热激励谐振式硅微结构压力传感器

对一种以方形硅膜片作为一次敏感元件;硅梁作为二次敏感元件的硅谐振式压力微传感器进行了研究:建立了微传感器敏感结构的数学模型;敏感结构参数:方形膜边长4 mm,膜厚0.1 mm,梁谐振子长1.3 mm,宽0.08 mm,厚0.007 mm;对原理实验样件采用电热激励、压阻拾振方式作了开环测试,讨论了传感器的闭环系统.     

硅岛式微谐振压力传感器灵敏度分析与仿真

微谐振式压力传感器尺寸小、重量轻、精度高并具有效字输出,在航空航天等领域有着广阔的应用前景.然而由于微机械加工工艺的限制,复杂结构的制作存在很多困难,因而为实现高灵敏度压力测量,微谐振式压力传感器的结构设计就显得尤为重要,因此提出一种新型硅岛式谐振梁支撑结构,它利用硅薄膜作为典型的一次敏感元件,并在其上表面中央部位设计了两个硅岛凸起平台,用以固定硅谐振梁,并通过有限元软件ANSYS进行仿真.分析结果表明,在一定量程内,该结构能有效提高谐振梁内的应力放大倍数,进而提高微压力传感器的灵敏度.     

硅谐振式压力微传感器模型与开环特性测试

基于谐振式硅微结构压力传感器幅、相频率特性的分析,利用北京航空航天大学微传感器实验室研制的谐振式硅微结构传感器开环测试系统的测试实验结果和Matlab实验数据处理与拟和分析计算,建立了微传感器的二阶模型.该模型排除了未知相位延迟的影响,从幅值和相位混合的测试数据中精确计算出谐振频率、品质因数以及相位特性,为闭环测试系统的研制提供了依据.     

扩散硅谐振式压力传感器同频干扰的建模与消除

为简化谐振式微机械压力传感器的制备工艺,提出了一种采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器,并采用电磁激励实现传感器的闭环控制.实验中发现:由于采用扩散硅材料,传感器受到较为严重的同频干扰影响,因此,消除传感器的同频干扰成为需要解决的一个主要问题.通过对采用扩散硅作为谐振梁的压力传感器微结构进行分析,建立了传感器主要噪声来源同频干扰的等效电路模型,据此提出一种新的不对称双端激励解决方法.实验结果表明,该方法可有效地降低传感器的同频干扰,传感器的信噪比由1.53提高至35,为传感器闭环激励和检测提供了有效的手段.     

半导体动态传感器

本文综述了以半导体硅压阻效应为基础的测量动态参量的各种传感器。在简述硅应变计和半导体压力传感器的基本原理后,又介绍了这些基本敏感元件在球式称重传感器和微型加速度传感器上的应用。 目前,应用微机械加工技术制造的集成传感器有两种类型:一种是由敏感元件和电于线路两者构成的传感器,如集成压力传感器;另一种是在一个基片上构成的复合传感器,如多谐振动传感器。 本文还讨论了与这些集成传感器有关的传感器未来的发展趋势。     

大气数据仪表校验系统的设计与实现

针对飞机大气数据计算机和测试仪表的校验问题,在分析了大气数据仪表的特点的基础上,基于嵌入式计算机控制技术和精密气压控制技术,提出了一种智能大气数据校验系统的设计方案;从控制方面,系统采用双传感器、普通硅压阻压力传感器和数字石英压力传感器,模拟传感器具有高速响应特性,将其作为过程控制传感器,保证装置的动态响应性能;数字石英压力传感器的精度达0.01%F.S,作为基准压力传感器,保证系统准确度;采用双闭环控制方案,模拟闭环采用电子电路设计实现,采用模拟硅压阻压力传感器和模拟PID控制电路构成模拟控制闭环;采用数字式压力传感器和计算机构成数字PID控制闭环,数字闭环通过计算机、数字传感器、软件、串口和计算机串口实现;实验证明,该装置升降速度的输出准确度优于0.02%F.S,控制稳定性0.002%F.S。     

簧片式硅压力传感器的研制

介绍了采用簧片式硅弹性膜芯片研制成功的压力敏感元件和传感器，利用这种硅芯片已制得灵敏度和量程范围各不相同的性能优良的压力传感器。     

微型硅谐振式压力传感器的研制

利用微电子机械加工技术成功地研制出电热激励、压阻拾振的高精度硅谐振梁式压力传感器。传感器的谐振器的品质因素Q值在真空中大于 10 0 0 0。采用特殊闭环自激振荡方式测定压力传感器的压力特性 ,压力测试范围 0～ 40 0kPa ,线性相关系数 0 .9999,测试精度优于 0 .1%FS。     

基于SOI-MEMS工艺的谐振式压力传感器研究

提出了一种电磁激励、差分检测的谐振式MEMS压力传感器,该器件采用低电阻率的SOI器件层单晶硅制作“H”型谐振梁,并作为激励和检测电极。根据对传感器数学模型的分析,利用有限元分析方法优化了传感器结构设计。采用等离子深刻蚀制作传感器结构,并用湿法腐蚀SOI二氧化硅层的方法释放。利用硅-玻璃阳极键合技术,实现了传感器的圆片级真空封装。采用开环扫描检测和闭环自激振荡方式,测定压力传感器的特性。实验结果表明：传感器一致性良好,在500~1100hPa的检测范围内,差分检测灵敏度为14.96Hz/hPa,线性相关系数为0.999996。     

电容式测压器壳体电容可行性的验证

针对放入式电子测压器所遇到的问题设计了一种基于电容式传感器的压力测试系统,采用壳体本身作为压力敏感元件,实现压力传感器与壳体一体化,通过测量壳体本身的应变就可以实现压力的测试,既减小体积又降低成本;文中详细介绍了该测试系统的工作原理,而且考虑到机械加工及安装精度的影响,主要对壳体电容的结构进行计算分析,对测压器进行了动态校准,验证了该设计方案是可行的。