MEMS压力传感器现状及其在弹药上的应用

随着MEMS技术、集成电路技术和材料制备与特性研究工作的进展,必将使得MEMS压力传感器的批量生产、在弹药中的大量应用成为可能。系统地分析MEMS压力传感器的特点、分类及国内外发展现状,包括研究现状、产品现状和MEMS压力传感器在弹药中的应用,对相关的科学研究具有重要意义。     

MEMS机油压力传感器设计

由于汽车应用环境相当恶劣,对机油压力传感器的可靠性要求很高。采用波纹膜片隔离技术设计了一种新型的MEMS机油压力传感器。分析了波纹膜片、充油腔体结构及硅油对压力传感器性能的影响。理论和实验结果指出,合理的设计波纹结构、充油腔体结构、减小腔体体积及净化好硅油是获得高性能机油压力传感器的关键.研制的传感器在温度为-40—125℃,量程为0．6MPa的工作条件下,测量精度优于1．5％。     

胶粘剂对MEMS压力传感器点焊压力测量的影响

针对点焊过程压力监测的MEMS压力传感器的粘贴问题,采用不同种类的胶粘剂粘贴MEMS压力传感器,在自制的压力测试平台上模拟点焊电极压力对传感器进行了加压测试。测试结果表明:采用α—氰基丙烯酸酯系胶粘剂粘贴的MEMS压力传感器输出结果优于环氧树脂系胶粘剂和酚醛树脂系胶粘剂粘贴的传感器的输出结果。造成不同胶粘剂粘贴传感器性能差别的主要原因在于胶粘层的弹性模量和厚度。     

基于强度解调的Fabry－Perot型光纤MEMS压力传感器

运用微机械系统加工技术制作了一种新型法布里-珀罗干涉型光纤微机电系统压力传感器,该传感器通过测量反射光谱的移动测量压力.运用多腔干涉原理对该传感器进行理论以及模拟分析得出,通过改变压力传感器的尺寸可较容易的调节压力线性测量范围和灵敏度.实验结果表明,在压力线性测量范围[0.1～1.0]MBa内,灵敏度可达到12.71 nm/MPa(光谱移动/压力).     

MEMS耐高温压力传感器封装工艺研究

为解决特种压力传感器结构的封装难题,提出了三种能够适用于200°C高温条件下的先进封装技术.通过有限元模拟,确定了采用低温玻璃键合技术对多种压力传感器进行封装,分析得出了适合的中间键合层厚度.选定了高强度低膨胀基底合金材料,制定了低温玻璃键合的工艺流程,采用先进的丝网印刷工艺确保中间键合层厚度.实验表明经过该工艺封装的压力传感器在高温下具有可靠的性能,能满足现代工业测量需求.     

基于石墨烯压阻效应的宽量程MEMS压力传感器设计

针对传统悬浮式石墨烯压力传感器存在量程小、体积大、非线性度高等问题,设计了一种膜—岛结构的宽量程石墨烯MEMS压力传感器.使用COMSOL有限元仿真软件和噪声分析法对弹性膜片及石墨烯敏感单元尺寸进行优化设计.结果表明:在0～25 MPa范围,传感器最大应变为0.314％,固有频率高达1.3534 MHz;采用TSV垂直...     

小量程MEMS电容式压力传感器的研究与发展

介绍了电容式传感器在小量程压力测量领域的优势和目前研制小量程MEMS电容式压力传感器的技术难点。从实现MEMS电容式传感器小量程压力测量的不同方法出发,详细论述了国内外的研究成果、关键技术及应用情况。最后分析总结了小量程MEMS电容式压力传感器的发展方向与挑战。     

基于加速度传感器LIS3DH的计步器设计

设计了一种基于微机电系统(MEMS)加速度传感器LIS3DH的计步器,包括运动检测、数据处理和显示终端。数字输出加速度传感器LIS3DH作为运动检测模块,检测人体运动时加速度变化;数据处理模块对加速度信息进行处理,使用FFT滤波和自适应频率范围去除噪声对加速度信号的影响,利用加速度变化的上升、下降区间实现计步功能。实验结果表明:该计步系统具有体积小、结构简单、功耗低、工作稳定的特点,能够提供较高精度的计步功能。     

一种纳米纤维压电式压力传感器的分析与制作

为研究多铁纳米纤维在压力传感器上的应用,基于多铁纳米纤维敏感材料,利用MEMS技术、静电纺丝技术,设计制作了一种压电式压力传感器.通过对单根纳米纤维压电特性的有限元分析,得出纳米纤维直径越小,长度越大,即电极间距越大,纤维端电势越高,灵敏度越好.设计了传感器的结构尺寸和工艺过程,制作出了传感器样片.分析了在深硅刻蚀中掩蔽层保护出现的问题,提出了可行的工艺方法.     

