压力传感器在石化行业的应用与国产化探讨

分析了石化行业对压力变送器的需求,得出石化行业对压力传感器的要求:测量精度、快速响应、温度特性和静压特性、长期稳定性。微压力传感器具有许多传统压力传感器不具备的优点,能够满足石化行业对压力传感器的要求。介绍了当前石化领域正在使用的MEMS压力传感器及其结构特点;对比国内外厂商生产的压力传感器性能,明确了压力传感器国产化问题的关键是如何提高传感器长期稳定性问题。     

爆炸场冲击波压力测量及其传感器技术现状分析

爆炸场冲击波压力是衡量武器弹药毁伤威力的重要战技指标。针对冲击波压力测量及其传感器技术存在的问题,以压电式压力传感器为主,从爆炸场冲击波压力测量方法、压力传感器技术和压力校准技术等多个方向总结分析了国内外研究现状及发展趋势。介绍了常用冲击波压力传感器的特点以及结构特征,对比得出了国内外在冲击波压力传感器技术领域的差距,明确了传感器技术的发展方向。概述了冲击波压力传感器的校准方法,并分析各校准方法的不足,有助于推动我国新型战斗部的发展研制。     

高温大压力传感器研究现状与发展趋势

高温环境下大量程压力测量技术在工业、航空航天、石油勘探等领域具有广阔的应用前景。高温大压力传感器是目前研究的热点。对目前几种常用的高温大压力传感器包括多晶硅高温压力传感器、单晶硅（SOI）压力传感器、硅 蓝宝石（SOS）高温压力传感器、SiC高温压力传感器、光纤高温压力传感器的工作原理、国内外研究现状以及应用特点进行了阐述。最后,对高温大压力传感技术未来的发展趋势进行了展望。     

PVDF土压力传感器

为适应土中动态压力测试的需要,研制了PVDF土压力传感器;介绍了传感器的测压工作原理及传感器的结构,并给出了传感器在某爆炸冲击试验中的应用情况;试验表明,PVDF压力传感器适合于爆炸荷载作用下土中压力测量。     

SOI高温压力传感器的研究

介绍了SOI压力传感器的制作工艺,并且通过有限元软件对传感器输出特性进行模拟,模拟结果与实际测得结果是相符的.对SOI压力传感器测量结果表明,当温度增加到220℃传感器仍然能保持很好线性.另外对SOI压力传感器和多晶硅压力传感器进行比较,发现单晶硅SOI高温压力传感器灵敏度比多晶硅高温压力传感器灵敏度有较大提高.     

水下爆炸压力传感器技术研究综述

压力是水下爆炸测量的重要参数,相应的传感器技术决定了整体压力测试水平的高低,因此有必要对水下爆炸压力传感器技术的应用及发展现状进行总体性的把握;首先从传感器敏感元件的选择、国内外在中远场、近场压力测量技术等方面概述了自由场压力传感器技术的发展现状,并指出了现在自由场压力测量中存在的一些问题;其次,论述了结构物表面压力测量技术的研究进展,总结了测试难点及对传感器性能要求,并对目前的测试现状进行了评述,指出了结构物表面压力测量传感器技术的发展方向;最后,对水下爆炸压力传感器技术进行了总结并提出了发展趋势。     

MSP430的便携式压力传感器标定系统设计

为了实现压力传感器压力值标定,以HB2119-S系列高量程压力传感器为标准,对被测压力传感器进行标定.本文设计了一种便携式压力传感器标定系统,主要包括:压力传感器测量桥电路、压力传感器驱动电路、信号采集放大模块、MSP控制模块、LCD显示模块、SD模块和按键模块等.最后,对标准压力传感器和被测压力传感器进行实验测试,对标定数据进行线性回归分析,得出被测传感器的输出特性参数.     

