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。     

硅-蓝宝石压力传感器芯片调整电阻的设计

介绍了硅-蓝宝石压力传感器芯片外延硅层上调整电阻的设计和应用,通过设计调整电阻来实现芯片的电桥平衡,达到了调整其输出特性、改善传感器性能、提高芯片适用性的目的。     

电阻应变式压力传感器的研究

电阻应变式传感器在实际工程中应用较广,本文提出了一种基于单晶硅材料的柱式电阻应变式压力传感器,实验中,将应变片分别轴向、环向和斜45°粘在弹性元件上,应变灵敏度分别为0.0063με/MPa、0.0141με/MPa和0.0095με/MPa,实验表明此种材料的电阻应变式压力传感器的不仅线性好达到0.99而且重复性和稳定性也非常好,有好的实际应用前景.     

一种柔性电容传感器的压力传感特性及其机理研究

柔性电容传感器具有功耗低、稳定性好、可承受变形能力强等特点,在航空航天、生物医学等重要领域具有重要应用前景。针对目前电容传感器灵敏度低的缺点,提出一种利用多孔聚氨酯海绵和碳纳米管作为介电层的电容传感器设计方法,并分析了在聚氨酯海绵介电层中附着碳纳米管对传感器性能的影响。实验结果表明,在聚氨酯海绵介电层中附着碳纳米管可以有效提高介电层的介电常数,提高传感器的基准电容,且其灵敏度约为介电层中未附着碳纳米管电容传感器的7倍。此外,在25℃ ~ 60℃范围内该传感器电容值稳定。     

柔性膜挤压式压力传感器的研制

本文研制了一种可以测量两平行平面间挤压力的柔性膜式挤压力传感器,总厚度在2.5 mm～4.0 mm的范围.传感器由柔性超弹性材料、硬质材料片及电阻应变片组成.通过在受压膜中局部产生拉应变的方法实现了用电阻应变片测量挤压力的目的.传感器既拥有超弹性材料的柔性特点,同时继承了电阻应变片使用方便,技术成熟稳定、输入输出线性好...     

基于微结构的柔性电容式压力传感器设计与仿真研究

设计了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)和氧化碳纳米管材料的柔性电容式压力传感器.针对柔性传感器加工工艺复杂和结构等问题,在提高传感器性能指标的基础上,降低制作成本,简化制作工艺过程.传感器采用三明治结构,在上电极层中加入棱锥体微结构,采用丝网印刷工艺将导电材料印刷至柔性基底上,制备PDMS薄膜作为中间介电层,下电极铺...     

高精度低滞后电容压力传感器的研制

在国内,要求耐高温、高压(150℃,70MPa),高精度(0.1%FS),低滞后(0.1%FS),适合于深井用的电容式传感器,目前尚属空白,本文就为此而作.被测压力P作用于弹性膜上时,由于被测压力很高,弹性膜必须采用厚膜.     

基于PDMS海绵介质层的电容式柔性压力传感器

柔性压力传感器以其低成本和大的检测范围等优势广泛的应用于电子皮肤和可穿戴传感器领域。本文通过在PDMS中填充碳酸氢铵材料,制备了大面积高密度具有微观结构的PDMS海绵介质层,通过简易的方法完成了柔性压力传感器的制备。与以往的柔性压力传感器相比,制备的PDMS海绵介质层由于气孔的存在更容易在受到压力时发生形变,拥有高的灵敏度(0.23 kPa^-1)、大的检测范围(0～50 kPa)、稳定的重复性(>1 000循环)以及快的响应时间(<150 ms)。通过对不同厚度、不同大小的PDMS海绵介质层进行测试,利用厚度为1.5 mm,大小为8 mm×8 mm的PDMS海绵作为压力传感器的介质层实现了力的实时检测。     

石墨烯柔性压力/应变传感器的研究进展

柔性压力/应变传感器可以贴附在物体表面,测量其表面压力或应变,可用于人体脉搏检测、表情识别和运动监测等,在健康监护、医疗诊断等方面有广阔的发展空间.石墨烯柔性压力/应变传感器比普通压力/应变传感器性能更为优异,其测量范围宽、灵敏度高且尺寸仅为纳米级.综述了石墨烯压力/应变传感器在近几年来的研究进展及应用情况,重点讨论了基于石墨烯材料的电容法、激光诱导法、3D海绵法、纸基法、水凝胶法的压力/应变传感器的制备方法及性能差异.最后简要指明石墨烯柔性压力/应变传感器未来的研究方向.     