基于MEMS技术的气体传感器

综述了目前国内外主要MEMS气体传感器的原理,包括谐振式微悬臂梁型、声表面波型、阻抗变化型、声光法、气体光谱、催化燃烧式和高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)检测法。对各种传感器的特点进行了比较。     

基于MEMS三维磁阻传感器的电子指南针的研究

介绍了一种基于MEMS的三维磁阻传感器和加速度传感器的电子指南针系统.相对于由两轴磁阻传感器制造的电子指南针,该系统能够有效补偿倾斜角产生的误差.重点介绍了该系统的测量原理、硬件设计、软件流程.通过中位置均值滤波、限幅滤波、一阶滞后滤波,最大误差控制在1°以内.实验结果表明:本系统可以满足于一般导航领域的要求.     

基于模型识别技术的高温微型压力传感器

高温压力传感器应用在很多领域,由于高温将使放大电路工作失效,因而采用将放大电路与传感器件分离的设计方案是解决高温测量的方法之一。介绍一种将放大电路与传感器件分离的基于模型识别技术的微型电容式压力传感器。传感器件由MEMS工艺来实现,信号激励与信号处理由计算机来完成。对电路的工作过程进行了计算机仿真和试验,并给出了微型高温压力传感器的MEMS工艺设计流程。     

基于MEMS惯性传感器的行人航位推算系统

提出一种基于低成本MEMS自包含传感器,能自主完成数据采集、数据处理的行人航位推算（PDR）系统.硬件平台集成三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴数字罗盘及气压计,不需任何额外设施.通过自包含传感器测量行人行走的步长、方位及高度,实现行人室内、外三维定位.采用加速度信号实现跨步探测和步长估计.利用互补滤波器融合加速度计、陀螺仪和数字罗盘数据,矫正陀螺仪的测量误差和磁场干扰对数字罗盘的影响,提高行人行走的方位精度.测试结果表明：系统的定位误差低于行进距离的4％,满足行人定位要求.验证了系统的有效性和可靠性.     

基于MEMS技术的复合型智能传感器设计

把微机电系统(MEMS)技术的加速度敏感元件和微处理器有机结合,借助智能算法,设计了一种多功能的复合传感器,可同时测量运动物体的的振动、冲击和倾斜角度。试验表明:该传感器能够足够同时精确地检测运动物体的振动、冲击和倾斜角度信息,用于汽车中时,能够及时检测汽车的动态信息与车体的姿态。     

基于支持向量机的电容式压力传感器建模方法

将支持向量机(SVM)引入传感器建模研究中,这里,SVM作为校正误差的一个逆模型.SVM有效地解决了小样本学习问题,因此,该方法对试验数据无特殊要求.最后,电容式压力传感器(CPS)建模试验结果证明了该方法的可行性和高效性.     

硅应变计的氮化硅钝化新技术

介绍一种硅应变计,通过使用同种材料、采用两种不同的工艺技术对比试验,测试结果表明,氮化硅钝化技术制造的产品性能优于常规半导体技术制作的同类产品。     

Li2CO3-YSZ-SrCO3敏感电极的CO2电化学传感器研究

借助X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析方法,研究以Li2CO3-YSZ-SrCO3作为敏感电极的氧化锆(YSZ)固体电解质CO2传感器.结果表明,在实验条件(450℃,CO2浓度(34 100 ～ 576 800)×10-6)下,传感器对CO2浓度变化具有准确、快速的响应.Li2CO3-YSZ-SrCO3电极烧制温度对其性能有影响.750℃烧制时,ZrO2与Li2CO3和SrCO3反应较充分;725℃烧制时,反应较浅.比较而言,725℃烧制的传感器响应较好.     

电容式MEMS加速度传感器在气囊系统中的应用

安全气囊系统作为汽车被动安全的核心组成,有着极为重要的作用.为了提高其性能,设计了一种基于MEMS的外围加速度传感器的系统.该系统通过微机械结构检测汽车碰撞时的加速度,再通过一体式的专有集成电路对信号进行处理,然后将数据经总线传送到安全气囊控制器进行逻辑运算.通过实际碰撞测试,证明该设计系统能增强碰撞识别度和提早点火时间,极大地提高了安全气囊系统的性能.