A 2-Dimensional Micro Flow Sensor with Wide Range Flow Sensing Properties

A new silicon micro flow sensor with multiple temperature sensing elements was proposed and numerically simulated in considering wide range flow measuring properties.The micro flow sensor has three pairs of temperature sensing elements with a central heater compared with typical sensor which has only a temperature sensing element on each side of a central heater.A numerical analysis of the micro flow sensor by Finite Difference Formulation for Heat Transfer Equation was performed.The nearest pair of temperature sensor showed very good linear sensitivity between 0 to 0.4m/s flow and saturated from 0.75m/s flow.However the furthest pair of temperature sensor showed some flow sensitivity even though the flow rate of 2.0m/s.Thus,this suggested new micro flow meter with multiple temperature sensing elements could be used as a thermal mass flow sensor which has accuracy sensitivity for very wide flow range.

基于硅基微环传感器的电缆接头测温系统

传统电缆接头测温装置体积大,且不容易贴近接头,难以满足对电缆接头的测温需求,文中设计了一款基于硅基微环传感器的电缆接头测温系统,主要技术手段为:在微环的加热电极上施加余弦函数平方根形式的扰动电压,监测出光频率与扰动电压的同频分量,获取频偏信号与温度的关系。文中进行了理论推导,并使用Python程序对理论进行仿真验证。在此基础上,搭建了实验验证平台,拟合了0~40℃下温度与频偏分量的关系,并进行了阶梯性升降温变化验证。实验结果表明:系统测温精度达到0.01℃,具有较高稳定性;且系统所需的设备简单,测温速度快,体积小,具有高的实用价值。

谐振式MEMS压力传感器的制作及圆片级真空封装

为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法。该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底层上制作H型谐振梁与压力敏感膜;然后,通过氢氟酸缓冲液腐蚀SOI晶圆的二氧化硅层释放可动结构。最后,利用精密机械加工技术在Pyrex玻璃圆片上制作空腔和电连接通孔,通过硅-玻璃阳极键合实现谐振梁的圆片级真空封装和电连接,成功地将谐振器封装在真空参考腔中。对传感器的性能测试表明:该真空封装方案简单有效,封装气密性良好;传感器在10kPa^110kPa的差分检测灵敏度约为10.66 Hz/hPa,线性相关系数为0.99999 542。

光反射法微摩擦测试仪

为研究MEMS的微摩擦需设计一种能够测量微米尺度样品摩擦特性的专用仪器,尤其是能进行微机构摩擦力和正压力测试的大范围、高灵敏度的微摩擦检测装置。给出了一种基于光反射法的微摩擦测试仪的设计方法,介绍了该仪器的设计原理、测力传感器的结构设计、仪器的标定方法。硅测力传感器采用MEMS工艺制作,具有变形量大、线性度好、灵敏度高等优点。实验结果表明,该测试仪能满足微机电系统微摩擦测试的需要。

谐振式硅微结构压力传感器非线性振动特性研究

本文研究了谐振式硅微结构压力传感器在单频激励和双频激励情况下的非线性振动特性。利用多尺度法研究运动方程中三次非线性项对传感器频率特性的影响规律,提出了改善谐振式硅微结构传感器特性的方法以及在实现闭环自激系统时应采取的措施。

基于MEMS工艺的SOI高温压力传感器设计

利用MEMS(微机电系统)工艺中的扩散,刻蚀,氧化,金属溅射等工艺制备出SOI高温压力敏感芯片,并通过静电键合工艺在SOI芯片背面和玻璃间形成真空参考腔,最后通过引线键合工艺完成敏感芯片与外部设备的电气连接。对封装的敏感芯片进行高温下的加压测试,高温压力测试结果表明,在21℃(常温)至300℃的温度范围内,传感器敏感芯片可在压力量程内正常工作,传感器敏感芯片的线性度从0.9 985下降为0.9 865,控制在较小的范围内。高温压力下的性能测试结果表明,该压力传感器可用于300℃恶劣环境下的压力测量,其高温下的稳定性能为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考。

一种新型真空微电子压力传感器的研制

采用各向异性腐蚀与各向同性腐蚀相结合的技术和特殊的硅 -硅键合技术 ,成功地研制出了一种新型真空微电子压力传感器。测试分析结果表明 ,该传感器反向击穿电压达到 1 0 0 V;在加 3V正向电压时 ,其单个锥尖发射电流为 0 .2 n A;在 2 5～ 1 0 0 g的压力范围内与输出电压呈线性关系 ,灵敏度为 0 .

