硅微加速度传感器过载能力的研究

过载能力是加速度传感器的重要参数之一，缺少过载能力是早期硅微机械－岛结构的加速度传感器未能实用的重要原因，本文采用微机械限位结构解决了梁－岛结构压阻式加速度传感器的抗过载能力，并对设计进行了优化，采用这种方法使量程在５０ｇｎ以下的器件具备了１０００ｇｎ以上的过载能力，达到了实用的要求，本文还对测量器件过载能力的落锤法所产生冲击加速度的规律和标定方法进行了研究，并建立了测试系统，对器件进行了冲击过载     

高灵敏压力传感器过载保护结构设计

采用微机电系统(MEMS)牺牲层技术制作的压力传感器具有芯片尺寸小,灵敏度高的优势,但同时也带来了提高过载能力的难题.为此,利用有限元法,对牺牲层结构压阻式压力传感器弹性膜片的应力分布进行了静态线性分析和非线性接触分析.通过这两种分析方法的结合,准确的模拟出过载状态下传感器的应力分布.在此基础上给出了压力传感器的一种结...     

基于SOI技术梁膜结合高过载压阻式加速度计研究

采用微型机械电子系统技术和集成电路工艺制作出了SOI技术高灵敏度的硅微固态压阻平膜芯片;通过动力学分析和有限元模拟,研制出了具有高过载保护功能的加速度传感器结构;通过玻璃粉烧结工艺将其键合在弹性梁的应力集中处,研制出量程为±2000 g、过载能力为30倍满量程的高过载梁膜结合压阻式加速度计.加速度计具有较高的测量灵敏度和精度,满量程输出为126.97 mV/2V,静态精度为0.86%FS.     

一种大量程压力传感器的结构优化设计与仿真分析

设计了一种大量程硅压阻式压力传感器,通过理论模型分析优化传感器结构尺寸,保证薄膜的线性变化和抗过载能力;并通过有限元建模分析可动薄膜位移及应力随压力变化关系,对结构进行优化设计;同时用有限元仿真验证理论分析的正确性.通过理论与仿真优化分析,提出了采用C型膜片一体化硅压阻式压力传感器结构,可动薄膜选用方膜边长为1000μm,厚度为50μm,实现0~2 MPa的压力测量.     

基于牺牲层技术的高过载压力传感器芯片

提出了一种基于牺牲层技术的高过载压力传感器芯片。这种传感器充分利用了多晶硅机械特性和多晶硅纳米膜的压阻特性优势,提高了传感器满量程输出和过载能力。利用有限元方法设计了仿真模型,通过对弹性膜片应力分布的静态分析和非线性接触分析,给出了提高这种压力传感器满量程输出和过载能力的设计方法。并试制了量程为2.5 MPa的传感器芯片样品。测试结果表明样品的过载压力超过7倍量程,5 V供电条件下,满量程输出达到362 m V。     

高量程加速度传感器的结构优化与仿真分析

在传统双边四梁结构的基础上,优化设计了一种高量程加速度传感器结构,量程为10 000 gn。理论上对其进行了应力分析,验证了结构的合理性,并通过有限元建模对传感器进行了静态结构分析,模态分析和抗过载能力分析。在恒压源供电条件下,传感器的固有频率大于50 kHz,灵敏度理论值为18.88μV/gn,抗过载能力为20000 gn。与传统结构相比,极大地提高了高量程加速度传感器的性能。     

硅微微压传感器研究进展

硅微压力传感器的主要研究方向之一是硅微微压传感器。分析了已经商业化的压阻式、电容式、谐振式三类典型的硅微压力传感器各自优缺点,回顾了它们的微压化进展,并在此基础上确定了硅微超微压传感器(0~100 Pa)的电容式结构形式。针对其研究过程中存在的主要难点,提出了双差动结构模型,即机械与电路部分均采用差动结构,对其研究前景做了展望。     

高g微加速度计的研究

针对侵彻过程中传感器过载失效的问题,提出了-种四边四梁结构的高g压阻加速度传感器.该结构采用硅玻键合技术控制质量块下底面到玻璃底盖的间距为5 μm,为系统提供空气阻尼使其处于最佳阻尼状态,同时玻璃底盖起到了过载保护作用,仿真分析表明该结构可承受200 000 g.的加速度载荷.最后对加工出的加速度计进行初步的测试,其灵敏度为4.5μV/g,线性度为3.1%.     

