热激励硅基双梁谐振型压力传感器

针对热激励硅基谐振型压力传感器温度漂移严重的问题,提出了一种双梁硅基谐振型压力传感器结构,利用不测试压力的谐振梁感应温度对谐振梁的变化,并与测试压力的谐振梁相减,消除测试压力的谐振梁随温度变化的部分,补偿热激励硅基谐振型压力传感器的温度漂移.通过实验,研制出双梁结构的硅基谐振型压力传感器样品,初步测试结果显示,温度漂移的影响已降低到原来的1/30,大大提高了热激励硅基谐振型压力传感器的测试精度.     

热激励硅基谐振型压力传感器技术研究

提出一种以电阻发热实现梁激励的单梁硅基谐振型压力传感器结构。利用硅/硅键合、减薄抛光和IC工艺技术,开展硅基谐振型压力传感器技术的研究,解决了三维体加工与IC工艺兼容的关键技术问题,成功地研制出热激励硅基谐振型压力传感器样品。该器件在常压下测试,其品质因子Q值达到1362.5,证实了该谐振型压力传感器结构是可行的。这为研制硅基谐振型压力传感器提供了一种新的方法。     

热激励硅梁谐振器研究

作者利用微电子机械加工技术成功研制出用于高精度压力传感器的硅梁谐振器。采用热激励方式,测定了谐振梁的开环振动幅频特性:室温真空中谐振峰-3dB带宽1.2Hz,Q值大于33000。从理论和实验两方面讨论了低热激励功率条件下激励功率与谐振频率的线性关系,二者符合较好。     

热激励硅谐振梁压力传感器开环测试系统设计

设计了一个开环测试系统,利用锁相放大器能够对微弱信号进行有效检测的特点,采用交流激励、二倍频拾振的方法,实现了对热激励硅谐振梁压力传感器谐振输出的微弱信号的检测。该测试系统能够快速测得传感器的幅频特性曲线;通过处理,得到传感器的压力-频率特性。整个测试过程由程序控制实现。     

硅微传感器的热挠曲及谐振频率的计算

分析了硅微机械谐振式传感器在热激励下的挠曲及谐振频率变化 ,建立了相应的数学模型 ,并对热挠曲灵敏度进行了优化设计。同时通过算例和测试数据的对比 ,验证了谐振频率计算模型的正确性。     

电磁激励微谐振式传感器的设计与制作

利用微电子机械加工技术成功研制出电磁激励-电磁拾振硅谐振梁式压力传感器。传感器以"H"型双端固支梁为谐振器,采用差分检测结构。工艺制作采用体硅加工工艺,并且采用一种减小封装应力的结构完成压力传感器的真空密封及封装。利用锁相环微弱信号检测技术建立的开环频率特性测试系统及闭环自激测试系统测试了传感器的频率、压力特性等相关技术指标。谐振器在空气中的品质因素Q值大于1200;在真空中的Q值大于7000。压力满量程刻度为0～120kPa。差分输出的结果优于单个谐振梁的输出结果,差分输出结果的线性相关系数为0.9999,灵敏度为225.77Hz/kPa。     

电热激励硅谐振器件的研究

设计了悬臂梁结构电热激励、压阻拾取硅微机械谐振器件,分析了电热激励和压阻拾取的基本工作原理,设计了与Bipolar工艺兼容的器件制作工艺流程,并制作了器件样品.对真空中器件的幅频特性进行了实验研究,研究结果表明,在粗真空范围内,保持激励功率不变的情况下,微悬臂梁的振幅、谐振频率与真空度之间具有明显的依赖关系,可以用来设计、制作MEMS粗真空谐振式传感器.     

关于谐振式硅微结构压力传感器的综合研究

谐振式硅微结构压力传感器以其高精度和高稳定性成为多领域测试压力时的首选传感器。本文对近三十年间国内国外对谐振式硅微结构压力传感器的相关研究进行综述,简介其原理与类别,具体分析两种不同芯体的传感器的研究概况,并对芯体不同传感器的激励方式和检测方式进行对比,分析各自的特点,最后展望谐振式硅微结构压力传感器的发展前景。     

光激励微型硅谐振器研究

本文介绍了一种可以形成新型光纤传感器的微型硅谐振器，其基本原理是微型硅谐振器在调制光的光热作用下产生谐振，被测物理参数使谐振频率发生改变．文中给出了用单晶硅制作桥型微谐振器的方法，研究了微型谐振器在光激励下产生振动的机理．     

电热激励微谐振器及谐振式传感器

硅微谐振式传感器具有灵敏度和分辨率高、准数字信号输出、抗干扰能力强的优点,在精确测量领域具有独特的优势。其中,电热激励/压敏电阻拾振的微谐振器与工业IC技术兼容,可将敏感元件与信号调理电路集成在一块芯片上构成功能强大的智能传感器。着重论述了电热激励/压敏电阻拾振的硅微谐振器的几种典型结构及其制造技术,并在此基础上阐述了以该谐振器为敏感元件开发的质量流量、气体、压力、温度和接近传感器等多种谐振式传感器。     

