《無線、集成化無源感測器技術基礎研究》是依託東南大學，由黃慶安擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：無線、集成化無源感測器技術基礎研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：黃慶安
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
物聯網在智慧型交通、生態監視、智慧型醫療、公共安全、國防軍事等領域有廣闊的套用前景，我國已經把物聯網作為戰略性新興產業大力推動。感測器是物聯網的核心技術之一，而對於人體內部、密封的藥品等密封環境或機械旋轉以及惡劣環境中的套用，要求無線讀取感測器信號，這類套用需要低功耗、微型化、低成本以及多功能的感測器。本項目創新性地提出一種基於全無源元件的無線、集成化無源感測器結構，能夠同時測量多個環境參數。項目將解決這種多參數測量中無源元件設計基礎問題；探明不同敏感電容及電感之間的耦合問題；提出感測器子系統的有效遙測方法；提出從系統的輸入阻抗提取多個待測參數的方法。在工藝上，解決多層電感製備的兼容工藝問題，實現同時製備多種敏感結構的工藝方法及其感測器的封裝方法。通過這些技術基礎問題的解決，研製出基於全無源元件的無線、集成化無源感測器系統原型，為本領域的發展提供一種有較高參考價值的方法。
結題摘要
對於人體內部等密封環境或機械旋轉等惡劣環境中的套用，要求無線讀取感測器信號，這類套用需要低功耗、微型化、低成本以及多功能的感測器。本項目創新性地提出一種基於全無源元件的無線、集成化無源感測器結構，能夠同時測量多個環境參數。1.提出了一種纏繞方向特定的疊層電感，能夠抑制電感之間互感耦合帶來的影響。實現了同時、獨立地進行濕度、溫度、壓力等三個參數的測量；提出了一種將開關集成到LC感測器中的多功能無源無線LC感測器，實現了濕度、壓力的獨立測量；提出了從LC無源無線感測器諧振頻率和實部最大值提取雙參數的方法，實現了溫度和濕度的同時測量。2. 研製了一款用於測量無線無源LC諧振式感測器的攜帶型讀出電路，測量結果可連線到上位機顯示。3. 提出了一種無源無線的自適應中繼線圈，讀出距離提高了3.2倍；提出了一種工作頻率可調的左手材料（LHM），通過這種左手材料增強了LC感測器讀出空間的磁場強度，提高了讀出距離。4. 研製了高靈敏的無源無線濕度感測器，其敏感電容採用CMOS MEMS工藝，感濕膜採用了氧化石墨烯。測試結果表明，其靈敏度比基於聚醯亞胺的濕度感測器提高23倍；提出利用雙層電感之間的交疊電容作為敏感電容，實現了LC 集成濕度感測器，縮小了晶片面積。5. 課題研製的無線、無源、多參數微納感測器與系統在上海三一重機股份有限公司部件塗裝車間兩個噴塗房成功進行了套用演示。本項目實施過程中，項目組在本領域重要的國際會議和期刊上發表論文27篇，其中在國際期刊（IEEE JMEMS、IEEE SENSOR J、IEEE TCAS-I等）上發表論文13篇，在國際頂級期刊JMEMS發表LC無源無線感測器綜述論文，在國際主流會議 (IEEE MEMS、IEEE Transducers、IEEE Sensors等)上發表論文14篇。培養研究生19名，項目負責人被選為IEEE FELLOW。申請國家發明專利23項，授權專利10項。項目組成功組織並承辦了APCOT 2012會議，與國外同行進行了深入的學術交流與合作。
