傳感器之一。壓力經(jīng)壓電材料可以轉(zhuǎn)換為電信號,通過電信號的檢測實現(xiàn)壓力傳感,也可以結(jié)合材料的發(fā)光特性,利用其產(chǎn)生的壓電信號原位激發(fā)壓力發(fā)光的現(xiàn)象,通過光信號的檢測實現(xiàn)壓力傳感。基于這兩種信號模式,人們開發(fā)了壓電式壓力傳感器和壓光式壓力傳感器。傳統(tǒng)的壓電式壓力傳感器是通過體塊壓電材料實現(xiàn)壓電轉(zhuǎn)換,存在轉(zhuǎn)化效率低、壓力探測靈敏度差的缺點(diǎn),通過微納結(jié)構(gòu)的壓電材料可實現(xiàn)高效率壓電響應(yīng),在動態(tài)微壓力信號的測量方面表現(xiàn)突出優(yōu)勢,但是其電信號弱,對信號的檢測提出了很高的要求。因此高效的弱電信號放大系統(tǒng)對提高傳感器的靈敏度具有重要作用,但是信號放大系統(tǒng)的復(fù)雜性導(dǎo)致集成高轉(zhuǎn)換效率... 

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 壓電式壓力傳感器
        1.2.1 基于電信號測量的壓力傳感器分類
        1.2.2 壓電式壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)及原理
        1.2.3 壓電式壓力傳感器的研究進(jìn)展
    1.3 壓光式壓力傳感器
        1.3.1 基于光探測的壓光式壓力傳感器分類
        1.3.2 壓光式壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)及原理
        1.3.3 壓光式壓力傳感器的研究進(jìn)展
    1.4 論文選題依據(jù)和擬開展的主要研究內(nèi)容
        1.4.1 論文選題依據(jù)
        1.4.2 擬開展的主要研究內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 硒化銦場效應(yīng)晶體管信號放大的氧化鋅納米陣列壓電式壓力傳感器
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗儀器
        2.2.2 實驗試劑與材料
        2.2.3 樣品制備
        2.2.4 材料表征及其器件性能研究
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 基于氧化鋅納米柱陣列壓電傳感單元的研究
        2.3.2 基于硒化銦的場效應(yīng)晶體管信號放大系統(tǒng)的研究
        2.3.3 集成式的壓電式壓力傳感器壓力探測性能的研究
        2.3.4 集成式的壓電式壓力傳感器壓電電勢探測性能的研究
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 原位壓電電場增強(qiáng)的銅錳共摻硫化鋅壓光式壓力傳感器
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗儀器
        3.2.2 實驗試劑與材料
        3.2.3 樣品制備
        3.2.4 材料表征及其器件性能研究
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 ZnS:Cu,Mn和PVDF材料形貌及成分的研究
        3.3.2 ZnS:Cu,Mn/PVDF壓光式壓力傳感器發(fā)光及傳感性能的研究
        3.3.3 PVDF及ZnS:Cu,Mn壓電性能的研究
        3.3.4 PVDF壓電場對ZnS:Cu,Mn壓力發(fā)光增強(qiáng)的調(diào)控機(jī)理
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 摻鐠鈮酸鋰:壓力發(fā)光新材料探索
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗儀器
        4.2.2 實驗試劑與材料
        4.2.3 樣品制備
        4.2.4 材料表征及其器件性能研究
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 摻鐠鈮酸鋰多晶顆粒的材料及性能研究
        4.3.2 摻鐠鈮酸鋰單晶顆粒的材料及性能研究
        4.3.3 摻鐠鈮酸鋰多晶顆粒和單晶顆粒材料性質(zhì)的對比研究
        4.3.4 研究摻雜中心在晶格中占位對壓力發(fā)光性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 總結(jié)
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 需要進(jìn)一步研究的問題
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和申請的專利
致謝
附錄
學(xué)位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]提拉法生長Yb:YAG晶體及其性能表征[J]. 盧利平,李建立,曾繁明,萬玉春,劉景和.  長春理工大學(xué)學(xué)報. 2004(04)

博士論文
[1]柔性駐極體發(fā)電機(jī)及其供能壓力傳感器應(yīng)用研究[D]. 王波.華中科技大學(xué) 2017
[2]周期極化基質(zhì)材料鉭酸鋰/鈮酸鋰類晶體生長與性質(zhì)研究[D]. 孫德輝.山東大學(xué) 2015
[3]OPCPA用關(guān)鍵硼酸鹽晶體材料研制[D]. 潘忠奔.山東大學(xué) 2013
[4]幾種氧化物晶體的數(shù)值模擬、生長及性質(zhì)研究[D]. 于永貴.山東大學(xué) 2009



本文編號：3679784