建筑物健康诊断两种风荷载传感器的设计与应用

介绍了建筑物风工程研究用的两种风荷载传感器. 种是采用MEMS技术的梁膜岛复合力敏结构压阻微差压敏感元件,用准齐平无应力微封装,适用于建筑物缩模风洞试验测试用的风荷载动态微型微压传感器.另一种是采用MEMS梁膜复合结构力敏芯片,考虑了减小雨水张力影响及冲击载荷伴生的振动影响及防雷保护而封装的复合风雨荷载,现场实测用的风...     

抗冲击耐高温微加速度传感器设计

设计了一种耐高温（400℃）、抗过载（20000gn）的SOI微加速度传感器的结构,介绍了传感器的制作工艺,并应用ANSYS软件对其进行了仿真,讨论了传感器的量程、抗冲击能力、灵敏度、横向灵敏度、线性度等各项指标,证明该微传感器满足了设计时所提出的要求。     

Silicon strain sensitive unijunction transistor with controlling p–n-junction

Theoretical studies of a silicon integral pressure transducer characteristics are made. The sensitive element of the transducer is a strain sensitive controlled unijunction transistor (SSCUJT) with controlling p–n-junction. The transistor has horizontal structure and could be considered as combination of p–n–p bipolar and n⁺–p–n⁺ unijunction transistors. The unijunction transistor is integrated in the planar side of the silicon square-shaped diaphragm with two rigid islands (the EE-type diaphragm). Using Green’s function formalism characteristics of the pressure transducer are investigated and the optimal topology of the sensitive element is determined. It has been shown that high sensitive pressure sensors with frequency output could be created on base of the unijunction transistors.     

温度对聚偏氟乙烯压力传感器灵敏度的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的热电效应对PVDF压力传感器的输出灵敏度影响较大。通过对研制的PVDF压力传感器灵敏度受温度影响的试验研究得出:传感器的灵敏度随温度增加而增大,两者关系是一条曲线;在-20～60℃范围内其热灵敏度漂移系数是个常数,其值为0.007619℃;利用室温时传感器校准得出的输出灵敏度,用公式可以计算出-20～60℃范围内任何温度时的灵敏度,从而实现了传感器灵敏度受热电效应影响的修正。     

发动机振动传感器的研制

阐述了手持式内置微型差动式电荷放大器和频率补偿电路一体化的发动机振动传感器。使用ispPAC可编程器件制作自适应频率补偿电路,展宽了频带,拓宽了手持式传感器的应用范围。实验表明:该传感器具有灵敏度高、测量范围宽、温度误差小等特点,该传感器已投入现场应用,使用效果良好。     

微机械梁一膜结构的压力传感器

本文提出了一种用于压阻压力传感器中的微机械梁膜结构.这种结构除有灵敏度高、线性好等优点外,还有其他优良性能,而工艺要求又较已有的各种结构为低.有限元素法的应力分析和实验结果证明了这种结构的优良性能.     

厚膜电容式压力传感器

介绍一种厚膜电容式压力传感器,它以陶瓷弹性体和盖板为电容的电极,电极材料为钯银导体,传感器包括压力敏感芯片和电容一电压转换电路,该芯片是由两块能牢固键合成一体的基板组成,基板材料为96％Al2O3陶瓷。传感器量程为0～200kPa,电容值20pF,非线性0．3％,工作温度一20～＋85℃,零点温漂d＼T-200pom／℃。具有易于批量生产、性能／价格比高等技术优势。     

