基于微机电系统加速度传感器的交通安全设施状态监测关键技术研究

在我国社会稳步发展的进程中,逐步构建了相对完善的道路交通网络。然而,当今城市道路车辆数量越来越多,道路交通安全事故频发,其中,有很大比例都是因为交通安全设施出现异常,因此对交通安全设施进行实时监测,对于营造安全的交通环境有重大意义。为此,本文研究了基于微机电系统(MEMS)加速度传感器的数据采集单元,用微处理器通过内部集成电路总线采集加速度传感器的数据。

基于加速度传感器的电梯多参数检测仪设计

轿厢运动参数、振动舒适度、制动性能参数、异常振动频率、倾斜角等多个参数的现场检测对确保电梯安全稳定运行具有重要意义。传统模拟量输出型加速度传感器由于体积大、集成度低,较难实现电梯的多功能、多参数检测需求。基于微机电系统三轴加速度传感器和高性能单片机,开发了电梯多参数检测仪。该检测仪包括三轴加速度无线测量模块和智能终端应用程序。现场应用表明,该检测仪可实现电梯速度及加速度测量、轿厢振动舒适度测量、自动扶梯梯级和扶手带振动舒适度测量、电梯制动参数测量、异常振动源追溯等功能,可广泛应用于电梯安装、维保、检验、抽查、事故调查等测试场合。基于微机电系统加速度传感器的仪器设计思路可为类似机电类设备的安全检测提供有效参考。

基于光纤检测技术的扭转敏感微机电系统加速度传感器

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器,提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度变化进行检测。MEMS光纤加速度计由MEMS非对称扭镜结构、驱动电极和双光纤准直器等组成。分析了器件的加速度敏感原理和光纤检测原理,介绍了器件综合设计考虑,并给出了器件的结构参数。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS光纤加速度计样品。对加速度计进行了实验测试,加速度计的输出实验值与理论值吻合。测试结果表明,该加速度计量程为±2g,带宽为600 Hz,分辨率优于10-4 g,且具有良好的线性度和重复性。该MEMS光纤加速度计将MEMS敏感结构与光纤检测相结合,兼备了两者的优点,结构紧凑、制作工艺简单。

微机电系统半导体气体传感器检测方法

为解决微机电系统半导体气体传感器检测自主性大,一致性欠缺等问题,对传感器进行全面评价,促进性能进行,本文针对其检测方法进行了研究,检测项目包括传感器检测误差、漂移、温湿度影响试验、振动跌落试验、长期稳定性试验等通用项目,以及功率、传感器检测下限、响应时间和恢复时间等传感器特有性能参数。

电容式MEMS加速度传感器在气囊系统中的应用

安全气囊系统作为汽车被动安全的核心组成,有着极为重要的作用。为了提高其性能,设计了一种基于MEMS的外围加速度传感器的系统。该系统通过微机械结构检测汽车碰撞时的加速度,再通过一体式的专有集成电路对信号进行处理,然后将数据经总线传送到安全气囊控制器进行逻辑运算。通过实际碰撞测试,证明该设计系统能增强碰撞识别度和提早点火时间,极大地提高了安全气囊系统的性能。

微机械电容式加速度传感器的设计与加工工艺

对定齿偏置电容式加速度传感器进行了参数设计和优化。通过有限元仿真分析软件计算出其特征频率与典型振动模态,结果表明:传感器具有较大的频率响应范围,检测模态特征频率远小于其他模态,有效减小了交叉干扰。最后,给出了基于MEMS技术的电容式加速度传感器的加工工艺。

微机械电容式加速度传感器仿真分析

微机械加速度传感器的检测模态特征频率和有效量程是进行传感器设计时必须要考虑的2个重要参数。文中在对传感器检测模态频率进行有限元分析的基础上,利用电路仿真软件Multisim对传感器等效电路进行了谐振频率分析,并根据线性度指标求得了传感器的有效量程,为微机械加速度传感器的设计提供了参考。

侧面扩散电阻的微机械加速度传感器的设计

给出了一种新型的侧面扩散电阻的硅微机械加速度传感器的设计和制造方法.硅微机械加速度传感器采用压阻式双悬臂梁整体式结构.两个结构相同分布方向相反的悬臂梁采用DRIE工艺加工,在每个梁的侧面通过硼扩散形成两个压敏电阻,四个压敏电阻构成惠斯痛全桥连接,在悬臂梁的根部采用DRIE工艺形成电隔离窄沟槽,并淀积二氧化硅薄膜来填充隔离沟槽,形成电阻与其它区域间的电绝缘.计算结果表明,这种结构的加速度传感器的灵敏度比常规设计的加速度传感器灵敏度要高77%.工艺可行性试验表明,电隔离窄沟槽的制作工艺稳定可靠.因此,这是一种先进的压阻式硅微机械加速度传感器设计和制造方法.

