基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的设计

给出了一种基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器的结构及工艺。为了准确地把握这种微电容式加速度传感器的力学和电学特性,仔细地建立了它的力学模型。在此基础上,详细分析了它的动态特性———模态。并用有限元的方法分析和计算了微电容式加速度传感器的加速度与电容信号的非线性输入输出关系,并结合实测参数验证了模型的有效性。最后提出了一种详细的有效的基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的结构以及加工工艺流程。基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器具有结构简单、工作可靠和工作范围大的特点。根据这套方法,可以比较方便地设计并加工不同测量要求的加速度计。     

基于MEMS的微位移传感器及其应用研究

对一种基于MEMS探针进行开发,以实现微纳米尺度下的几何量测量。该探针是静电梳齿型结构,含有定齿和连接有主梁的动齿。主梁顶端的探针能够感知样品表面形貌而引起梳齿间位移,梳齿间位移能够带来梳齿间电容的变化。设计了测头的电容信号检测电路。搭建测试系统,利用该系统进行进针实验,标定测头的灵敏度为2.323nm/mV,实验表明测头的非线性误差小于0.22%。利用该测头作为SPM测头,搭建小型SPM系统,对108nm台阶高度的光栅结构进行了扫描。     

Design and sensitivity analysis of capacitive MEMS pressure sensor for blood pressure measurement

Microsystem Technologies - This paper presents the design and simulation of a MEMS based clamped capacitive pressure sensor for blood pressure measurement. Normally, Blood pressure for human beings...     

A micro PDMS flow sensor based on time-of-flight measurement for conductive liquid

Transdermal extraction of interstitial fluid (ISF) offers an attractive method for non-invasive blood glucose monitoring. In order to calculate blood glucose concentration accurately, precise volume measurement of transdermally extracted ISF is required due to human skin’s varying permeability. In this paper, we presented a novel flow sensor fabricated from polydimethylsiloxane (PDMS), designed to measure the volume of conductive liquid. The flow sensor consists of two pairs of metal electrodes, which are fabricated in the PDMS channel. The volume of liquid is measured utilizing the time-of-flight of the two electrode pairs’ resistance while the liquid is flowing through the flow sensor. 1–14 μL normal saline solution was measured, the flow sensor measured volumes correlate very well (R ² = 0.9996 and R ² = 0.9975 for vacuum pump and syringe pump situations respectively) with the actual volumes. And the coefficient of variation for 10 times 10 μL normal saline solution measurement is 0.0077 (vacuum pump) and 0.0381 (syringe pump), respectively. The demonstrated flow sensor provides excellent functionality for conductive liquid.     

一种MEMS高g_n值加速度传感器的结构设计与仿真

高gn值加速度传感器在侵彻武器等领域受到广泛应用,对量程、灵敏度、固有频率等指标也提出了更高的要求。设计了一种MEMS高gn值加速度传感器,在传统梁—岛结构加速度传感器的基础上进行了改进,采用主微梁互补结构在提高固有频率、量程的同时,提高了灵敏度。在梁的末端提出了新式的延伸梁结构设计,大大减小了集中应力的现象,提高了结构的抗过载能力。利用ANSYS有限元分析软件,对该加速度传感器进行了静态、模态和瞬态分析。经仿真验证,该MEMS高gn值加速度传感器的各项指标均满足要求,具有明显的优越性。     

一种高性能MEMS气体流量传感器设计

使用MEMS技术研制出一种高灵敏度热温差式流量传感器。器件采用热隔离性能良好的衬底挖空结构,且热敏电阻器与热源距离可调,保证了系统的灵敏度和响应速度。同时热敏电阻器、加热电阻器与电桥电阻器集成在传感器片内,提高了系统的稳定性。实验表明:合适的电阻器间距可以获得较高的灵敏度,而在0~20 mL/min的量程范围内系统线性度较好,因此,在生化检测、医疗等领域具有良好的推广前景。     

基于MEMS传感器的水汽测量系统

提出一种基于MEMS技术的电容式传感器,结合ARM Cortex-M3嵌入式处理器搭建电容式水汽测量系统的测控系统,以实现大气环境中的高精度湿度测量。为提高测量精度和分辨率,利用24 bitΣ-Δ数模转换器测量露点和温度。通过PID控制算法对半导体制冷器进行控制,使贴有MEMS露点传感器和温度传感器的制冷器冷端表面温度降低。当MEMS露点传感器表面温度低于露点时,其表面会产生露珠,引起MEMS电容增大。MEMS露点传感器电容值可以通过24 bitΣ-Δ电容数字转换器测量。通过Goff-Gratch方程和露点湿度转换关系,可计算出到大气湿度。测量结果表明,该系统的露点测量精度可达约±0.2℃。     

