新型厚膜陶瓷电容式压力传感器感压元件研究

采用厚膜传感技术研制新型陶瓷电容式压力传感器,重点开展厚膜陶瓷电容感压元件的制备工艺和混合集成化研究。详细阐述了双电容感压元件的工作原理、结构设计、工艺制备方法及性能测试。试验结果表明:研制的感压元件性能良好,非线性误差低于1.0%,迟滞误差小于0.5%,测试电容和参考电容温度系数近乎一致。

一种陶瓷电容式压力传感器的设计和实验研究

陶瓷电容式压力传感器具有抗腐蚀、耐高温、高精度、高稳定性、无污染和抗过载等优点,在工业中将有广泛用途。但是,其芯片目前国内尚无厂家可以生产。应客户要求,我们对陶瓷电容式压力传感器进行了设计、建模、制作和实验,并使之满足批量生产的需要。

厚膜陶瓷电容式压力传感器设计与制备

结合厚膜技术、陶瓷技术研制了双电容结构的压力传感器,详细阐述了厚膜陶瓷电容式压力传感器的结构设计、工作原理、制备方法、测试结果。试验结果表明:研制的传感器工作稳定,测量精确,非线形误差低于1.0%,迟滞误差小于0.5%,测试电容和参考电容温度系数几乎一致。

陶瓷电容式压力传感器敏感部件的研究

陶瓷电容压力传感器原理分析、结构设计和应用。

车用新型陶瓷电容式压力传感器

压力传感器是车辆电子控制装置获得压力信息的主要元件之一,文章通过对电容式压力传感器基本原理的分析,阐述在电容敏感材料变为陶瓷时,其性能、特点、精度及相应的信号处理,使其在低成本的基础上,广泛地应用于社会的各个领域。

柔性电容式压力传感器性能优化的研究进展

柔性电容式压力传感器具有低能耗、高灵敏度、高稳定性等优点,在可穿戴设备、电子皮肤等柔性电子领域受到广泛关注。概述了以复合介电层和微结构设计为代表的柔性电容式压力传感器灵敏度提升方法,并介绍了柔性电容式压力传感器在追求高灵敏度和宽检测范围方面通常采用的多级复合结构、复合机制和混合响应策略,最后对柔性电容式压力传感器发展趋势进行了展望。

具有多孔双微结构层的柔性电容式压力传感器

电极和介电层的材料性能和表面结构是决定柔性电容式压力传感器性能的关键因素。将碳纳米管(CNT)与硅橡胶结合制备出拉伸性能优良的斜线型微结构电极层。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)/BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合材料制备多孔砂纸微结构介电层。电极与介电层交界面构成双重微结构以提升电荷携带能力。场发射扫描电子显微镜与光学显微镜观测结果验证了上述微结构的存在。基于电容模型的分析表明,传感器灵敏度主要取决于多孔介电层的形变量。所制备的多孔双微结构层柔性电容式压力传感器最高灵敏度为2.681 kPa^(-1),在3~5 kPa的压力区间仍具有0.412 kPa^(-1)的灵敏度,响应时间和释放时间分别约为39和61 ms。该传感器能够检测出吞咽时咽部运动的微小压力,实验中测得的最小电容变化率为0.13%,能够识别0.53 Pa的微小压力,具有较低的检测限。进行6000次以上的压缩循环测试后,传感器加载-卸载曲线重合性好,同时对不同频率压力的响应良好,验证了传感器良好的可重复性。总之,所提出的传感器具有良好的压力感知性能,在生理信号监测、人机交互等领域具有广阔的应用前景。

基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器

氧化铝陶瓷因其稳定的机械性能和高温鲁棒性得到了广泛的应用。文章以LC谐振电路为技术背景,提出了一种基于氧化铝陶瓷的电容式高温压力传感器,并通过厚膜集成工艺技术将一个定值电感与一个可变电容集成在氧化铝陶瓷基板上实现了传感器的制备。对传感器进行高温环境下的压力测试,实验结果表明:传感器能够完成600℃高温环境下1到5 bar范围内压力的原位测试,且在600℃高温环境下传感器的重复性误差,迟滞性误差和零点漂移分别为8.3%,5.05%和3.7%。

