硅谐振式压力微传感器闭环系统

硅谐振压力微传感器在自激振荡回路中采取电阻热激励、电阻拾振时得到的信号 ,由于有用信号本身的量级小 ,因而含有严重的同频干扰信号 (耦合激励信号 ) ,信噪比SNR (SignalNoiseRatio)仅为 1 0 - 3数量级 .为了提高信噪比 ,滤除同频干扰 ,多级放大之后的处理中将锁相环PLL (Phase-LockedLoop)工作原理和分频技术相结合 ,由锁相环输出作为传感器的激励和鉴相相关信号 ,搭建硅谐振压力微传感器闭环自激振荡回路 .结果表明 :采用锁相分频技术的微传感器闭环系统能可靠运行 。

基于电容器的压力微传感器的研制

介绍了利用微加工技术制造的电容式压力微传感器的结构设计 ,主要分析了其工作原理 ,论证了测量电路的可行性。最后提供了实验数据并和理论值进行了比较 ,讨论了产生误差的原因。

压阻式金刚石压力微传感器的制作与测试

由于金刚石薄膜具有优良的高温压阻特性,适合于制作高温压力传感器。在Φ50mm〈100〉硅单晶衬底上用热丝CVD法生长本征多晶金刚石薄膜作为绝缘隔离层,通过掩模选择性生长法得到掺硼金刚石薄膜电阻条,再经金属化处理和腐蚀硅压力腔,得到了压阻式金刚石压力微传感器的原型器件。对该器件的压力输出特性测量表明,输出电压—压力曲线线性较好,重复性好,常温下灵敏度高。

非接触式压力微传感器的设计

非接触式压力传感器利用特殊的机械结构,大大改善了传统接触式压力传感器工作区域狭小,线性度较差等问题,使压力传感器在高载荷条件下,由小扰度向大扰度过渡时,不产生非线性跳变,从而大大提高了器件的稳定性与动态特性。

非接触式压力微传感器的设计

就如何利用MEMS技术 ,实现压力微传感器的设计进行详细论述。该传感器利用特殊的机械结构 ,大大改善了传统接触式压力传感器 ,工作区域狭小 ,线性度较差等问题 ,使压力传感器在高载荷条件下 ,由小扰度向大扰度过渡时 ,不产生非线性跳变 ,从而大大提高了器件的稳定性与动态特性。

电容式压力微传感器的研制

介绍了一种经特殊工艺处理的电容式压力微传感器,分析和论证了其结构设计、工作原理和测量电路。

微机电系统磁流体压力微传感器

由于磁流体具有磁性，如果在磁场作用下力的平衡发生变化，会因磁流体的流动而产生压力。将这种现象用到微系统中，可以获得1～1000mbar数量级的压力值。在试验装置中，用压阻式压力传感器得到了40mbar的压力。试验结果表明，磁流体和微系统的结合具有很大的潜能，为其应用于新的场合提供了研究基础。

高性能SOI基纳米硅薄膜微压阻式压力传感器的研究

针对高端领域对高性能微小量程压力传感器的迫切需求,设计并实现了一种应用于电子血压计的高性能SOI基纳米硅薄膜微压阻式压力传感器,并提出了相应的检测电路。根据小挠度弯曲理论设计了传感器方形敏感薄膜结构,确定了纳米硅薄膜压敏电阻的阻值大小和尺寸。采用ANSYS有限元分析(FEA)对所设计的传感器结构进行仿真,根据仿真结果确定了压敏电阻在膜片上的最佳放置位置。基于标准MEMS制造技术,在SOI基纳米硅薄膜上设计并实现了该压力传感器。实测结果表明,室温下,在0~40 kPa微压测量范围内所设计的传感器检测灵敏度可达0.45 mV/(kPa·V),非线性度达到0.108%F.S。在-40℃~125℃的工作温度范围内,温度稳定性好,零点温度漂移系数与灵敏度温度漂移系数分别为0.0047%F.S与0.089%F.S。所设计的压力传感器及其检测电路,在现代医疗、工业控制等领域具有较大的应用潜力。

电容压力微传感器数值分析

用伪谱算法对电容压力微传感器极板膜在均匀载荷条件下的弯曲行为作了数值模拟, 叙述了伪谱算法原理, 并将其用于微传感器的载荷与电容关系分析. 对于非接触式电容压力微传感器, 只有在小载荷(引起的最大垂向位移甚小于极板膜厚度)的条件下, 才可以忽略作用于极板膜的中平面的张力, 此时, 微传感器的电容与载荷之间呈线性关系. 当进一步增加载荷时, 两者的关系呈非线性, 电容随载荷的增大迅速增加. 对于接触式电容压力微传感器, 给出了接触半径的计算公式, 数值计算了载荷与电容关系曲线, 为压力微传感器分析和设计提供了理论依据.