一种大量程SOI压阻式压力传感器

对传统的SOI压阻式压力传感器进行了结构优化。目的是提高灵敏度,以满足在高温环境下大量程压力测量的实际需求。通过力学性能模拟,采用浅凸台结构来提高灵敏度和测量范围。分析并模拟了凸台厚度和形状对灵敏度的影响。得到了适合高温工作的掺杂浓度,压敏电阻的尺寸,金属引线的材料和布局。电阻放置在(σl-σt)最大的区域以保持灵敏度和线性度。采用U形电阻补偿在浅凸台制作过程中的工艺偏差对灵敏度的影响。有限元分析(FEA)表明,优化后的芯片结构可以测量10 MPa范围内的压力,灵敏度高达86.6 mV/(V·MPa),非线性误差在0.1％以下。和其他文献报道的大量程压力传感器相比,浅凸台芯片结构灵敏度和过载能力优异。     

叠加电桥检测的加速度传感器设计

基于压阻效应的叠加电桥检测法加速度传感器采用超对称"八悬臂梁—质量块"结构,构成惠斯通电桥的力敏电阻器布放在悬臂梁的两端,4个惠斯通电桥的输出电压叠加后作为传感器的最终输出,有效提高了加速度传感器的灵敏度。通过数学建模仿真分析验证了方案的可行性。性能测试结果表明:该加速度计的灵敏度为1.1381mV/gn,频响范围为0～1000Hz,灵敏度约为单电桥检测法和串联电桥检测法加速度传感器灵敏度的4倍。叠加电桥检测法为压阻式传感器提高灵敏度提供了一种新思路。     

基于压力补偿的高精度智能变送器的设计

为在不同大气压力环境下,精确测量热式差压传感器采集的差压信号,设计了基于压力补偿的高精度智能变送器.系统由热式差压传感器、压力补偿放大器模块、变送输出模块组成.给出了完整的系统低功耗设计框图,提出了一种在传统变送器基础上复合绝压传感器进行大气压力补偿的方法,实现了变送器的自校准功能.描述了压力补偿放大器模块和变送输出模...     

纳机电矢量水听器耐压结构设计

纳机电矢量水听器具有低频性能好,灵敏度高等性能优点,在深海探测领域具有巨大的应用潜力,为满足超深水工作的要求提出了绝缘托盘式新型封装结构,解决了纳机电矢量水听器的耐高静水压技术难题。首先,进行聚氨酯透声帽外围封装承压分析,理论论证聚氨酯基体树脂材料的极限耐静水压强度为42.3 MPa。然后,对MEMS芯片输出电压进行理论计算以及对其进行模态仿真,得出在高达20 MPa的静水压作用下,传感器的输出灵敏度基本无变化,而且工作频带有所拓宽。测试结果表明:改进封装的纳机电矢量水听器在高压20 MPa时,可以实时获得敲击信号;加压前后,该水听器在20 Hz~1 000 Hz工作频带内水听器的灵敏度和指向性基本一致。     

A wireless microsystem for the remote sensing of pressure, temperature, and relative humidity

This work presents a microsystem that utilizes inductive power and data transfer through a backscatter-modulated carrier and a transducer interface that monitors its environment through embedded capacitive transducers. Formed on a single chip, transducers for temperature, pressure, and relative humidity are realized using a silicon-on-glass process that combines anodic bonding and a silicon-gold eutectic to realize vacuum-sealed cavities with low-impedance (6 /spl Omega/) electrical feedthroughs. Temperature is sensed capacitively using a row of Si/Au bimorph beams that produce a sensitivity of 15 fF//spl deg/C from 20 to 100/spl deg/C. The absolute pressure sensors have a sensitivity of 15 fF/torr and a range from 500 to 1200 torr, while the relative humidity sensor responds with 39 fF/%RH from 20 to 95%RH. A relaxation oscillator implements low-power capacitance-to-frequency conversion on a second chip with a sensitivity of 750 Hz/pF at 10 kHz, forming a 341 /spl mu/W transducer interface. The system is remotely powered by a 3-MHz carrier and has a volume of 32 mm/sup 3/, including the hybrid antenna wound around the perimeter of the system.