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。     

TPMS硅基压阻式压力传感器的研制

:轮胎压力监测系统(TPMS)对压力传感器越来越大的市场需求使得这类传感器再次成为一个研究热点.商业领域对新一代压力传感器的要求是小尺寸、高性能、低价格,针对在30 μm厚度的硅杯方形薄膜上采用新型折线形状和位置的压敏电阻,设计并制作了一系列压阻式压力传感器.分析和讨论了膜的面积、电阻形状和位置等参数对压力传感器的灵敏度和线性度的影响.测试得到1000 kPa量程下边长为370μm的压力传感器灵敏度和线性度分别为15.5 mV/V·FS、0.012%/FS;边长为470μm的传感器的灵敏度和线性度分别为32.2 mV/V·FS、0.078%/FS,满足TPMS应用标准.这种器件体积小、成品率高,灵敏度和线性度均得到提高,也可用于医学、航空等其他领域.     

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800 μm的敏感方膜,初始电容值为1 104pF,传感器灵敏度为46 fF/hPa.同时,本文给出了传感器的电容检测电路的设计.     

一种新型微机械谐振式压力传感器研究

提出了一种微机械谐振式压力传感器的新结构.该传感器采用了电磁激励和差分检测方式.谐振器的制作采用了30μm厚扩散硅的(100)硅片.从而实现了谐振器与压力膜的一体化,避免了谐振梁与压力膜键合引入的应力,并且工艺简单易于实现.文中介绍了结构的有限元仿真(FEA-ANSYS Simulation)优化,工艺制作流程,及实验测试.在低真空下测试其品质因数(Q)高于10 000,测量范围为0～100 kPa,非线性度为0.62%,分辨率为1/10 000,灵敏度为200 Hz/kPa.     

液态金属压力传感器感压元件设计

设计了一种应用于液态金属压力测量的差动变压器式压力传感器,介绍了传感器的工作原理和设计方案,着重介绍了波纹管复合弹簧机构(即感压元件)的结构设计和仿真计算,为传感器的设计开发提供了理论基础.该传感器具有灵敏度高、分辨力大等特点,特别适合环境恶劣、介质复杂、工作温度高的条件下对压力的测量.     

一种大量程压力传感器的结构优化设计与仿真分析

设计了一种大量程硅压阻式压力传感器,通过理论模型分析优化传感器结构尺寸,保证薄膜的线性变化和抗过载能力;并通过有限元建模分析可动薄膜位移及应力随压力变化关系,对结构进行优化设计;同时用有限元仿真验证理论分析的正确性.通过理论与仿真优化分析,提出了采用C型膜片一体化硅压阻式压力传感器结构,可动薄膜选用方膜边长为1000μm,厚度为50μm,实现0~2 MPa的压力测量.     

基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器

基于柔性电极结构,本文设计、制作了薄膜电容微压力传感器,在阐述传感器工作原理的基础上,提出了两种设计思路,即基于柔性纳米薄膜的电容式微压力传感器和具有微结构的柔性电极薄膜电容式微压力传感器,并结合传感器的结构和柔性材料的加工特性,进一步提出了相应的力敏特性材料结构优化思路和加工流程,利用该流程得到了一种结构轻薄、工艺简单、高灵敏度的微压力传感器。经测试,本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到218 fF/mmHg,在智能穿戴和可植入压力检测等领域显示出较好的应用前景。     

电容式压力传感器微电容测量集成电路的研制

采用开关电容技术的Boxcar(时域平均)积分原理设计,为测量电容式压力传感器的微电容的接口电路已提出。它由Boxcar积分器,锁存器,脉冲宽度调制器和控制信号电路组成。该接口电路,采用3μm P-阱CMOS双层多晶硅栅工艺研制,管芯面积为2.5mm×3.5mm.测试结果表明,接口电路具有较好的灵敏度,它能将硅集成电容式压力(加速度)传感器集成在同一芯片上,实现一体化。     

电容传感器新型微弱电容测量电路

基于电荷放大原理提出了一种新型的用于电容传感器的微弱电容测量电路。该电路具有较强的抗杂散电容性能 ;较好的解决了电子开关的电荷注入效应对测量分辨率的影响问题 ;该电路无需滤波器 ,基于该新型电路的电容数据采集系统可以达到很高的数据采集速度。试验测试表明该电路线性度好 ,灵敏度为 4 .8m V/f F,分辨率可达到 0 .5 f F。     

一种基于加样针结构的电容法液位检测系统

为实现全自动凝血分析仪加样过程高灵敏度和高精度的液位检测,采用了电容传感器原理和步进电机运动控制相结合的方法。介绍了探针式电容传感器的结构与工作原理;分析了电容/周期转换法的检测原理;组建了实验系统对灵敏度和测量精度进行检测。实验结果表明：加样针接触液面的瞬间,脉冲周期发生40%左右的显著变化,液位测量的标准差为4.1μm。