一种硅微压阻式压力传感器的研究

研究了一种量程为20kPa的压阻式微压力传感器,同时采用ANSYS仿真得出影响传感器性能的一些规律。应用小挠度理论设计计算了压阻式硅传感器方形弹性膜片结构,并对圆形膜片与方形膜片进行了比较,同时设计了硅芯片以及压敏电阻的尺寸和阻值。通过模型分析和对方型硅膜片的模拟计算,确定了压敏电阻最佳放置位置,来提高灵敏度;并在各个不同的压力下仿真出应力分布图、得出输入—输出关系图及应力峰值。研究为压阻式微压力传感器的结构以及优化、稳健设计提供了一定参考。

压阻式微压力传感器结构参数设计

在研究压阻式微压力传感器的结构参数的基础上,根据传感器的灵敏度与线性度特点,设计了一种量程为200 kPa的微压力传感器。在满足计算要求的条件下,对该传感器的每一个参数进行ANSYS仿真;并根据灵敏度、线性度及制作工艺的难易程度选择这些参数的最佳值。仿真结果表明,该设计方法对微压力传感器的研制具有一定的参考价值。

用于FRP固化在线监测的光纤微弯压力传感器

无论在军事还是航空航天领域,光纤传感器都是一种极具应用前景的智能化监测手段。目前,将光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的监测的研究是一个热点。但由于大多数光纤传感器监测固化过程成本较高,所以还没有被广泛的应用于实际生产当中。开发了一种新型的低成本、高灵敏度、易操作的光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的在线监测。光纤传感器的设计基于光纤微弯损耗原理,其监测的直接目标参量为增强纤维所构成的网络所承担的压力变化,可以进而通过Gutowski的树脂流动/纤维变形理论间接得出对于固化过程中的几个关键参量。给出了这种压力传感器的设计制作方法,测定该种传感器在静态和动态下的压力-光损耗响应曲线,分析了该传感器对环境温度与折射率变化的响应。完成了利用微弯压力传感器进行纤维增强复合材料在热压釜中固化成型过程的在线监测实验,获得了良好的结果。

基于MEMS技术的超微压压力传感器研究进展

针对国内外在硅微型压阻式压力传感器上的研究进展和产业化情况,从复合弹性元件的设计、芯片微加工工艺、芯片无应力封装和后期动静态标定等方面指出了其深入研究方向,以及产业化存在的问题和相应的对策。

一种新颖的光纤微弯压力传感器

利用微弯探头和具有硬中心的小位移平膜片设计而成的光纤微弯压力传感器 ,可用于测量气体或液体的压力。本文阐述了传感器的结构及其传感机理。该光纤微弯压力传感器能够组成分布式光纤测试系统 ,具有机械调零、过载保护功能。

基于铁基非晶态合金细丝的微压力传感器

对一种利用Fe基非晶态软磁合金细丝作为敏感材料的新型微压磁式压力传感器进行了可行性研究。介绍了这种传感器的结构、工作原理、输出特性以及主要参数的选择。通过试验,分析了传感器的静态特性。试验结果表明:这种传感器的最大线性误差为1.11%F.S,最大不重复误差为0.85%F.S,未经放大的最大灵敏度为2.19 mV/kPa.另外,这种传感器结构简单,工作可靠。

基于多频扫描的硅微谐振压力传感器测试方法

为了对硅微谐振压力传感器进行快速、高精度的开环特性测试,提出了一种基于多频扫描的频率特性测试方法。通过数字电路将多个不同频率的扫频信号叠加作为驱动信号,以实现在整个测试频带范围内高效且高精度的频率特性测试。搭建了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的多频扫描测试系统,采用4个正弦扫频信号叠加进行测试,结果表明:多频扫描测试与稳态扫描测试精度基本一致,但测试效率提高了4倍。多频扫描测试方法在保证测试精度的前提下,显著提高了测试效率,能够更好地满足高Q值传感器及其在批量生产过程中的测试需求。

硅微谐振式压力传感器中的单端口静电激励-电容检测方法研究

采用静电激励-电容检测方式的硅微谐振式压力传感器具有温度稳定性好、灵敏度高、功耗低等优点,但同频耦合干扰是限制电容检测精度的主要因素。采用频域分离法可有效地克服同频耦合干扰带来的影响。在研究基于频域分离法的单端口静电激励/电容检测的基础上,提出了单端口静电激励/电容检测方案。

微压差压力传感器的设计——解决航空发动机吸入无氧气体造成工作异常的方法

针对机载武器发射产生的废气对发动机工作参数的影响,自行研制了微压差压力传感器来测量发动机压气机后压力的突降信号,及时打开防喘系统来防止发动机喘振或停车.论述了传感器的结构、工作原理和设计思路以及主要组件参数的设计方法,并得出符合设计要求的试验结果.

纳米硅薄膜超微压力传感器设计与性能研究

利用纳米硅薄膜良好的力学与电学特性,设计出超微压压力传感器芯片结构:双岛—梁—膜结构。利用ANSYS进行了静力分析、模态分析、谐反应分析、瞬态分析,结果表明:该结构具有灵敏度高、线性度好、动态响应快等优点。

小量程、高灵敏度微压力传感器的优化设计

为了提高小量程微压力传感器的灵敏度,提出了一种新结构模型,通过理论分析,发现硅膜越薄,量程越小,灵敏度越高。并对此模型进行ANSYS应力仿真,发现在小量程负荷条件下,新结构模型应力峰值约为10.7 MPa,C型硅杯应力峰值为2.25 MPa,E型硅杯应力峰值为2.8 MPa,通过比较可以看出,优化后的模型提高了微型压力传感器的灵敏性,验证了此模型的合理性。这种优化设计方法对小量程、高灵敏度微型压力传感器的研制具有一定的参考价值。