- 李鸿冰;韩文佳;姜亦飞;赵轩;
在智能时代,传感器是智能设备的核心器件之一,是信息系统的源头。经过长久以来的发展,传统的有源化传感器已经能对环境中各种信号进行检测,但需循环充电、电池更换等问题,却极大限制了它的应用范围。近年来,随着社会和科技的发展进步,可以自身产生电信号、响应环境刺激、无源化的自供电传感器逐渐兴起。本文综述了近期国内外关于柔性自供电传感器的研究进展,介绍了三种主流的自供电传感器的供电原理、常用材料和应用领域。并对柔性自供电传感器亟待解决的问题及未来发展方向进行了总结和展望。
2020年08期 v.39;No.342 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 3624K] [下载次数：950 ] |[网刊下载次数：36 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：143 ] - 江家豪;解晓宇;潘泰松;
通过在聚二甲基硅烷(PDMS)基底中嵌入填充GaIn液态合金的微型腔体结构,设计并制备了一种柔性多点温度传感器件。结合红外热成像表征结果和基于热扩散系数的理论分析,讨论了填充GaIn合金的腔体在嵌入PDMS基底后对器件中热量传导行为的影响。实验表征和理论分析表明,由于GaIn合金的热扩散系数远高于PDMS,腔体结构的引入可有效缩短器件的热响应时间。此外通过对器件各测温单元的电阻-温度曲线表征和弯曲对比实验,也展示了器件良好的线性响应特性、空间分辨率和测温位置稳定性。
2020年08期 v.39;No.342 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1883K] [下载次数：177 ] |[网刊下载次数：52 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：101 ] - 朱宇轩;张文旭;张万里;余涛;杨华;
通过电磁学有限元模型,对barber电极偏置的线性各向异性磁阻传感单元的电流和磁场分布进行了仿真计算,研究了磁阻单元中电流产生的纵向和横向磁场对传感器的自偏置效应。数值仿真结果表明,电流为1 mA时产生的横向自偏置磁场约8 A/m。同时,制备了差分输出的磁阻桥,获得了随磁场线性输出的电压,器件的灵敏度约为5.6 mV·V~(-1)·(A/m)~(-1),线性度优于1.3%。同时,外磁场方向电流为1 mA时,自偏置磁场大小为8～84 A/m,该值大小强烈依赖于电极角度,与理论仿真结果趋势基本一致。研究结果有助于进一步优化线性磁阻传感器,获得高性能的传感器件。
2020年08期 v.39;No.342 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 3601K] [下载次数：68 ] |[网刊下载次数：31 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：111 ] - 范琦;陈博瀚;左焕涣;吴燕;罗和昊;
为了探索PdO薄膜的光电性质,采用电子束和CVD高温氧化技术在N型Si上生长了PdO薄膜,使用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(RAMAN)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的成分和形貌进行表征。研制了PdO/Si异质结光电探测器,并对探测器进行光电性能测试。实验结果表明,探测器具有优异的整流特性,在波长为970 nm的光照下,开关比高达9.8×10~3,并具有优异的空气稳定性和耐久性。因此当前器件在未来的NIR光电系统中具有巨大的应用潜力。
2020年08期 v.39;No.342 27-32+63页 [查看摘要][在线阅读][下载 2271K] [下载次数：202 ] |[网刊下载次数：22 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：112 ] - 廖一铭;李宝亮;彭姝迪;卢昭睿;周渠;
采用静电纺丝和退火相结合的方法合成了SnO_2-ZnO复合纳米纤维结构,通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱(EDS)对材料的晶体结构和微观形貌进行了表征。同时基于合成的纤维状SnO_2-ZnO纳米结构制备了旁热式气体传感器,通过CGS-8智能气敏分析系统测试了其对SO_2气体的气敏性能。结果表明:在200℃的最佳工作温度下,SnO_2-ZnO复合纳米纤维气体传感器对50μL/L SO_2气体的响应达到35.0,是纯ZnO传感器的2.3倍。制备的SnO_2-ZnO纳米纤维传感器对SO_2气体的检测限度可低至1μL/L。最后,讨论了SnO_2-ZnO复合纳米纤维传感器对SO_2的气敏机理。