微结构谐振梁式压力传感器研究

利用微电子机械加工技术成功地研制出电势激励、压阻拾振的高精度硅谐振梁式压力传感器 .传感器的谐振器的品质因素 Q值大于 170 0 0 .采用扫描检测方式和闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性 ,其压力测试范围为 0～ 40 0 k Pa,线性相关系数为0 .99995 ,测试精度小于 0 .0 6 % F.S.

一种MEMS高温压力传感器

基于硅压阻效应,利用微电子机械系统(MEMS)技术,研制了一种可用于多种领域的高温绝压压力传感器。为了达到耐高温的目标,传感器芯片采用绝缘体上硅(SOI)硅片加工,并利用有限元软件ANSYS对传感器芯片结构进行了应力仿真分析。同时,对传感器的电阻结构、金属布线系统、传感器支撑层键合技术及流片工艺进行了设计,完成了芯片的加工。设计了传感器耐高温封装结构,完成了传感器的初级封装。最后,对常规MEMS压力传感器及研制的高温压力传感器的基本性能、电阻温度特性、漏电流温度特性进行了测试和对比,实验结果表明研制的高温压力传感器能够耐受350℃的高温。

集成硅微悬臂梁融合式传感器制造技术

简要地描述了以各种微结构的硅悬臂梁作为敏感元件构成的不同用途的新型融合式传感器及其列阵；介绍了硅微悬臂梁融合式传感器的设计和制造工艺；对笔者正在研究的硅微悬臂梁与光纤组合式列阵感器作了初步的报道。研究结果表明这是一种很有前途的技术。

硅微机械陀螺传感器信号的检测方法

硅微机械陀螺是近几年发展起来的一种新型惯性元件。由于其巨大的军事和民用价值，各国均将研制过程中的关键技术列为高度机密。本文对硅微机械陀螺的关键技术之一 传感器信号的检测方法进行了探讨。提供了几种硅微机械陀螺传感器信号的检测方法，并对这几种检测方法进行了比较。

一种硅微多传感器集成研究

为满足小体积、多参数测量的要求,利用(100)晶面的各向异性压阻特性与MEMS加工工艺特性,在单芯片上集成制作了三轴加速度、绝对压力以及温度等硅微传感器,在结构和检测电路设计上最大限度地减小各传感器之间的相互干扰影响。三轴加速度、绝对压力传感器利用压阻效应导致的电阻变化测量外界加速度和压力变化量,温度传感器利用掺杂单晶硅电阻率随温度变化的原理来测量外界温度。集成传感器具有较好的工艺兼容性,加速度、压力传感器的压敏电阻和温度传感器的测温电阻采用硼离子掺杂制作,加速度和压力传感器设计成工艺兼容的体硅结构。研制的集成传感器芯片尺寸为4mm×6mm×0.9mm。给出了集成传感器的性能测试结果。

微管道内剪应力传感器的研制与优化

基于微机电系统(MEMS)微加工工艺,开发了一种能够测量微管道内壁面剪应力的热式传感器,以多晶硅为热敏元件,在低阻硅衬底上形成多孔硅膜隔离硅衬底损耗.利用水浴加热方法测量得到电阻温度系数为0.21%/℃.采用数值模拟的方法对剪应力传感器进行了热分析,探讨了提高剪应力传感器灵敏度和线性度的方法,为优化其设计和使用提供了理论基础.数值模拟结果表明:随着微管道深度的增加,传感器灵敏度提高,但线性度下降.

