MEMS薄膜热流传感器研制

基于微加工技术设计制备了一种微机电系统(MEMS)薄膜热流传感器。采用COMSOL软件,对不同结构参数MEMS薄膜热流计进行仿真模拟,通过对仿真结果对比和分析,优化热流传感器的设计参数。根据优化的设计参数利用MEMS工艺制备薄膜热流计。搭建了标定系统,对所制备的MEMS薄膜热流计进行性能测试和标定。实验结果表明:薄膜热流计的电压输出响应曲线的变化趋势和仿真结果一致,此外,薄膜热流计的输出电压和热流密度呈良好的线性关系。     

基于MEMS传感器的三维鼠标设计与实现

许多应用场合如床上、长途汽车座位上没有桌面存在,此时传统的光电鼠标就不方便应用。针对该问题,提出一种基于微机电系统惯性传感器的鼠标设计方法,利用传感器倾斜角和方位角测量特性控制鼠标在三维空间中自由运动,并在Windows平台上做了测试。结果表明,该设计方法可以部分消除噪声对MEMS加速度传感器测量值的影响,从而提高测量准确性。     

谐振式MEMS磁传感器数字锁相放大器设计

介绍了一种用于谐振式微机电系统(MEMS)磁传感器输出信号检测的数字锁相放大器。通过分析MEMS磁传感器的工作原理和输出信号特征,并根据相干解调原理,设计了数字锁相放大器,其中包括信号通道、参考通道和数字式相干解调器的设计。在数字式相干解调器的设计中,通过正交解调法来消除相位差对磁传感器灵敏度的影响,利用带通采样和降采样来降低硬件要求。将数字锁相放大器应用于磁传感器,顺利实现了对磁传感器输出信号的解调。测试结果具有良好线性度,其非线性度为0. 46%。     

基于MEMS传感器的虚拟射击系统的枪支设计

实弹射击系统是一种行之有效、可以直观真实地反映操作手射击水平的训练和考核系统,但也有保障条件高、成本昂贵、改造困难、难以进行复杂条件下的训练考核等缺点,为了解决现有的虚拟射击系统中光学模拟枪逼真度不高的问题,采用微机电系统传感器和软件技术设计了一种新的枪支模型.根据仿真枪支上安装的磁场传感器和加速度传感器测量值算出子弹的初始状态,结合弹道方程对子弹在三维空间中的运行轨迹进行计算,最后利用虚拟目标简化和场景分割方法设计算法对子弹命中进行实时判定.改进模型实时性好、易于实现、逼真度高,具有一定的商业应用推广价值.     

镍钴薄膜磁敏传感器的研究

介绍了一种新型的 三端镍钴薄膜磁敏传感器的设计、制造及工作原理，并给出了该传感器性能指标。     

基于偏磁薄膜矫正的直流光学电流传感器设计

针对高压输电中直流的检测,提出一种基于偏磁薄膜矫正的直流光学电流传感器.偏磁薄膜固定磁场在石榴石材料中的方向提高了传感器测量精度,采用偏振计直接检测偏振角的方法消除了偏振面预偏角度误差对测量系统的影响.对传感器实现直流检测进行理论分析,设计了传感器的光路结构,并使用传感器进行直流检测实验.结果表明：该传感器能兼顾灵敏度和测量范围的需要且测量输出线性度高,线性拟合度为0.999 53,多次测量重复性好,误差小于0.4％.     

谐振式MEMS磁传感器接口电路设计

介绍了一种谐振式微系统（MEMS）磁传感器的接口电路,电路由驱动电路和信号检测处理电路组成。驱动电路采用直接数字频率合成器（DDS）产生磁传感器驱动信号,同时为检测电路提供同步信号;信号检测处理电路对磁传感器输出信号和 DDS 产生的同步信号进行同步解调,最终得到所需的磁场信号。最后对电路的性能和测试结果进行分析和总结。     

基于三维感应线圈的新型MEMS电流传感器

基于三维感应线圈,研制了一种新型微机电系统(MEMS)电流传感器。传感器以玻璃为衬底,以聚酰亚胺为支撑和绝缘材料,通过溅射、光刻、电镀、抛光等微加工工艺在玻璃衬底上制作出三维感应线圈。传感器具有功耗低、线性度好、质量轻和结构简单等优点,通过U型装置固定在传输导线表面,安装方便。实验测试结果表明:电流传感器两端输出的电压信号与传输线路中的电流成线性关系,线性度为0. 58%。     

MEMS应变式结冰传感器设计与制作

提出了一种MEMS应变式结冰传感器.传感器基于结冰造成薄膜刚度改变的原理,采用惠斯通电桥结构检测结冰薄膜上应变电阻的变化,感知结冰信号.传感器利用惠斯通电桥自身结构及外加温度补偿电路,可有效地抑制输出信号的温漂.通过理论分析和有限元仿真,分析了器件的敏感机理,并对结构参数进行计算.采用与IC工艺兼容的体硅MEMS工艺完...     

