基于CNTs/PDMS介电层的柔性压力传感特性研究

提出一种基于MEMS工艺的柔性压力传感器制备方法.采用MEMS工艺制备柔性压力传感器模板,结合纳米压印技术、射频磁控溅射技术和PDMS软光刻工艺在PDMS柔性基底上制备了具有"V"型阵列微结构的Ag薄膜平行板电极,基于碳纳米管(CNTs)/PDMS聚合物的压电容特性,制备出电容式柔性压力传感器.针对不同尺寸的压力传感器进行对比测试,本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到3.98% kPa-1,具有良好的重复性,在智能穿戴和电子皮肤等方面有着广阔的应用前景.     

阵列式MEMS惯性传感器及噪声抑制研究

针对惯导系统中MEMS惯性传感器随机噪声较大的问题,本文利用MEMS惯性传感器体积小的特点,采用32个消 费级MEMS惯性传感器,组成惯性传感器阵列,设计了阵列形式的MEMS惯性传感器测量单元。通过对阵列传感器建模与分析,将32个惯性传感器数据进行数据融合,以此降低消费级MEMS惯性传感器的随机噪声误差与零偏不稳定性。最后利用Allan方差分析了惯性传感器的噪声特性。实验结果表明,在静态状况下,阵列式MEMS惯性传感器有效的抑制了惯性传感器的随机误差,提高了惯性传感器的精度。     

一种柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法

介绍了一种可安装在曲面上,对三维力进行检测的柔性三维力触觉传感器阵列的实现方法.首先采用MEMS技术制备三维力触觉传感器阵列,再将多个三维力触觉传感器单元分别通过倒装焊技术集成在已加工好的柔性电路板基底上,实现了传感器与信号处理电路的互连和传感器阵列(4×4)的柔性化.采用信号选通的多路信号采集方法简化了传感器阵列的信号处理电路.测试结果表明,柔性触觉传感器阵列可弯曲变形90°以上,检测三维力的分辨率达到0.1 N.     

MEMS压力传感器批量组装设备的研制

针对当前MEMS产业化推进过程中的小批量的发展现状,研究面向批量组装的MEMS微操作实用化系统具有重要实际价值.针对MEMS高温压力传感器产业化发展过程中的批量化键合工艺需求,从分析压力传感器键合工艺入手,研究批量组装关键技术,最后进行系统集成研制MEMS压力传感器批量组装设备.批量组装实验表明该系统可实现典型MEMS传感器批量组装,对MEMS产业化发展具有重要意义.     

MEMS压力传感器阵列数据高速传输总线设计

针对智能化网络化传感器与蒙皮式传感器阵列交叉和发展的趋势．将柔性封装技术与智能结构相结合．针对飞行器风洞实验过程中测试数据复杂并且无法进行实际飞行实验的现状．设计一种新型的MEMS压力传感器阵列数据高速传输总线。并对其进行加工、校准,最后将其应用在实际的气动参数测试系统中。     

基于Fabry-Perot腔阵列光谱传感器的集成化研究

提出了一种微型集成化光谱传感器,其结构包括不同腔长的Fabry-Perot腔阵列、光电探测器阵列、读出电路几部分.一个光谱探测单元包括一个Fabry-Perot腔和其下的光电探测器,各Fabry-Perot腔腔长的不同,可实现对不同波长的检测.该光谱传感器无可动部件,结构性能稳定,用CMOS工艺和MEMS工艺实现一体化集成,制作体积为mm量级.文章中将详细阐述该传感器的各部分结构设计和工艺实现等问题.     

一种新型CMOS电容式绝对压力传感器的设计

提出了一种新型的采用标准CMOS工艺结合MEMS后处理工艺加工的电容式绝对压力传感器.传感器结构部分是由导体/介质层/导体组成的可变电容器.电容的上下极板分别为CMOS工艺中的多晶硅栅和n阱硅,中间介质层为栅氧化层.在CMOS工艺加工完之后,利用选择性的体硅腐蚀、pn结自停止腐蚀以及阳极键合等MEMS后处理工艺来得到传感器结构.与传统的电容式压力传感器相比,这种结构具有更大的初始固有电容,这样可以抑制寄生电容的影响,从而简化检测电路的设计.文中,应用多层膜理论模型分析了传感器的结构,并利用ANSYS有限元分析对模型进行了验证,并利用电容变化模型分析了传感器的灵敏度.对于边长为800 μm的敏感方膜,初始电容值为1 104pF,传感器灵敏度为46 fF/hPa.同时,本文给出了传感器的电容检测电路的设计.     

血压计用MEMS压力传感器设计与制造

针对微机电系统(MEMS)压力传感器灵敏度及线性度较难兼顾的问题,设计了一种可应用于电子血压计量程为40 kPa的MEMS压力传感器.首先基于硅压阻式MEMS压力传感器的工作原理,使用COMSOL Mutilphysics软件对传感器结构进行仿真设计,根据理论计算各结构尺寸,得到可获得最高输出灵敏度以及最小非线性的电阻...     

