薄膜型敏感元件近况简介

薄膜材料的研究为许多领域提供了新颖的功能材料,发展了新型的功能器件。本文旨在着重介绍近年来薄膜型压力、温度、光敏、色敏、磁敏的国内外研究与开发现状。 1 薄膜型压力敏感元件 1.1 多晶硅、微晶硅压力敏感元件 国外,美国威斯康森大学在有预设氧化隔离层的硅衬底上,采用LPCVD技术淀积微晶粒多晶硅膜,制成压敏电阻。由于器件是全硅结构,消除了膨胀系数不同的影响,在工艺上取消了正反面对准和KOH腐蚀;以薄膜技术,得到严格的尺寸容差,并已研制出具有12×12阵列、量程为一个大气压的器件。

低功耗甲烷敏感元件的研究

结合对元件工作性能的测试,对催化元件所用催化剂及其制作工艺条件进行了研究.结果表明,经900℃焙烧的载体,酸性处理后浸渍附载Pd金属,用铂丝作为热敏材料,可以得到良好的催化元件.元件所用催化剂比表面积控制在50m^2/gAl_2O_3较适宜.

一种基于压力敏感元件的降雨传感器

针对已有降水传感器对强降水测量误差大、测量范围小等不足,研制了一种基于压力敏感元件的雨量智能传感器。设计的传感器硬件由压力敏感元件核心的降雨物理量转换单元、以差分放大和线性处理模拟电路为主的信号处理单元、以高速低功耗嵌入式处理器ARM9为核心的数据计算单元等部分组成;传感器软件上采用广义回归神经网络的函数逼近方法,通过小样本训练建立精确测量模型。测量降雨作用在压力传感器上的压力大小及其对时间的变化,利用广义回归神经网络模型可计算得到精确雨量。试验表明,该传感器不仅解决了强降水等原因引起的雨量测量不准的问题,具有测量量程宽、精度高等优点。

基于箱形图和矩估计的敏感元件电压凹陷敏感度评估

提出了一种基于箱形图和矩估计的敏感元件电压凹陷敏感度评估方法。利用箱形图对敏感元件的测试样本数据进行处理,根据处理结果确定元件电压耐受曲线的随机变量,并建立适合于样本数据的概率密度函数,以此描述其随机规律。利用矩估计方法确定概率密度函数的参数,保证了概率密度函数的客观性和准确性。该方法减小了主观假设的影响,通过对PC机的评估,并与现有文献报道的测试结果对比,证明了该方法的可行性和正确性。

镍薄膜电阻作为多功能传感器的温度敏感元件

为解决铝薄膜和银薄膜电阻率小、热敏电阻灵敏度低、耐腐蚀性差、工作温度低等问题 ,提出镍薄膜电阻可以作为温度敏感元件集成在压力传感器上 .对镍薄膜热敏电阻的制备方法、温度敏感特性进行了分析与实验研究 ,并将其集成在耐高温压力传感器上 ,对制备的压力 -温度多功能传感器进行了测试 .结果表明传感器可在室温至 2 0 0℃温度范围工作并达到较高精度 ,可以推广使用 .

引信用MEMS加速度传感器敏感元件的设计

根据引信环境信息探测的要求,设计了一种新型MEMS高g值压阻式加速度传感器敏感元件。通过ANSYS仿真对该结构进行了量程分析、抗过载分析、灵敏度分析及横向灵敏度分析,提供了一种新的阻尼设计方法。结合过载保护设计,较好地实现了结构阻尼控制与过载保护的融合。最后设计了一套可行的加工工艺。

非接触式电容压力传感器敏感元件的设计及性能分析

将中心岛膜结构的压力敏感膜用在非接触式电容式压力传感器中,解决了平膜结构带来的各点挠度不同、非线性和需要后续补偿电路的问题。通过对材料为多晶硅的中心岛膜进行结构优化设计和挠度、应力等力学性能分析。计算了在不同外加压力条件下压力敏感膜的电容数值、灵敏度和线性度。根据优化设计,外加压力在0.2～1.4×10^5Pa间变化时,电容值在0.0251～0.0281pF间变化;通过分析两种结构敏感膜在XY面内同一位置与中心挠度差的变化率,中心岛膜结构的变化率为49.4%低于平膜结构1.7%。因而中心岛膜结构比平膜结构有更好的灵敏度和线性。