基于黑磷烯/氧化石墨烯双介质层的柔性电容式压力传感器

设计并制备了由黑磷烯/氧化石墨烯双层材料为介质层的电容式柔性压力传感器,该传感器结构以ITO为电容上下极板,PET为柔性基底,并对该传感器进行了系统的性能测试与分析。着重研究了该传感器在不同压力量程内的灵敏度,进而分析了其温度漂移特性。测试结果表明,以黑磷烯/氧化石墨烯薄膜为双介质层的电容式柔性压力传感器在0～3.12 kPa压力量程内灵敏度可达到1.60 kPa^-1。同时,对该传感器和以氧化石墨烯薄膜为单介质层的传感器进行了弯曲应变性能的对照实验,可知具有双介质层的传感器结构能够显著提高传感器的输出特性。     

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。     

基于最小二乘法的压力传感器温度补偿算法

介绍了压力传感器由于受工作环境温度的影响,其零点和灵敏度经常会发生漂移,因此需要对它进行补偿;讨论了一种基于最小二乘法的补偿算法,运用该算法对温度变化后的数据进行了处理,使得传感器输出基本上不随温度的变化而改变,从而使传感器的零点漂移和灵敏度漂移问题得到了很好的解决;结果表明:该算法能起到很好的补偿效果,能广泛应用于工程实践中.     

基于V-F变换的硅压阻压力传感器的处理电路

针对硅压阻压力传感器提出了一种基于电桥本身参数的温度自补偿方法,并设计了一种差分输入、双参数输出的高精度处理电路用以获得电桥参数。该电路用简单元件搭建差分输入的电荷平衡式V/F转换器,根据不同组态的频率输出解算电桥参数。该电路巧妙地利用差分输入方式消除了共模电压引起的误差,巧妙借用参考电阻消除了基准频率的影响,最终的输出频率只与被测量和参考电阻有关。经实验验证,电桥电阻的测量精度能达到0.0068%,经补偿后的压力传感器精度可达0.039%,相比补偿之前提高了一个数量级。     

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.     

基于微型压力传感器的新型智能计步器磁

目前,随着人们的生活节奏越来越快,健康成为了一个热点话题。为更有效促进人们运动,且更准确、更方便地测量运动量,设计出一个计步器。该计步器是以微型压力传感器为基础,利用人体步行过程中由于自身重力自然对鞋底产生压力,且该压力值有零值和非零值交替变化规律的原理来计步,由压力传感器、主控板、显示模块和控制按键等四部分组成,压力传感器采集到的数据经微处理器处理后送至显示器显示。该计步器完全嵌入鞋体,不用特别携带,结构简单,计步准确。     

基于次波长谐振原理的新型压力传感器

利用一维的次波长左/右手谐振器结构,提出了一种新型的压力传感器.谐振器由两层结构组成,一层是具有负折射率的媒质,另一层是具有正折射率的媒质,正折射率媒质部分与压力薄片相连.研究结果表明,当压力变化时,谐振器的波长随压力的对数值呈线性变化,具有较高的灵敏度,由于这类谐振器可以做得很薄,在实际应用中具有很大的优势.     

柔性压力传感器温度漂移补偿结构设计

温度补偿是对微传感器的性能进行优化与稳定的必要技术方案。提出了一种适用于柔性压力传感器的温度漂移补偿方法及结构,选用高热膨胀系数的聚二甲基硅氧烷(PDMS)与硅橡胶(EcoFlex)作为柔性衬底,结合基底表面微结构设计进行温度补偿。由测试结果分析,未补偿前传感器的TCR系数为-0.57%/K,在EcoFlex、PDMS、表面具有微结构的EcoFlex、以及表面具有微结构的PDMS四种基底上TCR系数分别为-0.42%/K,-0.37%/K,-0.24%/K,-0.22%/K,可知温度漂移得到有效补偿。本研究方法为柔性压阻式传感器的温漂性能优化提供了有益的借鉴作用。