基于MEMS工艺的热膜式流量传感器芯片的研制

基于托马斯(Thomas)流量计原理,研制了热膜式流量传感器芯片。该敏感元件采用MEMS工艺,制作出了3μm厚度的带固支边的敏感膜结构,在膜上设计有一只加热电阻器和一组微型热敏电阻器。通过工艺研究,解决了膜上Pt电阻与基底的热匹配问题,并将该芯片应用于汽车进气流量传感器研制中。测试结果表明:使用该芯片流量传感器的测量准确度为1%FS,满足发动机系统使用要求。     

基于MEMS实现SOI压力传感器工艺研究

应用压组效应原理制作硅氧化物绝缘体（SOI）压力传感器,具有耐高温、抗辐射、稳定性好等优点,本文说明了SOI在微电子机械系统（MEMS）技术上的实现优势,并对压力传感器SOI结构的实现工艺进行了探索性试验,完成了SOI压力传感器的设计和封装,在强调了压力传感器的测试方法的同时,对所设计的样品进行了测试。     

两种结构MEMS磁场传感器的研究

研究了两种结构的谐振式磁场传感器,检测在磁场作用下梁的振动幅度,来实现磁场的测量。首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模型,对振动幅度进行了仿真。该MEMS磁场传感器采用标准的CMOS工艺加上后处理来实现。最后用多普勒仪对传感器的振动幅度进行测试,实验结果与理论分析一致,并对两种传感器性能进行比较。所研究的两种传感器结构简单,测试方便,可用于对mT级的磁场进行测试。     

MEMS中永磁材料的微细加工技术研究进展

概述了永磁材料在微机电系统(MEMS)中集成制造方法的研究进展,总结了当前用于制造永磁薄膜的电沉积、溅射、脉冲激光沉积(PLD)和粘结磁体微图形化等4种主要加工技术的优缺点和研究现状,并对未来的发展方向提出了一些观点.     

MEMS粗真空传感器研制

设计了硅基MEMS粗真空传感器及其工艺流程,分析了 MEMS粗真空传感器的工作原理和过程,制作了MEMS粗真空传感器,并对其真空敏感特性和温度交叉敏感特性进行了实验研究.研究结果表明:采用恒压源供电时,制作的MEMS真空传感器灵敏度高达0.55μV/Pa,同时,具有很好的线性度和重复性.     

现代军用MEMS惯性传感器技术进展

现代化军事需求小型惯性传感器。技术已成熟的惯性导航和制导系统包括机械陀螺、环形激光陀螺(RLGs)、光纤陀螺(FOGs)以及半球共振陀螺(HRGs)。现在主要用于军事的还有微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速计。采用光子晶体光纤(PCFs)的干涉光纤陀螺(IFOGs),即PC—IFOGs。重点阐述MEMS/集成光(IO)波导惯性传感器技术进展。分析小型陀螺仪和加速计技术发展前景及在未来快速反应,精确打击中的作用。     

A trapezoidal cantilever density sensor based on MEMS technology

A trapezoidal cantilever density sensor is developed based on micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology. The sensor measures fluid density through the relationship between the density and the resonant frequency of the cantilever immersed in the fluid. To improve the sensitivity of the sensor, the modal and harmonic response analyses of trapezoidal and rectangular cantilevers are simulated by ANSYS software. The higher the resonant frequency of the cantilever immersed in the fluid, the higher the sensitivity of the sensor; the higher the resonant strain value, the easier the detection of the output signal of the sensor. Based on the results of simulation, the trapezoidal cantilever is selected to measure the densities of dimethyl silicone and toluene at the temperature ranges of 30 to 55 °C and 26 to 34 °C, respectively. Experimental results show that the trapezoidal cantilever density sensor has a good performance.     

基于MEMS工艺的压阻式湿度传感器的设计制作

提出用硅-硅直接键合的SOI片制作压阻式湿度传感器.它是利用涂覆在硅膜上聚酰亚胺膜吸湿发生膨胀,导致双膜结构发生弯曲产生应力的原理进行工作的.为了确定传感器结构、优化尺寸,采用ANSYS软件进行了模拟计算、设计了MEMS湿度传感器的制造工艺,对制作的微湿度传感器进行了测试,其灵敏度为0.21 mV%RH,最大湿滞为8%RH.     

一种基于磁传感器的MEMS陀螺标定方法

根据微型航姿测量系统各传感器的特点,研究出了一种基于磁传感器输出的MEMS陀螺标定方法,并根据MEMS陀螺误差参数模型设计相应的补偿算法,分别对MEMS陀螺的零偏和标度因数误差进行了补偿。与传统标定方法相比,该方法实现简单,适用于现场标定。实验结果表明,该标定方法能够有效地提高MEMS陀螺测量精度,补偿后陀螺在静态条件下2分钟内,俯仰角漂移小于0.035°,倾斜角漂移小于0.15°,航向角的漂移小于0.2°。当陀螺三轴均有角速率输入时,在角速度小于25°/s情况下误差都能保持在±2°以内。     

MEMS执行机构在微小力传感器量值溯源中的应用

对一种基于微电子机械系统（MEMS）执行器结构的非接触式三维微小力装置测量原理、装置结构、标定方法、力学特性及使用方法等进行分析。结果表明：该装置可产生空间任意方向微小力,实现空间非竖直方向微小力传感器量值溯源;利用该装置对微小力传感器进行量值溯源时,能大幅减小极板间距离测量与控制不确定度对输出微小力影响,装置无需配备复杂昂贵的位移控制与测量辅助装置便可达较高精度。对简化微小力传感器量值溯源装置结构具有较大实际意义。     

AlN陶瓷微热板MEMS传感器阵列设计与工艺实现

针对陶瓷基微热板MEMS器件难以微加工,器件表面加热Pt膜使用普通正性光刻胶难以实现光刻剥离的工艺难点问题,提出了激光微加工和柔性机械剥离相结合的微加工方法。以AlN陶瓷为衬底基片,采用激光微加工技术实现热隔离刻蚀体加工,刻蚀梁宽可达0.2 mm。采用柔性机械剥离工艺制备方法解决普通正性光刻胶形成倒梯形凹槽Pt膜难实现图形化问题,可在复杂表面特性的陶瓷基衬底上实现Pt膜剥离线宽10μm。同时利用有限元法进行传感器阵列设计和热结构仿真,验证设计工艺的可行性。