基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器

旨在设计并测试一种基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器。该传感器由镓基液态金属镓铟锡合金(Galinstan)、炭黑(CB)以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)以牺牲模板法制作传感器介电层,同时通过丝网印刷技术将镓基液态金属共晶镓铟合金(EGaIn)印刷于普通织物上制备传感器电极。完成传感器封装后,对传感器进行各项传感性能的测试。测试结果表明,该传感器具备较高灵敏度(0.18 kPa^(-1)),低迟滞性,快速响应时间(140 ms)及恢复时间(180 ms),并展现出优良的循环耐久性和稳定性。此外,还探讨了该传感器在监测人体运动,如自行车踏频监测和步频监测等方面的潜在应用,证明其在运动分析和健康监测领域的有效性。通过这些实验和分析,证实了该传感器作为一种新型柔性压力传感器的可行性和应用潜力,为未来的研究和应用提供了有价值的参考。

基于离子膜的高灵敏电容式柔性压力传感器

针对精确测量微小人体生理信号的需求,文章采用聚乙烯醇、氢氧化钾为材料,结合砂纸倒模技术,制作一种具有微结构复合离子膜介电层的高灵敏柔性电容式压力传感器。详细阐述传感器制作流程,表征离子膜的化学特性,分析并优化介电层材料配比及微结构尺寸,在对传感器静态和动态特性进行测试后将之应用于人指尖脉搏波测量。结果表明,基于离子膜微结构介电层的柔性电容式传感器具有高灵敏度(8.29 kPa^(-1))和快速响应时间(45 ms),将该传感器安装到手指夹具中,通过脉搏波测量系统即可实现对人指尖脉搏的精确测量。该研究为可穿戴医疗电子设备提供了一种新的选择。

基于空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器

提出了一种使用空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器,通过倒模的方法制备PDMS和BaTiO_(3)复合材料的空心微柱介电层,通过在PET薄膜上丝网印刷导电银浆制作为阵列式电极。实验表明,该传感器在压力范围为0~5 kPa,5~50 kPa和50~200 kPa时的灵敏度分别为0.498,0.026和0.008 kPa^(-1),最小检测压力可达35 Pa,在1000次重复压力实验中表现稳定,且具有快速的响应速度(约134 ms)。该传感器制备方法简单高效,制作成本低且便于大规模制备,同时该传感器在准确性、稳定性、灵活性等方面都有优秀的表现,可被应用于可穿戴电子设备和智能机器人等领域。

基于双面多级微结构的柔性电容式压力传感器

柔性压力传感器作为可穿戴智能设备的重要组成部分,在人体行为监测、电子皮肤系统等方面有广泛的应用。为了进一步利用微结构对柔性传感器灵敏度的提升效果,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)与碳黑(CB)、多壁碳纳米管(MWCNTs)混合成导电材料并复制砂纸表面微结构作为上下电极层,用PDMS复制弧形凸起和砂纸微结构组成双面微结构介电层,设计成基于双面多级微结构的柔性电容式压力传感器。两种微结构的组合使得传感器的性能有了明显的提高,具有高的灵敏度(1.2875 kPa^(-1),<0.1 kPa),宽的检测范围(可达100 kPa),快的响应时间(80 ms),并保持良好的重复稳定性。结果表明:该传感器能够在人体行为监测以及其他应用方面发挥理想的性能。

集成式陶瓷压力传感器结构设计与测试分析

本文设计并制备了一种集成式陶瓷压力传感器。首先基于电容式压力传感器工作原理和薄板变形理论,对传感器敏感结构进行建模和仿真分析。将设计的信号调理电路集成在印刷电路板(PCB)上,PCB通过导电结构PIN针与敏感结构紧贴在一起,采用压缩弹簧实现针脚连接。同时设计了传感器敏感结构工艺制备流程,并对封装后的传感器进行研究分析。测试结果表明:传感器在0~1.4 MPa量程内,常温下其灵敏度达到0.571 V/V/MPa,非线性度小于0.325%FS,在-40~150℃温度范围内,整体测量误差精度为±0.245%RH,传感器在振动和冲击的环境中工作稳定。