半导化互补型敏感元件开发与应用

讨论集正温、负温或临界热敏器件于一体的互补型敏感元件的特性分析，并研究其工艺的可行性，提出开发应用的价值及其前景．

阻容型线式温度敏感元件的特性研究

介绍了一种新型的线式温度敏感元件,该元件具有电阻和电容两个温度特性参数,具有监测空间范围大、可靠性高、二次仪表系统简明等特点和优点。

无驱动微机械陀螺敏感元件模态分析

鉴于常规微机械陀螺的驱动结构和检测结构往往需要进行频率匹配,造成带宽较窄,工艺复杂的问题,设计了一种新的微机械陀螺,安装于旋转飞行器上,利用飞行器的旋转获得角动量,敏感飞行器的偏航和俯仰横向角速度。由于没有驱动结构,所以结构简单,带宽较宽。首先基于这种巧妙的结构建立了敏感元件的振动方程。根据振动方程,扭转梁是影响质量振动模态和模态频率的关键,同时考虑到应力、残余应力的释放以及工作能力,扭转梁设计成横截面积为矩形的弧形梁,并对其抗扭刚度进行了解析推导和计算,从而确定了敏感元件的固有频率。接着利用有限元分析的方法,对其振动模态进行了仿真,仿真结果表明,敏感元件的第一模态是扭转振动,固有频率相对于解析结果的误差为9.86%。为了进一步验证,设计了静电驱动电容检测的方法,实验测试得到的谐振频率和解析值的相对误差为5.21%。仿真和实验结果与理论计算一致,表明扭转梁的设计是合理的,模态分析是正确的,而且为动态性能评估和结构优化提供了理论依据。

高g值MEMS加速度传感器敏感元件的结构分析

介绍了几种高 g值 MEMS加速度传感器敏感元件的结构和原理 ,并对其结构特性进行了分析 ,最后给出了研究过程中所采用的圆膜片结构和仿真结果。

一种基于位置敏感元件的物体位置检测系统

为满足对物体对象的非接触、高精度快速测量定位需要,在分析了目前位置检测技术的基础上,利用一维位置敏感元件(PSD)设计了一种物体位置检测系统,详细介绍了PSD位置检测的原理,通过单片机实现了对物体对象位置信号的采集处理,并把结果显示在上位机中;结果表明,整个检测系统响应速度较快、测试精度较高,可以达到±5%,实现了对物体对象的非接触精确测量定位,可应用于对精度要求较高的各种精密测试领域。

WO_3基臭氧敏感元件的研制

在三氧化钨粉体材料中加入金属氧化物,以恒温600℃烧结1小时制成傍热式厚膜O3气体敏感元件.采用静态电压测量法,研究了加入一定质量分数的Nb2O5、Fe2O3、Co3O4、TiO2、Sb2O3后元件的加热电压与电导率、元件灵敏度、60 s后回复几率的关系,讨论了掺杂成分和杂质的质量分数对材料的气敏性能和环境适应能力的影响.实验结果显示:2%TiO2-3%Nb2O5-WO3元件能开发成理想的O3敏感元件.

催化剂对WO_3基燃气敏感元件的影响

在WO3粉体材料中加入催化剂(Pt,PtO2,Pd或PdCl2),于600℃烧结1 h制成旁热式厚膜可燃性气体敏感元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热功率与元件灵敏度(β)的关系以及催化剂对元件的响应–恢复时间的影响。结果表明:WO3基元件掺入质量分数为0.5%的催化剂,在加热功率为600 mW时,能提高元件的灵敏度2～10倍,元件的响应时间缩短63%～78%,恢复时间缩短84%～95%。。

湿敏共聚物的制备及其敏感元件的电特性研究

利用接枝共聚反应合成了对湿度敏感的高分子材料 ,基于该共聚物制成的电阻式湿度传感器在全湿量程范围内 ,阻抗值变化了 3个数量级 ,响应时间小于 5s .对元件的湿敏特性、电压特性、频率特性、温度特性以及交流特性进行了测试 ,对其敏感机理进行了分析。

采用双迭片压电敏感元件的同振柱型矢量水听器

介绍一种采用双迭片作为压电敏感元件的同振柱型矢量水听器。描述了该矢量水听器的设计方法,并给出所研制该类型水听器的灵敏度和指向性测试结果。

旋转载体用硅微机械陀螺的敏感元件

介绍了旋转载体用硅微机械陀螺的敏感原理,计算了硅振动单元振动摆角和敏感电容的关系。介绍了旋转载体用硅微机械陀螺敏感元件的结构和利用双面多次光刻、腐蚀等微机械工艺加工得到硅振动单元的工艺过程。对制作的4个敏感元件的电容进行静态测试,得到4个敏感元件各自电容的静态值,它们之间有所偏差。

烧结型Ag－SnO_2敏感元件的敏感特性

为了改善气敏元件的性能，人们通常采用掺杂的方式以提高其灵敏度和选择性，该文将ＳｎＯ２粉和Ａｇ粉混合研磨，制成烧结型气敏元件，实验表明其对氢、乙醇的灵敏度有显著提高．

MEMS加速度计敏感元件测试仪的设计与实现

基于敏感元件的特性本文设计出了一种MEMS加速度计敏感元件特性测试仪,即利用电容检测电路和基于虚拟仪器的频谱测试仪对MEMS敏感元件的频谱特性进行测试而得出其重要性能参数。电容检测电路和虚拟仪器频谱测试仪分别在实验室内进行了误差分析,电容检测电路的最大非线性误差为0.127 7%,频率特性测试仪的幅值最大误差为0.352 6 dB,相位最大误差为1.365 6°。

光电位置敏感元件及其信号的检测

光电位置敏感元件（ＰＳＤ－ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎ－ｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）的输出电信号与入射光的位置有关，所以可以应用于非接触的位置、距离、角度等的测量。本文介绍ＰＳＤ的原理及其对其输出信号的几种检测电路。