2020年08期 v.39;No.342 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K] [下载次数：427 ] |[网刊下载次数：29 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：138 ] - 桂阳海;王幸辉;高楠;孙雯玥;钱苑;
采用微波辅助法,将硝酸钴分别与尿素、氢氧化钠、氨水反应,制备了不同形貌的纳米Co_3O_4,并用SEM、XRD等方法对合成材料的形貌和结构进行了表征。研究了由不同碱源制得Co_3O_4气敏材料的气敏性能。结果表明:随着碱源碱性的提高,其形貌由小球状向纳米片转变,其响应灵敏度增加,响应时间降低。用氢氧化钠作碱源,制备的纳米Co_3O_4在240℃时对体积分数100×10~(-6)的苯胺表现出了良好的选择性,其响应灵敏度可达6.6,响应恢复时间分别为31 s和290 s。
2020年08期 v.39;No.342 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2306K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：27 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：92 ] - 崔军蕊;潘国峰;杨学莉;朱梦雅;黄超;齐嘉城;
通过水热法合成了CeO_2-ZnO纳米材料,利用XRD、SEM、EDS和BET对材料的结构、形貌、元素分布及比表面积进行了表征测试,研究了掺杂量、工作温度及可见光激发对CeO_2-ZnO纳米材料气敏特性的影响。结果表明:CeO_2的掺杂使材料对丙酮的灵敏度显著提高。尤其在70℃下,掺杂质量分数为6.11%的CeO_2-ZnO材料对体积分数为100×10~(-6)丙酮的灵敏度为61.92,而在可见光的照射下,其灵敏度高达104.45,比无光照时增幅68%,可见光激发对改善气敏性能发挥着重要作用。6.11%的CeO_2-ZnO对丙酮表现出优异的气敏特性,有助于高灵敏度丙酮传感器的研究。
2020年08期 v.39;No.342 45-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2728K] [下载次数：535 ] |[网刊下载次数：30 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：126 ]
- 邓婷;李容;徐奕;
为了探究造成碳氢树脂基板介电性能不稳定的原因,采用溶液共混法制备了聚1,2-丁二烯(1,2-PB)/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)/三元乙丙橡胶(EPDM)三元共混物。用DSC、凝胶含量测定和FT-IR对含有不同类型EPDM及BIPB用量的共混物的固化反应进行了研究。对共混物的介电性能进行了测试和分析。研究结果表明:不同种类的EPDM对三元共混物介电稳定性影响不大;BIPB含量为0.85 phr,三元共混物介电常数和介电损耗都非常不稳定,而增加BIPB用量,三元共混物介电稳定性增加。当BIPB用量增加到3.4 phr,f=10 GHz,1,2-PB/SBS/EPDM-1三元共混物的相对介电常数和介电损耗分别为2.42和0.0033,而且非常稳定。
2020年08期 v.39;No.342 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1805K] [下载次数：135 ] |[网刊下载次数：85 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：160 ] - 赵国凯;游彬;
针对忆阻器尚未商业化的现状,为了给忆阻器的相关研究提供一种可替代的仿真器,在HP模型的基础上推导出一种简单通用的电荷控制模型,设计并实现了一款基于模拟器件的荷控仿真器。利用软件PSPICE对仿真器的伏安特性进行了仿真分析和优化,同时采用印刷线路板技术加工制作了仿真器实物电路。仿真和测试结果表明,在正弦信号激励下忆阻器仿真器展现出典型的非线性磁滞回线特性,且该荷控忆阻器仿真电路结构简单,易于加工,在实际电路的应用方面具有一定的参考价值。
2020年08期 v.39;No.342 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 857K] [下载次数：258 ] |[网刊下载次数：37 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：212 ] - 刘双兵;余建立;崔颖;