基于CMOS-MEMS工艺的小量程电容式压力传感器设计

小量程压力传感器研制的主要目的是解决低压环境下的压力测量问题。结合CMOS-MEMS技术,提出了一种小量程电容式压力传感器设计方案。利用ANSYS软件分析了传感器压敏结构的静力学性能和动力学性能,验证了理论设计的可行性。传感器可动上极板厚度仅为3μm,提高了小量程压力测量时的灵敏度,可以测量1~50 k Pa范围内的压力。研究了制备工程中的关键工艺,介绍了传感器芯片的加工流程。所设计的传感器制作简单,成本低廉,易于单片集成,拓展了MEMS压力传感器的小量程应用领域。

基于LTCC技术的电容式无源压力传感器制备

因陶瓷有稳定的电特性、机械鲁棒性和化学惰性而得到广泛的应用。为了实现高温、高压、潮湿等恶劣环境中的压力测试,以一种陶瓷和耐高温导电浆料为基质,采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺技术和非接触无线传输设计方法实现传感器的制备。传感器以LC谐振电路为基本工作原理,通过丝网印刷技术来实现电感、电容、导带等无源器件的安置,并且在空腔中填入碳膜(印刷碳浆料)有效地防止了层压中空腔的坍塌,所制传感器避免了器件的封装,引线外连,为传感器工作于高温、高压、潮湿等恶劣环境中奠定基础。

电容式压力传感器的线性化校正与温度补偿

论述了利用最小二乘法和牛顿插值法对电容式压力传感器的非线性和温度影响进行校正和补偿的方法。对电容式压力传感器信号存在非线性和温漂问题的机理进行了分析。采用最小二乘法对传感器输出信号进行非线性校正,然后利用牛顿插值法进行温度补偿。测试结果表明,在-40~85℃温度范围内实现了0.04%的测量精度。

微型电容式压力传感器的制作与测试

从应用开发MEMS产品的实用角度出发,介绍了利用硅-硅键合技术制作的微型电容式压力传感器,给出了详细的制作工艺及主要工艺步骤图。对微传感器所用的测试装置的组成、测试电路的工作过程进行了详细介绍和深入分析。最后对不同尺寸的微传感器器件进行了测试,并对测试结果进行具体分析。结果表明:该微传感器具有良好的线性工作范围、良好的稳定性和较高的灵敏度。

小量程MEMS电容式压力传感器的研究与发展

介绍了电容式传感器在小量程压力测量领域的优势和目前研制小量程MEMS电容式压力传感器的技术难点。从实现MEMS电容式传感器小量程压力测量的不同方法出发,详细论述了国内外的研究成果、关键技术及应用情况。最后分析总结了小量程MEMS电容式压力传感器的发展方向与挑战。

一种新型CMOS电容式绝对压力传感器的设计

提出了一种新型的采用标准CMOS工艺结合MEMS后处理工艺加工的电容式绝对压力传感器.传感器结构部分是由导体/介质层/导体组成的可变电容器.电容的上下极板分别为CMOS工艺中的多晶硅栅和n阱硅,中间介质层为栅氧化层.在CMOS工艺加工完之后,利用选择性的体硅腐蚀、pn结自停止腐蚀以及阳极键合等MEMS后处理工艺来得到传感器结构.与传统的电容式压力传感器相比,这种结构具有更大的初始固有电容,这样可以抑制寄生电容的影响,从而简化检测电路的设计.文中,应用多层膜理论模型分析了传感器的结构,并利用ANSYS有限元分析对模型进行了验证,并利用电容变化模型分析了传感器的灵敏度.对于边长为800μm的敏感方膜,初始电容值为1104pF,传感器灵敏度为46fF/hPa.同时,本文给出了传感器的电容检测电路的设计.

基于黑磷烯/氧化石墨烯双介质层的柔性电容式压力传感器

设计并制备了由黑磷烯/氧化石墨烯双层材料为介质层的电容式柔性压力传感器,该传感器结构以ITO为电容上下极板,PET为柔性基底,并对该传感器进行了系统的性能测试与分析。着重研究了该传感器在不同压力量程内的灵敏度,进而分析了其温度漂移特性。测试结果表明,以黑磷烯/氧化石墨烯薄膜为双介质层的电容式柔性压力传感器在0～3.12 kPa压力量程内灵敏度可达到1.60 kPa^(-1)。同时,对该传感器和以氧化石墨烯薄膜为单介质层的传感器进行了弯曲应变性能的对照实验,可知具有双介质层的传感器结构能够显著提高传感器的输出特性。