静电吸合对力平衡式隧道加速度传感器的影响

隧尖与阳极之间的可控间距是关系到隧道加速度传感器能否正常工作的一个重要参数,静电吸合限制了该可控间距的范围,本文从理论上分析了静电吸合对隧道加速度传感器设计的影响。对于质量块作活塞式运动的平动型隧道加速度传感器,只有当隧尖与阳极之间的初始间距小于两个反馈电极之间的初始间距的三分之一加上发射间距的和时,力平衡才能实现。对于质量块由多根平行悬臂梁支承的隧道加速度传感器,首次提出并证明,增大隧尖与悬臂梁末端的水平距离可以扩大锥尖高度和锥尖与阳极之间的初始间距的取值范围,从而降低对传感器加工工艺的要求。

环境振动测量电容式加速度传感器设计

设计了一种用于环境振动测量的高分辨率电容式加速度传感器 ,通过适当减小质量块的质量 ,不改变敏感电容的大小 ,降低了实现加速度传感器闭环控制对多晶硅固定电极刚度的要求 ,采用简单的加工工艺 ,多晶硅固定电极刚度就能满足加速度传感器闭环控制的需要。通过在传感器的三层电极上都刻蚀阻尼孔 ,减小阻尼 ,提高传感器的品质因子 ,传感器能提供

基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的设计

给出了一种基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器的结构及工艺。为了准确地把握这种微电容式加速度传感器的力学和电学特性,仔细地建立了它的力学模型。在此基础上,详细分析了它的动态特性———模态。并用有限元的方法分析和计算了微电容式加速度传感器的加速度与电容信号的非线性输入输出关系,并结合实测参数验证了模型的有效性。最后提出了一种详细的有效的基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的结构以及加工工艺流程。基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器具有结构简单、工作可靠和工作范围大的特点。根据这套方法,可以比较方便地设计并加工不同测量要求的加速度计。

引信用微压阻式加速度传感器系统设计

所设计的微机械压阻式加速度传感器系统,能同时用于导弹引信的安全系统和发火控制系统;系统包括传感器、信号处理电路和自检测系统;以国内现有的加工水平为依据,通过优化设计得到传感器的结构参数,并对各项指标进行了仿真计算,在满足性能指标的前提下,保证器件良好的可加工性.

基于MEMS微加速度计的无视觉传感器防摇控制系统研究

通过建立起重机吊重摆动的数学模型,明确吊重摆角与小车运行加减速之间的关系, 并将MEMS微加速度计应用到起重机的防摇控制中,建立闭环控制系统,适时根据吊重摆角大小 修正小车速度指令,实现防摇控制。实验证明,这种方法简单、经济,不需要安装视觉传感器测量吊 重摆角,可以有效地消除载荷的摇动。

基于三梁结构的电热驱动谐振式微加速度传感器研究(英文)

为了提高电热激励/压阻拾振谐振式微加速度传感器的品质因数和消除交叉灵敏度,提出一种基于三梁结构的新设计.依据有限元模拟得到的固有振型来选择三梁结构参数,以减少能量耗散,提高品质因数.分析本设计消除交叉灵敏度的机制和独特的三梁结构的激振方式并对其进行有限元模拟.模拟结果证实这种谐振式微加速度传感器的灵敏度高于1000Hz/g.

微机械加速度传感器及应用

叙述了各种微机械加速度传感器的工作原理、特点、研究现状及发展趋势。

微机械三维加速度传感器结构及原理分析

体积小、频响宽、造价低的微机械三维加速度传感器能够适应一些领域三维加速度测试的需要,并已开展了广泛的研究.本文综合国内外研究情况,介绍了几种微机械三维加速度传感器的结构,包括单质量块-弹性梁结构、双质量块六梁结构、四质量块结构、梳齿式结构,并对每种结构传感器的工作原理进行了分析.

基于MEMS加速度传感器的手势语识别系统

提出了一种基于MEMS加速度传感器的手势语识别方案，重点阐述了系统的硬件组成和软件设计，分析了手势语识别的难点，为了提高识别精度建立了系统识别目标库。与传统识别系统相比，该系统体积小，便利。试验结果表明：该系统具有较高的准确度和可靠性，可以进一步的研究推广，努力实现聋哑人与健全人之间的无障碍交流。

基于二硫化钼的电容式土壤湿度传感器

[目的/意义]土壤中含水率直接影响农作物生长状态和产量。开发出一种可靠、高效的土壤湿度传感器对实施农田科学灌溉具有重要指导意义。[方法]本研究提出一种基于微加工工艺制备的二硫化钼电容式土壤湿度传感器,通过叉指电极上同一平面上的金电极阵列实现数个电容并联,表面修饰二硫化钼作为敏感层实现对土壤湿度的测量。通过计算及使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件研究电极参数对电容敏感度的影响,最终确定电极参数使用10μm间距、75对叉指。[结果和讨论]在保证测量精度的前提下,大大缩小了传感器的体积,可以实现土壤湿度的原位动态监测。在室温下相对湿度值从11%变化到96%时,电容式土壤湿度传感器在200 Hz频率下的电容输出为12.13 pf~187.42 nF;当土壤含水量由8.66%增加到42.75%时,传感器的电容输出在200 Hz频率下由119.51 nF增长到377.98 nF,显示出较高的湿度灵敏度及较宽的敏感范围。[结论]本研究提出的土壤水分传感器有望实现原位长期监测电容式土壤传感器的电容变化,从而监测土壤湿度的变化。

一种扭摆式硅微机械加速度传感器

介绍了一种基于体硅微机电系统(MEMS)工艺制作的扭摆式硅微机械加速度传感器,对制作过程的一些工艺问题进行探讨,并提出相应的解决办法,主要涉及到硅-玻璃阳极键合、结构释放等关键工艺。对测试结果进行了初步分析,分辨力可以达到1mgn,测试±1gn范围内线性度可以达到99.99%。

压电薄膜微机电加速度传感器的力学分析

基于压电薄膜的压电效应,研究压电薄膜微机电加速度传感器.对双层压电薄膜微机电加速度传感器进行静力分析,得到传感器方程,并进行数值计算.结果表明,随着压电薄膜厚度的增大,灵敏度随之增大,在一定厚度下达到最大值,随着厚度的进一步增大,灵敏度反而减小.然后进行动力分析,得到噪音、质量因子、最小可测信号等技术参数,并进行了数值计算.运用ANSYS软件进行谐响应分析,得到不同频率下结构的动力响应曲线.