多晶硅高温压力传感器的芯片内温度补偿!

提出了一种新的改善传感器温度特性的方法.通过在压力传感器芯片上集成多晶硅电阻网络与温度传感器,借助传感器信号处理单元,可以方便地实现对灵敏度系数的补偿.经过补偿,传感器的零点温漂达到1×10-4/℃,灵敏度温漂低于-2×10-4/℃.这种方法补偿的温区宽,具有很强的通用性,使高温压力传感器十分有效的温度补偿方法.     

片上温漂补偿的压阻式压力芯片的设计与制造

为解决硅压阻式压力芯片灵敏度随着温度变化发生漂移的问题,设计了一种在片上集成温度补偿结构的压力芯片。在压力芯片上制备电阻温度系数(TCR)为负数的多晶硅电阻用于分压,调整不同温度下的惠斯通电桥端电压以达到灵敏度补偿的效果。本文的研究包含理论分析、参数计算,并进行了芯片制备和性能测试。性能测试结果表明,补偿后的耐高温封装传感器芯片在-50℃～270℃区间内,温漂为-0.034%FS/℃,简易封装传感器芯片在-40℃～125℃区间内的温漂为-0.008%FS/℃,该补偿芯片的温漂远小于无补偿的压力芯片。     

硅-蓝宝石高温大量程压力传感器设计

介绍了一种硅-蓝宝石高温大量程压力传感器的设计,提出了采用小直径C型膜片的一体化结构,通过合理排布力敏电阻条位置,能够制作出高精度大量程压力传感器.采用该设计研制出了量程分别为60MPa和100MPa压力传感器,其工作温度范围为-50～350℃;满量程输出≥100mV;精度优于0.1%;迟滞与重复性均优于0.05%FS.     

高精度硅压阻式气压计设计

针对硅压阻式气压传感器因温漂、离散性大而使其应用受限的问题,设计了一种高精度硅压阻式数字气压计。该气压计采用全温度范围的曲面拟合算法进行温度补偿和线性化处理,解决了硅压阻式气压传感器的温漂和非线性问题;在ATmega88PA微控制器内采用软件实现压力数据的温度补偿,并通过RS485接口将数据发送给上位机。测试结果表明,在-40～+60℃范围内,该气压计测量误差在0.50‰以内,满足设计要求。     

两种数据融合算法对扩散硅压力传感器的温度补偿

针对扩散硅压力传感器在实际应用中对温度存在交叉灵敏度的问题,文章采用改进的多维回归分析法和BP神经网络法两种实用的智能化数据融合方法对压力传感器输出进行处理,以消除非目标参量(温度)对传感器的影响;研究结果表明这两种方法均能有效地抑制交叉灵敏度,减小灵敏度温漂和零点温漂;由于这两种融合算法具有各自的特点,因此可应用于不同要求的智能传感器系统中。     

基于牺牲层技术的高过载压力传感器芯片

提出了一种基于牺牲层技术的高过载压力传感器芯片。这种传感器充分利用了多晶硅机械特性和多晶硅纳米膜的压阻特性优势,提高了传感器满量程输出和过载能力。利用有限元方法设计了仿真模型,通过对弹性膜片应力分布的静态分析和非线性接触分析,给出了提高这种压力传感器满量程输出和过载能力的设计方法。并试制了量程为2.5 MPa的传感器芯片样品。测试结果表明样品的过载压力超过7倍量程,5 V供电条件下,满量程输出达到362 m V。     

输出信号基于规范化多项式拟合的智能压力传感器

利用多项式拟合的规范化方法来融合温度信息 ,实现了压力传感器的非线性修正和温漂补偿 ,得到了压力解析表达式 ;同时利用单片机进行采集和处理信息 ,实现了压力传感器的智能化。     

一种用于集成化传感器的多晶硅的微机械加工新技术

用选择腐蚀多晶硅下面的氧化层的方法能制备出多晶硅微细加工的结构。该微细加工技术的优点在于其简单性和与常规集成电路的兼容性。由于多晶硅内部的压应力,使微结构的尺寸受到了限制,但通过退火可使内部压力减少。本文描述了将一个谐振多晶硅微桥和NMOS单片电路结合在一起的集成蒸汽传感器的制作方法。频率响应测量表明,多晶硅的杨氏模量为4×10~(10)Nm~(-2),其值明显地低于单晶硅。多晶硅微机械加工的一个可能应用是制造集成压力传感器,多晶硅压力传感器的研究有助于确定进一步研究的内容。     

带恒温控制与自校正的硅铝异质结构压力传感器研究

传统硅基压力传感器普遍具有灵敏度低、温漂和时漂明显等半导体器件固有属性.本文提出的硅铝异质结构MEMS压力传感器及其恒温控制和自校正方法可一定程度上解决该问题.采用SOI硅片制造了具有压阻放大效应的新型硅铝异质结构压力传感器芯片,利用有限元仿真验证了其有效性.随后为其设计了恒温控制封装结构和自适应优化目标值PID加热控制策略,采用热稳态分析验证了该恒温控制封装的合理性.传感器采用AD5420可调电流源来模拟传感器的标定压力,在传感器发生一定时漂特性后更新传感器的输出特性,完成自校正操作.实验表明单个应力敏感硅铝异质结构在恒温系统控制下达到0.283 mV/V/kPa的灵敏度,结合温度参考结构的差分输出,传感器的热零点漂移系数从-6.92×10-1％FS/℃减小至-1.51×10-3％FS/℃,且可达到±5.5 kPa的预测误差,同时自校正操作将传感器最大预测误差从-6.1 kPa减小至5.0 kPa.本文提出的硅铝异质结构压力传感器的温度补偿与时漂补偿方案对优化压阻式压力传感器的综合性能有着一定的借鉴意义.     

