硅基力敏传感器及其工业应用（上）

一 硅基力敏传感器的现状 硅基力敏传感器是指以硅（单晶或多晶）材料为基础，利用MEMS工艺，其特性参数受外力或应力变化而明显变化的敏感元件制成的传感器。这里的力包括重力、拉力、压力、力矩、压强等物理量。力敏传感器包括力、压力、差压、液位传感器等。     

高温压力传感器用多晶硅-AlN-硅单晶基片

论述纳米多晶硅-氮化铝隔膜-硅单晶衬底基片的研制.此基片可供制造高温力学量传感器.其要点是在力敏电阻条与硅弹性膜之间利用AlN进行绝缘隔离.AlN与硅的热膨胀系数接近,附着力高,耐击穿性好.又具有高化学稳定性,高热导率,对于压力传感器的电桥散热特别有利,可解决压力传感器启动时的零点时漂.由于无P-N结,力敏电阻无反向漏电,因此用此基片制造的力学量传感器的特性好（零点电漂移及热漂移小、非线性小）.力敏电阻条由纳米多晶硅构成.利用在600℃退火Al诱导晶化能使溅射得到的非晶硅转化成纳米多晶硅.     

国家自然科学基金资助项目成果简介

项目名称:基于软磁多层膜交流阻抗效应的新型力敏传感器研究项目批准号:50275096项目负责人:周勇所在单位:上海交通大学研究内容:应力阻抗效应是指软磁材料的交流阻抗在外力的作用下发生显著变化的现象,利用应力阻抗效应可制作各种高灵敏度、响应速度快的新型力敏传感器,如压力传感器、加速度传感器等,在自动控制、汽车电子、航空航天和机器人技术等领域中有巨大的应用前景。本项目采用磁控溅射制备了软磁FeSiB薄膜和FeCuNbCrSiB薄膜,研究了薄膜的制备工     

耐高温压阻式压力传感器研究与进展

传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个P型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式，采用PN结隔离，高温压阻式压力传感器取消了PlN结隔离，与半导体集成电路平面工艺兼容，符合传感器的发展方向。根据力敏材料的分类，分别介绍了多晶硅中高温压力传感器、SiC高温压力传感器和单晶硅SOI（silicon on insulator）高温压力传感器的基本工作原理和国内外的发展现状，重点论述了BESOI（bonding and etch-backSOI）、SMARTCUT和SIMOX（separation by implanted oxygen）技术的SOI晶片加工工艺。以及由此晶片微机械加工成的芯片封装的高温微型压力传感器部分特性，对此领域的发展作了展望。     

压力传感器的封接原理和工艺

本文介绍了压力传感器的力敏元件膜片和基座之间的各种封接原理和工艺,对传感器的研制和生产真有一定的参考作用。     

基于石墨烯压力传感器的能带理论研究

石墨烯作为力敏膜片已被广泛应用于压力传感器中,但石墨烯压力传感器理论模型尚未完善,极大地制约了石墨烯压力传感器的设计及制作.石墨烯压力传感器压阻效应是外部压力引起石墨烯电阻变化的现象,外界压力作用于石墨烯压力传感器时,石墨烯产生应变从而使石墨烯能带结构发生改变,产生带隙,影响费米能级以及费米速度.利用密度泛函理论及第一...     

智能刚度测量仪

本文介绍了高精度光栅位移传感器，经过对光栅输出的电信号的电路和软件细分等处理后，智能光栅传感器的测量范围２０ｍｍ，分辨率１μｍ、由位移传感器、压力传感器和测试台组成智能波纹管刚度测量仪系统。在测量系统中对由压力产生的位移误差以及压力的非线性误差进行误差补偿，提高测量精度一个数量级别，最后测量精度为２‰。刚度测量仪可以自动测量波纹管，测量时间１０秒／件，最后由打印机直接打印出所测量刚度、压力、位移的数值。     

声表面波力敏传感器的研究

本文分析了声表面波（ｓｕｒｆａｃｅａｃｏｕｓｔｉｃｗａｖｅ简称ＳＡＷ）力敏传感器加载后，频率稳定性变差的原因。在此基础上，设计了一种新型的采用等应力加载的力敏传感器，计算了该传感器的灵敏度，并给出了该传感器的频漂实验和力—频特性实验结果，为传感器的实际应用打下了基础。     

计算机控制的圆度测量仪

介绍一种基于计算机控制的圆度测量仪 ,该测量仪由测量工作台、位移传感器、ADLINKPCI91 1 4HG数据采集卡、计算机以及控制和误差评定软件组成 ,论述该仪器的软、硬件组成和工作原理 ,并提出在圆度测量中引入虚拟仪器的概念。     

化工行业用敏感器件市场分析

化工行业专业繁多,据对一些石化厂、化肥厂、有机合成厂、染料厂、炼油厂等单位的调查,所用传感器有数十种,11类敏感元器件被使都用。其中用量最大的是力敏、热敏、磁敏和气敏四类。 石化厂所用的压力传感器主要有衡器、管道压力、流量、液压、压差等,对传感器精度之要求一般为0.01％,系统精度要求则为     

一种使用改进力敏差放的压力传感器设计

设计了一种使用力敏差分放大器作为力敏元件的压力传感器.通过将差分放大器的输入对管和负载对管同时放在应力膜片上,可以在不增加电路面积、功耗与复杂度的情况下进一步增加传感器的灵敏度.     