柔性压力传感阵列弯曲应变与温变联合补偿方法

围绕柔性压力传感器阵列在弯曲且温度变化的物体表面进行压力测量时会表现出复杂的压力特性,提出了基于深度相机与红外相机的传感器联合补偿装置,介绍了联合补偿装置获取各传感单元补偿参考量与计算真实压力值的方法。采用COMSOL软件对柔性压力传感器阵列进行仿真建模,搭建了各传感单元弯曲应变量各不相同的仿真场景,生成了弯曲应变与温变联合补偿模型的样本集。构建了基于BP神经网络的柔性压力传感器阵列弯曲应变与温变联合补偿模型,经计算验证,压力补偿值与真实值之间的相对误差百分比控制在0.4%以内,补偿效果明显,满足了各传感单元弯曲应变情况不同需要实现精准补偿的需求,对于柔性压力传感器阵列的实际应用具有借鉴作用。     

电磁激励谐振式MEMS压力传感器闭环控制研究

在谐振器动力学分析的基础上,系统地比较了谐振式压力传感器检测速度谐振频率和检测位移谐振频率的优缺点.设计出一种零相移的电磁激励谐振式MEMS压力传感器闭环控制系统,该系统利用检测速度谐振频率提高传感器的信号检测稳定性,并且控制电路无需移相环节即可保证传感器在工作频率范围内实现稳定可靠的闭环自激.实验结果表明,采用该闭环控制系统的传感器具有较高的稳定性,传感器长时漂移低于0.025%F.S.,在10 hPa～1 050 hPa范围内非线性度为0.06%.     

基于永磁薄膜的MEMS磁传感器设计与制作

提出了一种基于永磁薄膜的新型MEMS磁传感器,磁传感器由MEMS扭摆、CoNiMnP永磁薄膜和差分检测电容等部分组成。分析了磁传感器的磁敏感原理和电容检测原理,提出了器件的结构参数并对器件进行了模态仿真。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS磁传感器样品,并进行了测试。测试结果表明:得到的MEMS磁传感器的电容灵敏度可达到27.7 fF/mT,且具有良好的线性度。根据现有的微小电容检测技术,传感器的磁场分辨率可达到36 nT。     

MEMS矢量水听器阵列信号处理研究

MEMS矢量水听器是一种新型的水声传感器,对这种传感器的原理进行了简要介绍。为了验证该MEMS矢量水听器阵列的目标估计性能,进行了矢量阵的深海实验研究,选取了MUSIC算法应用于该MEMS矢量阵。实验结果表明:在复杂海洋环境中,该MEMS矢量阵能够实现对目标的方位估计和水下运动目标的航迹跟踪,从而验证了该MEMS矢量水听器成阵的可行性,为工程化应用奠定了基础。     

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。     

阵列式MEMS仿生矢量振动传感器研究

针对在同一个物理测试过程中,往往会遇到很多所需测量振动信号的大小和频率在大范围内变化,而一个振动传感器很难满足测试要求的情况,提出了一种四单元集成阵列式仿生矢量振动传感器,4个微结构传感器量程分别为:10,100,500,1 000 gn。在分析敏感结构数学模型的基础上,用ANSYS软件对阵列敏感元件进行仿真,最后对加工好的传感器进行了相关的测试。测试结果表明:该阵列式振动传感器在二维方向的灵敏度高,线性度好,输出稳定性好。量程为100 gn传感器x向灵敏度为2.6134 mV/gn,线性度为0.99991,y向灵敏度为2.5563 mV/gn,线性度为0.99968。     

微型柔性剪切应力传感器的制作研究

利用微机电系统(MEMS)技术,制作了一种新型传感器阵列。首先,在刚性衬底上制作了一种8×8切应力传感器阵列,然后,利用硅岛阵列技术制作了一种柔性结构。试验结果表明:所制作的柔性传感器阵列经多次弯扭循环后,电阻值基本没有变化,柔性传感器在经过弯扭3300次后,传感器本身的柔性材料并没有断。     

MEMS压力传感器在义齿力学性能研究中的应用

给出一种用于义齿压力测量的微型电容式传感器的研制工艺和封装测试。文中根据电容式压力传感器的原理,采用MEMS工艺,研制出微型传感器。在与义齿基托相同材料的作底基的树脂上挖一个边长为2mm平整的方形小坑,将传感器分布式埋植入底基,并用自制的施加压力的装置对传感器进行测试,从而检测出压力对口腔下方组织的作用力。测量结果表明,该传感器能够准备地测量出当牙齿咬合时,义齿基托所承受的力和力的分布。该传感器性能良好,具有比较稳定的输入与输出关系,适用于口腔恶劣环境下测量义齿对口腔下方组织作用力。     

基于MOEMS的微型数字太阳敏感器

结合CMOS APS图像传感器与MEMS工艺的优势,研制了一种适用于微纳卫星的两轴数字太阳敏感器,在保证测量精度的同时,减小了系统的体积与功耗.其光学系统由CMOS APS图像传感器和MEMS工艺制作的孔阵列结构光学引入器组成,提高了敏感器的分辨率,扩大了有效视场的范围.利用太阳模拟器对数字太阳敏感器进行了测试标定,结果表明,在120°圆锥全视场范围以内,1σ精度优于0.035°.