为了扩展双圆极化天线的轴比带宽,提出了一种基于极化转换超表面的双频双圆极化贴片天线。对贴片天线采用微带线和缝隙耦合两种方式进行馈电,使其分别产生水平极化和垂直极化。将一种对角线开缝的方形贴片单元构成的4×4阵列极化转换超表面放置在贴片天线上,从而分别将水平极化和垂直极化转换为右旋圆极化和左旋圆极化。仿真结果表明:所设计天线两个端口的-10 dB阻抗带宽分别为6.24～6.58 GHz和5.02～5.38 GHz,右旋圆极化和左旋圆极化的3 dB轴比带宽分别为15.2%和12.9%。在工作带宽内,端口隔离度均在17 dB以上,辐射增益均高于7.7 dBi。该天线具有良好的双频双圆极化性能,可用于卫星通信系统。
2020年08期 v.39;No.342 64-69+76页 [查看摘要][在线阅读][下载 4450K] [下载次数：844 ] |[网刊下载次数：36 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：132 ] - 周文君;尚玉平;廖成;
研究了一种可共形于圆柱表面的电磁超表面透镜。通过设计沿圆周方向变化的透射相位梯度,对于横电和横磁两种极化的平面电磁波照射,均在圆柱形透镜焦点处观察到了聚焦场强。为了分析圆柱形超表面透镜对天线辐射增益的提升效果,在其焦点处放置一副作为馈源的微带贴片天线单元,由此获得圆柱形超表面透镜天线。与馈源天线相比,圆柱形超表面透镜天线可在工作频率10 GHz处将横电和横磁两种极化的主瓣增益分别提升11.23 dB和11.44 dB。仿真和测量结果的一致性验证了设计的有效性。
2020年08期 v.39;No.342 70-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 3141K] [下载次数：323 ] |[网刊下载次数：26 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：100 ] - 黄有鹏;张健穹;李相强;王庆峰;
为了实现高功率共形阵列天线,提出并设计了一种可用于柱面组阵的Ku波段80单元长直线螺旋阵列天线。通过对探针结构的改进,并在馈电系统中采用多种形式探针,解决了长直线阵列设计中馈电系统反射大、单元耦合需求差异大的问题,实现了单元天线的近似等幅馈电。通过对封口方式的改进,确保了该直线阵对能量的充分利用。阵列天线设计结果表明:在12～13 GHz的频带范围内反射系数小于-28 dB;在中心频点12.5 GHz处增益为26.1 dB,轴比为1.72 dB,设计功率容量为166 MW,口径效率达到90%。该阵列天线具备高功率、高增益优势的同时,能够更好地适应柱面共形的需求。
2020年08期 v.39;No.342 77-82+88页 [查看摘要][在线阅读][下载 2160K] [下载次数：142 ] |[网刊下载次数：41 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：72 ] - 张清;邓宏伟;韩先锋;万国宾;蔡通;
针对传统等效电路法在分析复杂频率选择表面(FSS)电磁特性时精度不够的问题,提出了基于强化学习和全波分析的FSS等效电路建模方法。分别以六边形孔径FSS以及含介质加载的双层级联FSS为例,给出了等效电路建模方法,并通过与传统等效电路法、全波仿真分析结果的对比验证了该方法的有效性。仿真结果表明:基于强化学习和全波分析的FSS等效电路建模方法能够准确高效地分析复杂FSS的电磁特性。
2020年08期 v.39;No.342 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 876K] [下载次数：324 ] |[网刊下载次数：30 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：74 ] - 石颉;袁晨翔;孔维相;赵德宇;
为了对现有电热老化加速条件下的LED寿命评估方法的有效性进行评价,基于某型号LED电热加速老化试验的数据,使用对数正态分布以及威布尔分布两种分布模型,结合阿伦尼斯模型完成了该型号LED常温条件下使用寿命预测。之后利用统计学的对数正态检验、威布尔检验、方差齐性检验、回归方程的显著性检验方法分别对试验数据的有效性、阿伦尼斯模型的适用性以及回归方程的显著性和相关性等方面进行了检验,并利用决定系数法对两种分布模型的寿命评估结果进行了比较,说明了方法的有效性。
2020年08期 v.39;No.342 89-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 250K] [下载次数：355 ] |[网刊下载次数：24 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：109 ]