新型三轴MEMS热对流加速度传感器的研究

介绍了一种基于热流原理的新型三轴MEMS热对流加速度传感器,它没有活动质量,无需多个器件组合就可以进行任意方向的加速度信号测量。分析了该器件的工作原理,设计了器件结构,进行了工艺开发,加工出了原理样机。测试表明:该器件实现了三个轴向的加速度信号的检测性能,验证了新原理的可行性;测量量程达到±2g,分辨率达到1mg,抗冲击能力达到10000g,具备了良好的性能。     

新型L形梁压阻微加速度传感器

介绍了一种新型的基于MEMS体硅加工工艺的L形粱压阻微加速度传感器.在加工过程中采用Si-Si直接键合完成底板与传感器支撑框体之间的粘合,使得后续加工工艺更加简单;采用DRIE释放梁结构,从而保证了梁结构的完整性.分析了该传感器的结构参数和灵敏度,并用ANSYS进行了有限元模拟,同时介绍了其工艺流程,以及封装后的测试结果.芯片尺寸为3.8 mm×3.8 mm×0.82 mm,其中敏感质量块尺寸为2 mm×2 mm×0.4 mm,梁尺寸为2 200μm×100 μm×40μm.经初步测试,在采用5 V电源供电时灵敏度为0.5 mV/g左右,3 dB截止频率为520 Hz左右.     

静电刚度式谐振微加速度传感器的结构稳定性

为了研究静电刚度式谐振微加速度传感器结构稳定的判据和影响其稳定性的因素,根据静电刚度式谐振微加速度传感器的结构原理,分析了传感器中质量块与音叉梁的运动和受力特点,建立了传感器中质量块与音叉梁在加速度作用前后的力平衡方程。采用数值方法求解力平衡方程,得到了传感器结构的一个稳定平衡点和一个非稳定平衡点,以及两个平衡点重合时对应的结构稳定临界检测电压,分析了加速度作用前后不同质量块支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙对临界检测电压的影响。结果显示,临界检测电压随质量快支撑梁弹性系数和平行板检测电容间隙的增大而增加。当有加速度作用时,临界检测电压将发生变化,但对量程为-1~1g的超低量程加速度传感器,加速度作用前后临界检测电压变化很小,不会引起传感器结构稳定性太大的变化。     

MEMSIC传感器让运动更精彩

传感器是各种控制都少不了的重要角色,准确、迅速的控制对传感器的量程、精度、灵敏度等指标都提出了越来越高的要求,这一点在加速度测量中也不例外。 加速度测量在运动控制中起着重要的作用。在汽车、洗衣机、机器人甚至游戏手柄里都能找到加速度传感器的身影。正因为加速度传感器有着如此广泛的应用,市场对这种产品的需求也呈现出多样性的特征,而且常常对体积与性能的要求比较苛刻。在小型化方面,MEMS(微电子机械系统)技术显示出良好的前     

真空微电子加速度传感器闭环控制模型仿真与实现

为提高真空微电子加速度传感器的线性度,提出了基于数字PID控制算法的真空微电子加速度传感器闭环控制方法.建立了真空微电子加速度传感器闭环控制模型,进行仿真分析.设计制作以TMS320VC5416DSP为核心的控制电路,实现了真空微电子加速度传感器的闭环控制.实验结果表明,在士10 m/s2)的测量范围内,加速度计的标度因数为0.212 7,满量程输出电压为0.427 3 V,非线性度≤0.98％.该电路能较好的实现真空微电子加速度传感器的闭环控制.     

MEMS微加速度与微角速率集成传感器的研制

介绍了一种全新的MEMS微型惯性器件,该器件是一种基于热对流原理的热膜式传感器,它利用一个单敏感元件同时测量加速度和角速率。该器件由一个加热器和两组微型温度传感器组成,加热器加热气体形成的热对流气体作为敏感元件,该器件通过微型温度传感器测得的热对流气体的温度差实现加速度和角速率的测量。分析了器件的工作原理,根据仿真结果设计了双层的器件结构,进行了工艺开发,加工出了原理样机。测试表明:该器件同时具备了加速度传感器和角速率传感器的检测功能,很好地验证了设计的可行性。     

气流式加速度传感器

文中首次报导气流式加速度传感器，提出采用气体作为敏感质量体，采用热线作为敏感元件。加速度较小时，从样机得到输出与加速度之间的线性关系。     

真空微电子加速度传感器结构的有限元分析

论述了真空微电子加速度传感器的结构及工作原理 ,应用有限元方法对加速度传感器进行了静力学和动力学分析 ,拟合出悬臂梁的长宽厚与质量块最大位移量的关系曲线和谐振频率的关系曲线以及质量块受迫振动的谐响应曲线。这些分析为此类加速度传感器的设计提供了理论依据     

真空微电子加速度传感器结构的有限元分析

论述了真空微电子加速度传感器的结构及工作原理,应用有限元方法对加速度传感器进行了静力学和动力学分析,拟合出悬臂梁的长宽厚与质量块最大位移量的关系曲线和谐振频率的关系曲线以及质量块受迫振动的谐响应曲线.这些分析为此类加速度传感器的设计提供了理论依据.     