厚膜电容式压力传感器

介绍一种厚膜电容式压力传感器,它以陶瓷弹性体和盖板为电容的电极,电极材料为钯银导体,传感器包括压力敏感芯片和电容一电压转换电路,该芯片是由两块能牢固键合成一体的基板组成,基板材料为96％Al2O3陶瓷。传感器量程为0～200kPa,电容值20pF,非线性0．3％,工作温度一20～＋85℃,零点温漂d＼T-200pom／℃。具有易于批量生产、性能／价格比高等技术优势。     

高温大压力传感器研究现状与发展趋势

高温环境下大量程压力测量技术在工业、航空航天、石油勘探等领域具有广阔的应用前景。高温大压力传感器是目前研究的热点。对目前几种常用的高温大压力传感器包括多晶硅高温压力传感器、单晶硅（SOI）压力传感器、硅 蓝宝石（SOS）高温压力传感器、SiC高温压力传感器、光纤高温压力传感器的工作原理、国内外研究现状以及应用特点进行了阐述。最后,对高温大压力传感技术未来的发展趋势进行了展望。     

基于RBF 神经网络提高压力传感器精度的新方法􀀂

传感器的温度漂移普遍存在,提出了一种新的补偿方法.用智能温度传感器DS18B20作为辅助传感器,结合主传感器测量变量,利用径向基函数(RBF)神经网络构建双输入单输出网络模型,采用带遗忘因子的梯度下降算法实现了压力传感器高精度温度补偿,比普通补偿方法精度提高了2～5倍.     

Fabrication and temperature coefficient compensation technology of low cost high temperature pressure sensor

For the purposes of pressure measurement at high temperature in oil drilling industry as well as in other industrial measurement and control systems, the strain gauge chip of piezoresistive pressure sensor is designed based on separation by implanted oxygen (SIMOX) SOI (silicon on insulator) technology, and then fabricated in the micro-machining work bay. Some kinds of sensor mechanical structures are designed for different customers and conditions. The thermal coefficients of expansion (TCE) mismatches between different materials within the high-pressure sensor system are investigated. The sensor is fabricated successfully by using high temperature packaging process. The temperature coefficient of sensitivity (TCS) and temperature coefficient of offset (TCO) compensation circuitry is demonstrated. Based on experimental data, the sensor is tested with high accuracy and good stability.     

基于光子晶体光纤的在线压力监测技术

为了监测紧凑结构件的内部层间压力,提出一种采用新型材料保偏光子晶体光纤为敏感单元的嵌入式压力在线检测技术。建立了传感模型,采用Sagnac干涉技术组建检测系统,并进行了实验研究。通过实验验证,检测系统输出干涉峰值的移动量与光纤横向压力成线性关系,传感器可检测压力范围为0~10 kN,压力灵敏系数为0.4414 nm/kN,传感器精度2.6%,且能明显观测到光纤上方垫层材料的松弛效应。试验验证敏感单元的重复性能良好,且温度敏感系数仅为-11.8 pm/℃,使得该类传感器具有良好的抗温度干扰性及工程实际应用性。     

非金属热电偶在高温探测中的应用研究

介绍了高温测量中传统温度传感器的缺陷,提出了一种新型的非金属温度传感器--石墨纤维热电偶,并对该传感器的特性、加工方式、应用环境进行了分析.设计了温度传感器的放大、滤波、模数转换、数字化处理的硬件电路,并采用分段曲线拟合方法对传感器的非线性进行了校正,从而使传感器在较大的测量区间内具有良好的可靠性.从理论上分析,该传感器测量温度高达3000℃以上,解决了高温环境下钢水温度的连续测量问题.     

一种硅压力传感器的高精度宽温度补偿设计

本文提出了一种硅压力传感器的温度补偿方法,同时给出了如何进行温度补偿以及非线性修正的具体算法,实现了硅压力传感器宽温度范围下的高精度测量。     

集成于无源RFID标签的温度传感器设计

针对无源无线射频识别(RFID)标签的低功耗设计要求,设计了一种基于环形振荡器的CMOS温度传感器.该传感器首先产生一个与绝对温度成正比PTAT电流,然后通过环形振荡反相器来产生相应的PTAT频率,最后利用计数器来实现频率-数字之间的转换.测试结果表明:该温度传感器实现了125nW的超低功耗,在-40~80℃范围内,误差仅为-0.7/1.2℃,特别适合集成于无源RFID标签中.     

应力集中式多晶硅薄膜压力传感器

介绍一种以多晶硅薄膜为敏感材料的压力传感器。该传感器利用了双岛结构膜片的应力集中效应，灵敏度得到提高，且具有良好的线性度和过载能力。