AlN薄膜异质结构声波激发特性研究

该文分别开发了两种基于AlN压电材料和原子数分数为10%的Sc掺杂AlN压电材料的薄膜叠层异质谐振器。通过有限元仿真和实验对比分析了器件的频率温度性能和Sc掺杂对谐振器声激励的影响。结果表明,Sc掺杂可能会影响压电薄膜叠层谐振器所激励声波的谐振频率、机电耦合系数和对应的频率温度系数(TCF),且对所激励声波的正反谐振点的TCF影响不同。此研究在传感及滤波器件领域极具应用潜力。     

光激、光拾硅微机械谐振传感器的进展

从基本工作原理着手阐述了光激、光拾硅微机械谐振式传感器,评述了近年来在光激、光拾方式下工作的硅微机械谐振式压力、温度传感器的进展,并就该领域未来的发展作了展望。     

谐振法确定热激励微梁谐振器厚度及残余应变

精确测量热激励微梁(悬臂梁和桥)谐振器的厚度和残余应变对研究其谐振特性具有重要意义。由于组成谐振器的薄膜厚度远小于占优层厚度，本文首先利用单层梁谐振频率推算得梁的厚度的近似值，从而得到热激励梁的等效杨氏模量和等效密度。在此基础上利用双层梁谐振频率精确推算梁的厚度和残余应变，结果与测量值符合较好。该方法具有非破坏性的优点。     

振梁式负压传感器

对负压力的测量可采用各种真空计或者负压传感器，但其输出量大多为非电量或模拟式电量，本文制作了一种电热激励的微悬臂梁谐振式负压传感器，它利用随微悬臂梁振动的气体分子等效于增加微梁惯性质量的原理测量气压或气体密度，利用Navier-Stokes方程和连续性方程计算作用在微悬臂梁上的惯性阻力，进而计算出谐振器谐振频率与气压的关系，分析表明，增大梁的宽度，减小梁的厚度和长度可提高传感器的灵敏度。     

压电谐振器双闭环驱动电路研究

压电谐振器是谐振式传感器和执行器的核心部件,通常工作在共振和稳幅状态。采用一种锁相环(PLL)和自动增益(AGC)相结合的双闭环控制驱动电路,分别实现了谐振器共振频率的跟踪激励和压电振子输出信号的稳幅控制。优化设计了双闭环电路中各元器件参数,使得压电振子能稳定工作在谐振频率点。参照压电谐振器开环测试数据和闭环测试数据,双闭环驱动电路能将谐振器相位锁定在59°(误差3°),输出信号峰峰值稳定在12.8V(误差0.2V)。实验结果表明,该电路设计能够达到稳定谐振器输出信号幅值和跟踪谐振器共振频率的目的。     

热激励硅谐振梁压力传感器闭环数据采集系统

利用正反馈闭环谐振原理,采用偏置交流激振、一倍频拾振的方法,设计了闭环谐振电路和相应的数据采集电路,并对该电路进行了综合调试.实验结果表明,该系统实现了该传感器频率信号的自动跟踪和信号转换,以及快速、准确采集压力数据的功能,采集频率范围为30～10 0kHz ,频率采集精度为±1Hz,温度采集精度为0 0 3℃.     

Micromachined thermally based CMOS microsensors

An integrated circuit (IC) approach to thermal microsensors is presented. The focus is on thermal sensors with on-chip bias and signal conditioning circuits made by industrial complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) IC technology in combination with post-CMOS micromachining or deposition techniques. CMOS materials and physical effects pertinent to thermal sensors are summarized together with basic structures used for microheaters, thermistors, thermocouples, thermal isolation, and heat sinks. As examples of sensors using temperature measurement, we present micromachined CMOS radiation sensors and thermal converters. Examples for sensors based on thermal actuation include thermal flow and pressure sensors, as well as thermally excited microresonators for position and chemical sensing. We also address sensors for the characterization of process-dependent thermal properties of CMOS materials, such as thermal conductivity, Seebeck coefficient, and heat capacity, whose knowledge is indispensable for thermal sensor design. Last, two complete packaged microsystems-a thermoelectric air-flow sensor and a thermoelectric infrared intrusion detector-are reported as demonstrators     

A study on the electric field distribution in an automobile bodyfor an antenna system mounted inside the body

The electric field distribution in an automobile body must be known when developing an antenna system mounted inside the car body for mobile communication. A microwave simulation experiment was carried out in an electromagnetic anechoic chamber using 4 GHz band signals and a miniaturized automobile. The automobile model used in this simulation experiment was about 1/15 of the size of the actual automobile under consideration. A simpler box-type model with large apertures was also studied. The internal electric field distribution measured in the box model was estimated to be a combination of the resonant TE_Pmn modes excited in the box. which acted as a resonant cavity. The spatial and frequency dependence of the internal automobile's electromagnetic field for each model is plotted for the frequency range 3-5 GHz