基于MSC1210的悬臂梁式厚膜力敏传感器的研制

介绍了一种新型悬臂梁式的厚膜力敏传感器的研制,并基于高性能的MSC1210单片机的数据采集.实验证明,该力敏传感器的非线性、迟滞均不超过0.4%的指标,零点温漂为0.03%(-10℃～ 45 ℃、24 g),灵敏度为2.2 mV/V(24 g).此外,由于该力敏传感器输出为数字信号,因此它也可以与其他数字设备结合成一个功能更加强大的仪器,使厚膜力敏传感器得到更广泛的应用.     

一种新型三维表面形貌测量仪的研制及应用

介绍了一种新型的基于直线相位光栅干涉三维表面形貌测量仪,该测量仪具有高分辨率、大量程、低成本的特点.该三维表面形貌测量仪由基于直线相位衍射光栅干涉原理的微位移传感器、X-Y二维工作台、立柱、光电探测器以及信号处理电路、计算机及数据处理软件组成.该轮廓仪工作台的工作范围为50 mm×50 mm,最小步距为0.2μm,工作台计量系统的分辨率为0.05μm,微位移传感器理论垂直分辨率可达到0.12 nm,实际测量量程为2 mm,通过更换测杆可以达到6 mm的测量量程.     

DJDZ-Ⅰ型堵转转矩测量仪的研制

本文介绍了一种可用来称量电动机堵转转矩的测量仪的基本工作原理及组成的各个部分:传感器、运算放大器、A/D转换器、数字面板表。简述了其测量功能。克服现场测试中制动转矩对传感器造成的损害的不利因素,操作方便,读数直观,并不需要称量单位制间的相互换算,是这种测量仪的突出优点。     

MЭT-1数字压力测量仪

据民德《精密测量仪器》76年12期报导,苏联GOSSTANDART厂最近生产销售了一种1型数字式压力测量仪。这种仪器是应用黏贴有应变片的弹性测量传感器而制成的电子压力测量仪。由于压力负荷会引起测量传感器的弹性变形,从而也就改变了应变片的电阻值。这一电阻值的变化可用一个直流电桥来测量,并由数字伏特计显示出来。这种仪器备有下列两个不同的温度补偿的压力传感器:1.压力传感器:测量范围0～160MPa(1600KP/cm~2)2.压力传感器:     

DJDZ—I型堵转转矩测量仪的研制

本文介绍了一种可用来称量电动机堵转转矩的测量仪的基本工作原理及组成的各个部分：传感器、运算放大器、Ａ／Ｄ转换器、数字面板表。简述了其测量功能。克服现场测试中制动转矩对传感器造成的损害的不利因素，操作方便，读数直观，并不需要称量单位制间的相互换算，是这种测量仪的突出优点。     

热导式智能气体流量测量仪的研究与应用

研究开发一种新型热导式智能气体流量测量仪，对热导式传感器探头的关键问题──温度补偿进行探讨，建立相应的数学模型，并进行实际标定和测量实验。该仪器可对流体温度的变化进行实时精确的补偿。传感器探头体积很小，在测量过程中几乎无压力损失。     

硅锥场致发射力敏传感器的实验研究

本文介绍了硅锥阵列场致发射力敏传感器的基本原理和结构以及硅锥工艺,并对这种传感器的力敏相关参数的电特性进行了初步测试,获得了较为理想的结果。     

压电式轴上六维力传感器的研制

本文对现有的六维力传感器及其力敏元件进行分析和研究,研制了一种能准确测量轴上空间六维力的新型四支点压电石英并联式轴上六维力传感器.选择压电石英作为四支点六维力传感器的力敏元件,提出了两种不同的力敏元件空间布置方式,对其建立了数学模型和解耦计算,得到作用在轴上的空间六维力.分析了压电石英传感器测量轴上六维力产生偏差的原因,通过实验进行了验证,确定出压电石英六维力传感器的力敏元件相对合理的布置方式,为轴上六维力测量提供了参考依据.     

嵌入式γ射线石油含水、含气分析仪

在石油开采过程中要统计石油的产量，但由于石油中混有水和气等介质，只有精确地测量出石油中含水、含气量，才能精确地统计出石油的产量。介绍一种由单片机、γ射线传感器、流量传感器、压力和温度传感器构成的测量仪表。该仪表可统计、计算原油的产量，打印报表。