电阻悬浮的MEMS热膜式气体流量传感器设计

设计了一种新型电阻悬浮结构的热膜式气体流量传感器,具有测量精度高、灵敏度好、抗压能力强、微加工工艺简单等特点。采用ANSYS软件对传感器芯片在不同流速下的温度场进行了有限元仿真,得出了上下游温差与流速的关系曲线。通过比较热膜电阻非悬浮与悬浮时的导热损失和压力分布,得到了将热膜电阻悬浮的流量传感器的性能要优于一般传感器的结论,其灵敏度为一般传感器的3.6倍。分析表明,传感器的响应时间仅为0.17 ms,比一般传感器快了好几倍;流速在0～0.5 m/s和0.5～2.5 m/s时,传感器输出信号都有较好的线性度,使其能够应用于小流量和大流量的测量当中;流道高度为150μm时,流量为0～2.7 L/h。根据工艺条件和仿真结果,确定了传感器芯片的结构尺寸和微加工工艺流程。

硅热流量传感器封装的热模拟分析

针对硅热流量传感器的封装 ,给出了其一维简化理论模型 ,并采用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,建立了该封装结构的热模型 .模拟结果显示 ,该封装后的传感器的温度场与未封装传感器相似 ,证明陶瓷封装结构是可行的 ;同时比较了封装前后传感器性能的差异 ,并进一步分析了传感器的热性能和其特征尺寸的关系 .该模型的建立 ,可以减少大量的模拟分析过程 ,减小计算量 ,研究结果将为该传感器封装的进一步优化设计提供理论参考和依据 .

结构参数对硅热流量传感器热性能的影响

基于作者所在实验室研制的硅热流量传感器,给出了其有限元模型。在分析其工作原理的基础上,重点给出了传感器各项性能,如灵敏度、流速量程、输出大小等,和传感器设计尺寸及流体沟道的关系;最后,给出了关于传感器尺寸的优化的结论。

热电薄膜型气体流量传感器的热模拟分析

利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场。并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响。将最终的模拟计算结果与实验数据进行比较 ,发现二者基本吻合。利用此热学模型来模拟和分析此类传感器 ,不但可以减少大量的模拟分析过程而且可以降低计算的复杂度 ,另外也为此类传感器的设计和验证提供了一个非常简单而有效的方法和依据。

一种结合温差式和风速计式的新结构MEMS热式流量计

在器件结构上结合了温差式和风速计式两种检测原理,设计并制造了一种新型结构的MEMS热式流量计。在对温差式流量计的灵敏度、量程等特性进行了有限元仿真的基础上,优化设计了器件结构。同时,提出了一种利用Matlab/Simu-link时域仿真实现热源控制电路设计的方法。采用MEMS微加工技术研制了新型结构的热式流量计。测试结果表明该新设计比传统MEMS热式流量计灵敏度提高近4倍。

热式微小流量传感器温度场及信号提取分析

热式流量传感器由于其结构简单、没有机械运动部件等固有的优点,在微小流量测量领域具有明显优势。针对微小气体流量测量领域毛细取样管路及其内部气体流体,进行热力学、流体力学理论分析,配合信号处理电路的分析,提出了消除环境温度影响的电路方法,同时使用MATLAB语言,用数值计算方法,获得了气体流量与毛细取样管路温度场之间的关系,进一步获得了热式流量传感器动态特性的传递函数,并对不同组态模式下的热式传感器在微小流量下的测量性能进行了仿真分析和实验,获得了有益的结果。

高温压力传感器的热模拟

探讨了一种多晶硅高温压力传感器的设计方法,论述了其较一般高温压力传感器的优点及其制造工艺流程。重点利用ANSYS软件对模型进行了热模拟,比较了AlN,SiO2与Al2O3分别作为绝缘散热层时模型中的温度分布,并且比较了散热层不同厚度时力敏电阻中心点的温度。

单硅片单面硅微机械加工的热温差式流量传感器

在（111）硅片上研制了一种单硅片单面硅微机械加工的热温差式流量传感器。利用Comsol仿真软件对敏感结构参数进行优化设计,最大程度降低了传感器的热损耗,提高了传感器灵敏度和响应时间。此外,得益于MEMS微创手术MIS（Micro-openings Inter-etch＆Sealing）工艺技术使得加工后的芯片尺寸仅为0.7 mm×0.7 mm,测试结果表明：传感器灵敏度为107.88m V/（m/s）W（无放大处理）,检测响应时间仅为1.53 ms,综合精度为±4%。