基于MEMS的微型飞行器姿态测量系统

利用三轴加速度计和三轴磁强计,设计了基于MEMS技术的微型飞行器姿态测量系统。系统采用C8051F单片机进行各传感器的数据采集,通过串口通信将采集的信息发送到上位机,用四元数解算算法进行数据融合和姿态解算,将俯仰角,横滚角、航向角等信息在上位机界面上显示出来。     

基于MEMS技术热温差式流量传感器的设计与标定

设计了一种基于微机电系统(MEMS)技术热温差式流量传感器并对传感器进行了标定。通过MEMS技术加工制作出流量传感器。芯片结构包括中间热源电阻器、上下游测温电阻器及环境电阻器。热源电阻器和上下游测温电阻器悬空布置,热源的工作模式为恒温差。流量值通过设计的硬件检测系统处理,通过串口传输至上位机,上位机上通过MATLAB对控制系统输出的数字量进行拟合标定。经过测试,设计的传感器标定后输出特性良好,能够应用于工业领域的流量测量。     

微型氢气传感器的结构设计与仿真分析

基于金属氧化物半导体气体传感器的工作机理,提出了一种微型氢气传感器结构设计。针对几个主要设计参数,利用有限元分析软件ANSYS对这种结构进行了热分析。通过分析和比较,完成了对微型氢气传感器结构的优化设计,并对优化后的传感器进行了瞬态分析。分析结果表明:所设计的传感器结构符合设计要求。     

基于MEMS三相栅式位移传感器信号调理电路设计

根据基于微机电系统(MEMS)的三相栅式位移传感器测量原理和输出信号特点,设计了一种信号调理电路。该电路主要由差分前置放大电路、带通有源滤波器和波形变换电路组成。波形变换电路设计采用了非线性放大方法来提高信噪比和检测灵敏度。以此信号调理电路搭建的位移测量系统读数稳定性达到1″,表明该电路稳定性达到测量要求。     

基于MEMS微触觉测头和纳米测量机的特征尺寸测量

针对微小结构几何量测量的需求,通过集成MEMS微触觉测头和纳米测量机构建了高精度的测量系统.在验证测头性能的基础上,完成了一系列判断测头测量分辨力和精度的实验,在轴向、同向横向、异向横向三个方向测量的标准偏差分别为41.755 2 nm,6.05 μm,6.16μm,同时,在扫描实验中进程回程扫描差值的标准偏差为23.088 nm.     

热隔离式MEMS气体质量流量传感器设计

研制了一种热隔离式微机电系统（ MEMS）气体质量流量传感器。加热电阻器和上下游测温电阻器采用热隔离悬梁式结构,间隔240μm。对恒温差电路的设计要点进行了分析并制作了系统电路。测试拟合了传感器输出电压随气体流量的关系曲线,并对传感器进行了标定。测试结果表明：在0～20 L/min的流量范围内,传感器响应速度快,灵敏度高,输出信号平滑,适合于工业及医疗等领域。     

Design and analysis of MEMS based piezoelectric micro pump integrated with micro needle

Microsystem Technologies - This paper presents the design and simulation of piezoelectric micro pump integrated with micro needle. The proposed micro pump adopted rectangular piezoelectric vibrator...     

基于MEMS传感器的车载微惯性测量单元设计

为了感知汽车姿态,利用MEMS传感器自主设计了一种车载微惯性测量单元(MIMU),详细介绍了三轴MEMS加速度计、三轴MEMS陀螺和正六面体的设计。该单元具有成本低、精度高、体积小,且便于标定等优点,可以方便地运用到汽车姿态实时监测系统中。给出了单元的标定方法,分析了其误差来源,建立误差模型以及自主设计了标定系统。实验结果表明:该单元能有效地消除信号干扰,具有满意的精度要求,可对运用该单元进行汽车姿态监测等提供理论研究与工程应用参考。     

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。     

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.     

Research and fabrication of hot-film flow sensor chip based on MEMS

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3 μm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.     

一种基于MEMS传感器基准电流源设计

基于微机电系统传感器工作原理,提出了一种应用于MEMS传感器系统的低温度系数和高电源抑制比基准电流源设计方案。在研究传统Widlar型基准电流源结构基础上,运用BJT小信号模型分析,得出通过增大反馈环路增益来提高PSRR的结论。