硅压阻传感器稳定性品质的研究

根据多年研制硅压阻传感器的经验,定性地归纳和探讨硅压阻传感器稳定性的主要影响因素,并提出相应的预防和解决措施。     

硅压阻式压力传感器测量误差在线补偿方法研究

由于硅压阻式压力传感器的测量精度易受温漂和非线性等因素影响,而现有测量误差数字补偿方法实时性不高,因此提出了一种基于二元插值算法的异频分步在线补偿方法.首先采用三次样条插值算法对传感器输出电压和工作温度插值,抑制温漂;然后利用拉格朗日插值算法对压力和电压进行分段插值,减小非线性误差;同时降低温度的插值频率以减少每个压力...     

硅压阻压力传感器调理电路设计与验证

文中提出了一种硅压阻压力传感器的调理电路。首先,针对硅压阻压力传感器精度取决于激励源的特性,提出了一种高精度直流电压激励电路,该激励电路采用负反馈结构,且具有过流保护功能,当外部发生过流故障时,恒压源输出变为占空比可配置的PWM形式,有效提高了电路可靠性;其次,针对硅压阻压力传感器输出阻抗较大的问题,利用传感器全桥结构提出了“双上拉电阻”方案,在实现开路检测功能的同时,对硅压阻压力传感器输出误差影响可忽略不计,并设计了基于仪表运放的放大电路及滤波电路;最后,对该电路进行了测试验证,结果表明激励电压精度为0.2%,传感器输出调理精度为0.5%,满足压力高精度调理需求。     

适用于恶劣环境的MEMS压阻式压力传感器

为了消除潮湿、酸碱、静电颗粒等恶劣环境对压力传感器压敏电阻的影响,提出了一种新型结构的压阻式压力传感器。该传感器将压敏电阻置于应力薄膜的下表面并通过阳极键合技术密封在真空压力腔中,从而减少了外界环境对压敏电阻的影响。介绍了此种压力传感器的工作原理,使用ANSYS软件并结合有限元方法模拟了压敏薄膜在压力作用下的应力分布情况。最后,利用微机电系统(MEMS)技术成功制作出了尺寸为1.5mm×1.5mm×500μm的压阻式压力传感器。用压力检测平台对该压力传感器进行了测试,结果表明,在25~125℃,其线性度小于2.73%,灵敏度约为20mV/V-MPa,满足现代工业使用要求。     

采用环形扩散电阻的硅压力传感器

本文通过对C型硅杯式压力传感器工艺误差的分析,介绍了采用环形扩散电阻的优点,设计方法和实验结果。     

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。     

基于虚拟仪器的压阻式压力传感器校准系统的设计开发

本文介绍了一种能精确可靠的校准压阻式压力传感器的校准装置,该装置软件部分基于LabVIEW设计,硬件为杠杆式压力传感器校准机构.经过反复实验,证明该校准装置精度高,性能稳定,符合中华人们共和国机械行业标准GB5604-85.     

压阻式压力传感器中的信号调整

文中介绍了Maxim公司的信号调整集成电路芯片MAX1450的引脚含义,功能特点及工作原理.设计和制作了外围补偿电路,对已有的微型压阻式压力传感器进行测试,分析它的信号特性与温度特性,采用了MAX1450信号调理器将微型压阻式传感器的进行校准和温度补偿.对微型压阻式压力传感器的失调、满量程输出、失调温度系数、满量程输出温度系数进行校准和补偿,使信号输出精度提高到1%,满足了实际应用的要求.     

精密智能压力传感器及其应用

精密智能压力传感器(Precision Pressure Transducer)是基于霍尼韦尔先进的硅压阻技术，内含微处理器进行数字补偿、组态．控制和通讯的智能传感器。其测量综合精度为满量程的0．05％，在军用、航天及工业等领域的压力测量中有广泛的应用。     

MEMS高温压阻式压力传感器闭环控制方法

为提高MEMS高温压阻式压力传感器的整体性能,提出一种MEMS高温压阻式压力传感器闭环控制方法.明确MEMS高温压阻式压力传感器在工作过程中产生的变谐效应,分析了静电驱动和电容检测.根据分析结果设计出闭环控制策略,在闭环控制过程中采用二元差值算法补偿传感器的温度误差,提高控制精度.通过灵敏度校准和零点失调校准,实现了 MEMS高温压阻式压力传感器的闭环控制.试验结果表明,所提方法的控制精度高、信号采集准确率高及控制性能好.     

基于信噪比的MEMS压力传感器设计与分析

为了研制高精度MEMS压阻式压力传感器,基于信噪比对其压敏结构进行了设计与分析.首先运用ANSYS有限元模拟仿真获得了不同压敏电阻结构芯片的应力分布,并对其噪声和信噪比进行了理论分析,发现在低频区闪烁噪声是传感器噪声的主要来源.仿真结果表明,芯片结构对其噪声、输出信号和信噪比均存在影响,增加压敏电阻折叠条数通常有助于获...     

基于MAX1452的MEMS压力传感器校准系统的设计

为解决飞行器气动参数测试系统中压力测量时的温度漂移问题,设计了一种基于MAX1452的MEMS压力传感器校准系统.介绍了系统结构、功能、数据传输及软件实现.利用Visual C + +6.0对上位机软件进行编程,实现了对核心补偿器件MAX1452的可视化操作与控制.通过最小二乘法进行曲线拟合,得到零点及灵敏度温度漂移补偿数据.运行结果表明:系统工作可靠,压力参数测量精度优于0.5%FS.     