硅谐振压力微传感器开环测试中的信号处理技术

介绍了自行设计的专用开环测试系统。该系统为一个自动测试系统，可测出谐振梁的幅频和相频特性，而且能成功地测出从拾振电阻获得的若干微伏的微弱信号。开环测试中最重要的问题是所谓的同频干扰。发现通过激励电阻与拾振电阻间的分布电容耦合的激励信号是同频干扰的最终来源。用对称激励技术成功地解决了这一问题。

基于光电测试技术桩土界面受力特性模型试验

为研究预制桩在沉桩过程中桩—土界面侧压力对桩身轴力的影响,模型桩桩身同时埋设温度自补偿微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式(土压力和孔隙水压力)传感器,借助光电一体化测试技术,分析了侧压力对桩身轴力的影响规律。试验结果表明:温度自补偿微型光纤光栅应变传感器性能稳定,可实时监控桩身轴力变化;微型硅压阻式土压力及孔隙水压力传感器成活率高,成功测得了桩—土界面土压力和孔隙水压力。在沉桩过程中,侧压力随贯入深度逐渐增加,同一深度处的侧压力反而减小;侧压力对桩身轴力影响值约为1~2倍,最大可达2.7倍。研究结果对重新认识预制桩的贯入机理及承载性状有重大意义。

硅电容式压力传感器

在广泛地比较了各种设计方案产业化的难易程度的基础上,最终确定了符合现有的工艺条件、易于产品化以及与其他产品生产相兼容的最佳方案,给出了MEMS的具体的工艺流程.

一种基于SOI技术的MEMS电容式压力传感器

利用绝缘体上硅（SOI）技术研制了一种可以用于飞行高度测量、气象环境监测和医疗等领域的高精度微电子机械系统（MEMS）电容式压力传感器。利用有限元分析软件对传感器敏感结构进行了结构建模、静力和模态仿真分析。敏感结构为敏感电容和参考电容差动输出形式,可以有效减小温度漂移和重力误差对压力测量准确度的影响。比较了无岛和有岛两种敏感膜的性能差异。为了提高传感器性能,利用成熟的MEMS加工工艺制作了SOI敏感电容极板,并利用硅-硅键合工艺实现了真空腔体。传感器采用标准塑封封装后,采用高低温压力测量系统进行了性能测试。测试结果表明,传感器量程达到30-120 kPa,非线性0.04%-0.09%,分辨率1 Pa。

智能化列车管贯通状态监测仪的设计与实现

文章介绍了以 89C51为核心所组成的智能化列车管贯通状态监测仪的工程设计与实现，它能在机车的正常运行中自动显示出列车管内压力和差压的动态参数，并能实现系统的实时校准和测量数据的误差修正。

一种基于微熔技术的MEMS大量程压力传感器

基于半导体硅的压阻效应，研制了一种MEMS大量程压力传感器。为了实现大量程压力测量，采用了不锈钢材质制作了压力敏感膜片。利用有限元分析软件对传感器敏感芯体进行了结构建模仿真分析和优化设计。采用玻璃微熔技术将敏感电阻粘结固定在不锈钢敏感膜片上。利用成熟的微电子机械系统（MEMS）加工工艺，完成了可以在高温下工作的绝缘体上硅（SOI）敏感电阻的制作。采用激光焊接方法将敏感芯体焊接到传感器基座上，提高了结构的机械强度。信号调理采用了压力信号专用集成电路（ASIC），具有高精度的放大和温度补偿功能。完成了整体封装和调试后，对压力传感器的主要性能指标进行了测试，结果表明压力传感器的工作温度为-55～150℃，压力量程0～42MPa，精度〈0．5％。

硅微谐振传感器微弱频率变化的提取新方法

由于硅微谐振传感器在感测压力、温度变化时存在频率变化较弱的特点 ,提高其灵敏度和测试分辨率显得尤为必要 ,所以提出利用系统从混沌状态到大周期状态转变时所表现出的共振锁频性质 ,进行了传感器微弱频率变化信号的仿真实验提取。将带通采样和降采样应用到信号预处理 ,建立了利用混沌的测试系统 。