MEMS加速度传感器的原理及分析

主要介绍了五种目前常见的基于MEMS技术的加速度传感器,从物理结构的角度对这几种传感器的测量原理进行了分析,不但着重介绍了已经较为成熟且形成产业化的硅微电容式、压阻式、热电耦式加速度传感器,而且对目前较为前沿的光波导式加速度传感器也进行了一些分析和介绍。     

一种灵敏度漂移自补偿型MEMS电场传感器

针对温度和应力变化带来的电场传感器灵敏度漂移和测量误差问题,该文提出一种具有灵敏度漂移自补偿功能的微机电系统(MEMS)谐振式电场传感器。传感器结构中,感应电极用于测量外部电场,参考电极用于监测可动结构振动信息;基于振动相位和锁相环技术实现传感器谐振频率自动跟踪,利用参考电极输出信号对感应电极输出信号进行实时补偿,提高传感器灵敏度的稳定性。该文开展了敏感结构设计和理论分析,研制出传感器样机,并进行了样机标定测试。测试结果表明,在±18 kV/m电场范围内,传感器线性度达到0.21%,3个往返行程总不确定度达到1.34%;在–40°C～70°C温度范围内,灵敏度相对漂移量小于3.0%,具有良好的灵敏度漂移自补偿效果。     

MEMS传感器现状及应用

MEMS传感器种类繁多,发展迅猛,应用广泛。首先,简单介绍了MEMS传感器的分类和典型应用。其次,对MEMS压力传感器、加速度计和陀螺仪三种最典型的MEMS传感器进行了详细阐述,包括类别、技术现状和性能指标、最新研究进展、产品,及应用情况。介绍MEMS压力传感器时,给出了国内外采用新型材料制作用于极端环境下压力传感器的研究情况。最后,从新材料、加工和组装技术方面对MEMS传感器的发展趋势进行了展望。     

微电子机械系统的发展及未来

介绍了微电子机械系统（MEMS）的技术、材料、器件及应用，讨论了它的发展趋势及将来的市场。     

电磁激励微谐振式传感器的设计与制作

利用微电子机械加工技术成功研制出电磁激励-电磁拾振硅谐振梁式压力传感器。传感器以"H"型双端固支梁为谐振器,采用差分检测结构。工艺制作采用体硅加工工艺,并且采用一种减小封装应力的结构完成压力传感器的真空密封及封装。利用锁相环微弱信号检测技术建立的开环频率特性测试系统及闭环自激测试系统测试了传感器的频率、压力特性等相关技术指标。谐振器在空气中的品质因素Q值大于1200;在真空中的Q值大于7000。压力满量程刻度为0～120kPa。差分输出的结果优于单个谐振梁的输出结果,差分输出结果的线性相关系数为0.9999,灵敏度为225.77Hz/kPa。     

低轴间耦合的MEMS三维电场传感器

轴间耦合干扰是影响3维电场传感器测量准确性的重要因素。该文提出了一种低耦合干扰的MEMS 1维电场敏感芯片,并将3个上述的芯片正交组合研制出一款低轴间耦合的MEMS 3维电场传感器。不同于已见报道的测量垂直方向电场分量的MEMS 1维电场敏感芯片,该文提出的芯片采用轴对称设计,在差分电路的配合下能够测量垂直于对称轴方向的面内电场分量,并能够消除正交于测量轴方向的电场分量的耦合干扰。该MEMS 3维电场传感器具尺寸小和集成度高等优点。实验结果表明在0～120 kV/m电场强度范围内,该MEMS 3维电场传感器的轴间耦合灵敏度小于3.48%,3维电场测量误差小于7.13%。     

一种微型Pt温度传感器及其读出电路的研究

基于电阻温度系数(TCR)原理及微机电系统技术,设计并制作了一种用于微型聚合酶链式反应(PCR)芯片的Pt温度传感器及其读出电路。利用溅射和剥离技术将厚度为100 nm的弯曲条形Pt传感器制作在硅衬底上。其长度和宽度分别为2 030μm和10μm。设计了基于四线法温度测量的读出电路,该电路主要包括一个恒流源电路和一个电压放大电路。测试结果表明,该传感器的电阻温度系数为1.48×10-3℃-1,其电阻变化随着温度的变化具有良好的线性度,当温度在27～100℃变化时,电阻范围在653.5～716.5Ω变化。在接出一个8位的模数转换器以后,整个传感器和读出电路能确保一个精度为0.2℃的温度控制,满足一般PCR测量需要。     

微机械加工技术在微传感器中的应用

随着微传感器的广泛应用，微机械加工技术被越来越多地应用于传感器的制造工艺中，从微机械加工技术的关键工艺入手，分别对体微机械加工技术和表面微机械加工技术加以介绍，并介绍了两种分别使用体微机械加工技术和表面微机械加工技术制造的微传感器。     

用氧等离子体激活处理的低温硅片直接键合技术

针对在ＭＥＭＳ加工中所要求的低温键合,提出了一种用氧等离子体激活处理来降低退火温度的低温硅片直接键合技术。研究了低温ＳＤＢ的特性并得出了经过氧等离子体处理的硅片界面能比常规同条件的ＳＤＢ提高近１０倍的结论。最后详细探讨了其键合机理。