陶瓷电容式智能压力变送器

设计了一种基于MSP430F447的智能型陶瓷电容式压力变送器,给出了其信号获取装置(双电容陶瓷压力传感器)的制备原理、信号调理电路的设计以及单片机软件程序设计。其中,软件程序主要解决了非线性补偿和温度补偿问题,提高了系统测量精度。实验结果表明:研制的变送器线性误差小于0.42%,迟滞误差小于0.48%,零点温漂系数低于2.4×10-4mA/℃.     

用于蒙皮外表面空气流测量的MEMS微型压力传感器

为实现飞行器蒙皮外表面空气流的分布式压力检测,设计了基于微机电系统(MEMS)技术的光学压力微型传感器。传感器敏感元件主体结构采用单晶硅的法布里帕罗标准具,并通过光纤与发光二极管和光电探测器等光学元件相连。确定了MEMS微型传感器的关键结构与尺寸,并对压力敏感膜片的变形及反射率等进行了理论计算和行为仿真,结果表明达到预期的设计目标。该传感器具有精度高、抗电磁干扰、尺寸小、耗能低等优点。     

Networking Intelligent Pressure Sensor Using Digital Lock-in Amplification Technology

Introducing a System-on-Chip(SoC)microcontroller(C8051F350)into a ceramic pressure sensor has resulted in the design of a networking intelligent sensor.An improved algorithm for digital phase-sensitive detection is used to perform lock-in amplification of the sensor signal.The compensation for the sensor error is realized by the detection of the sensor’s supply voltage and working temperature.The system also has the function of short/open circuit fault detection and can communicate with other digital equipment through an RS-485 communication interface.In the design,full utilization of the SoC microcontroller’s internal resource results in the simple hardware structure.Experimental results show that the error of the sensor is less than 0.5% at range ratio 1∶10.Employing the microcontroller and using lock-in amplification algorithm are an effective method for achieving an intelligent sensor of slowly-varying physical quantities,thereby improving the measuring accuracy and performance.     

硅压力传感器的过载保护设计

通过测量硅膜片的结构设计和压力传感器外界保护结构设计,实现了压力传感器过载保护的目的。针对差压传感器表现为正负双腔和中心过载保护膜片联动保护的设计方案,即当过载压力达到超高差压之前,使高压侧膜片和基体贴合,低压侧膜片鼓出,阻止超高差压传入传感器内;对于表压和绝压传感器表现为测量端和过载保护膜片联动的设计方案,即当过载压力达到超高压之前,使测量端膜片和基体贴合,过载保护膜片鼓起,阻止超高压传入传感器内。     

基于MEMS工艺的半导体电阻式气敏元件的研究

介绍了半导体电阻式气敏元件工作原理,设计了一种基于MEMS工艺的薄膜气敏元件结构,此结构以Si3N4/SiO2/Si3N4复合薄膜作为支撑隔热层,蜿蜒状多晶硅作为加热层,梳状Ag电极作为气敏薄膜信号电极,SiO2作为加热层与Ag电极的绝缘层,并在SiO2绝缘层上刻蚀通孔形成加热层与金属互连。该结构具有通用性,对不同气敏特性的材料均适用,且易于改进为组合结构或阵列结构。最后,对其工艺进行了阐述。     

基于MEMS技术的微操作三维力传感器研究

针对微操作过程中对微力觉信号的需求，以压阻检测技术为基础结合MEMS加工工艺，设计了一种用于微操作的三维力传感器，建立传感器的数学模型并用有限元分析软件对敏感弹性元件进行分析。利用悬臂梁受力弯曲变形的原理结合显微视觉技术，实现对传感器的标定，并给出了传感器的信号处理方法。实验证明，该传感器具有耦合小、测量分辨率高、线性度好、标定简单的优点，满足了预计的设计要求。传感器最大量程为10mN，x向与y向的分辨率均为2．4μN，Z向的分辨率为4.2μN。     

MEMS耐高温压力传感器封装工艺

MEMS耐高温压力传感器在封装结构上采用薄膜隔离式结构,在油腔与波纹片所形成的密闭容腔里面填充高温硅油.由于传感器的工作温度达250 ℃,硅油、壳体基座及波纹片将会产生不同程度的热膨胀,最终将给压阻力敏芯片形成一定附加压力,严重影响传感器的精度.文中主要就硅油、壳体基座及波纹片在250 ℃工作时由于不同的热膨胀系数而导致的膨胀不一致情况进行ANSYS仿真分析,研究了平膜膜片及波纹状膜片情况下的硅油热膨胀问题,最后相应地得到了硅油相对于壳体和波纹片的热膨胀率,同时分析得出了合理设计波纹片结构可以有效减小硅油热膨胀时所产生的附加压力,提高传感器的工作灵敏度与稳定性.     

压阻式微差压传感器水头标定方法

针对工业和科研领域常用的小量程微差压传感器,设计了一种简单实用的水头标定方案,给出了标定步骤。应用该方案标定国产某型号传感器,结果表明线性误差小于0.22%,完全满足应用要求。