集成光波导微应力传感器研究

在外力作用下,LiNbO3晶体内部产生微应力,引起波导的长度和折射率发生变化,从而使光波导中的光产生相位变化。基于此研究了一种Mach-Zehnder干涉仪型悬臂梁式光波导微应力传感器,分析了它的基本工作原理,并计算出施加外力与相位差之间的线性关系,确定了微应力传感器的灵敏度和量程,最后分析了它的弯曲损耗。

微剪切应力传感器的加工工艺

提出了一种感测单元不直接接触流场的微剪切应力传感器结构,详细阐述了其感测单元MEMS制作工艺。采用热氧化硅掩膜方法解决了硅深刻蚀的选择比问题;优化后的硅深刻蚀工艺参数:刻蚀功率1600W、低频(LF)功率100W,SF6流量360cm3/min,C4F8流量300cm3/min,O2流量300cm3/min。采用Cr/Au掩膜,30℃恒温低浓度HF溶液解决了玻璃浅槽腐蚀深度控制问题;喷淋腐蚀和基片旋转等措施提高了玻璃浅槽腐蚀表面质量。采用上述MEMS工艺制作了微剪切应力传感器样品,样品测试结果表明:弹性悬梁长度和宽度误差均在2μm以内、玻璃浅槽深度误差在0.03μm以内、静态电容误差在0.2pF以内,满足了设计要求。

边界层分离点实时检测方法

微型剪应力传感器以尺寸小、时空分辨率高的特点在边界层分离点测量中表现出了突出的优势。通过分析用于检测流体参数的微型热敏剪应力传感器的工作原理,设计了柔性热敏剪应力传感器阵列和恒流驱动电路。使用DAQPCI6024E及LabVIEW软件完成数据采集与实时信号处理,并提出采用均值变化量判断分离点的位置。风洞试验结果表明:该方法可行有效,可精确确定边界层分离点的位置。

MEMS技术在流体控制中的应用

微机电系统(MEMS:Micro Electro-Mechanical System)技术或微传感器与微执行器(MicromachinedTranducers)技术,它是在微电子技术的基础上发展起来的,融合了硅微加工和精密机械加工等多种微加工技术,并利用IC技术把控制和信号处理电路与机械部件集成的微型系统。这种技术所涉及的器件的特征尺寸一般小于1mm而大于1μm,它为流体控制研究开辟了一个崭新的领域。简述了流体控制技术的基本原理以及应用MEMS技术实现流体控制的机理和途径,分别介绍了国外研究机构近年来在微传感、微执行技术的研究工作。