一种新型单晶硅SO I 高温压力传感器

单晶硅 SOI高温压力传感器是一种新型高性能高温压力传感器。它与扩散硅压力传感器相比有较高的工作温度 ,与多晶硅高温压力传感器相比有更高的工作灵敏度。这主要得益于它采用了单晶硅膜的 SOI结构。本文给出了这种压力传感器的工艺生产过程 ,并相对深入地讨论了各向异性腐蚀硅杯和静电封接这两道工序。介绍了此种压力传感器的工作原理。最后给出了测试结果及结论。     

本期摘要

轮胎压力监测系统及轮胎压力传感器的现状与发展 作者：邹向光 宋国庆 王振强 李晓青 单位：中国电子科技集团公司第四十研究所,黑龙江哈尔滨150001 摘要：介绍了汽车轮胎压力监测系统及轮胎压力传感器的种类、工作机制、特点和其发展现状,涉及了典型的硅压阻式、电容式轮胎压力传感器、无电池石英谐振式表面波轮胎压力传感器的研究状况,以及可直接与标准轮胎集成的声表面横波压力传感器等新型汽车轮胎压力传感器,并探讨了当前研究中需解决的问题和今后发展方向。     

轮胎压力监测系统及轮胎压力传感器的现状与发展

介绍了汽车轮胎压力监测系统及轮胎压力传感器的种类、工作机制、特点和其发展现状,涉及了典型的硅压阻式、电容式轮胎压力传感器、无电池石英谐振式表面波轮胎压力传感器的研究状况,以及可直接与标准轮胎集成的声表面横波压力传感器等新型汽车轮胎压力传感器,并探讨了当前研究中需解决的问题和今后发展方向。     

台面结构硅基法珀型光纤MEMS压力传感器的研究

提出了一种新的光纤压力传感器的设计,该传感器敏感膜采用了台面结构而非传统的平面结构.用法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉理论阐述了传感器的工作原理,提出了敏感膜的力学模型.基于Fabry-Perot干涉理论推导出光纤MEMS压力传感器中台面敏感膜受到的压力与干涉光强的关系表达式,通过ANSYS有限元软件分析了台面膜型的力学性能,结果表明台面敏感膜在平行度上优于平面膜.通过数值模拟分析了传感器的关键参数对其性能的影响,为光纤MEMS压力传感器的加工和制作提供了理论依据.     

A novel capacitive pressure sensor and interface circuitry

A novel capacitive pressure sensor with the island-notch structure is introduced. Its theory model is established based on the structure theory of the plate capacitive pressure sensor. The relationships between the external pressure and capacitance of the capacitive pressure sensor with the island-notch structure are studied by using the method of the finite element analysis (FEA). The results show that the linearity of the capacitive pressure sensor with island-notch structure reached up 0.9941 in the linear measurement zone, the sensitivity reached up 0.0019 pF/kPa, and the measurement range of the capacitive pressure sensor is enlarged. Thus, the contradictory among measure sensitivity, linearity and measure range is effectively relieved in the capacitive pressure sensors with island-notch. In addition, the interface circuitry of the charge transfer is designed, and the performance of the interface circuitry is analyzed.     

MEMS硅铝异质结构压力传感器的设计制作与测试研究

金属半导体异质混合结构是一种特殊的压阻结构,其具有高于传统MEMS压阻式压力传感器的压阻性能.鉴于此,设计和研究了一种由掺杂单晶硅和金属铝混合形成的MEMS异质结构压力传感器.首先结合理论模型和ANSYS有限元模拟仿真分析了硅铝异质结构传感器的灵敏度特性,然后通过MEMS工艺制作了硅铝异质结构压力传感器芯片,并对其进行了封装与测试.实验结果表明,硅铝异质结构压力传感器的灵敏度可达到0.1168 mV/(V·kPa),而利用参考结构能够明显减小环境温度对其性能的影响.在此基础之上,本文采用基于遗传算法改进的小波神经网络对传感器的温度漂移和非线性误差进行了补偿,补偿后硅铝异质结构压力传感器的测量误差小于±1.5％FS.     

一种新颖的布拉格光栅气体压力传感器的设计与实验

设计了一种将光纤光栅悬空固定结构的气体压力传感器,利用金属不锈钢菱形结构将波纹管中的压强转化成该菱形结构的应变,同时实现将菱形纵向分布的压力转化成菱形横向的应变,通过菱形结构应变直接被传递给光纤光栅,从而实现了测量波纹管内压强的目的。实验结果表明,在0～0.45 MPa范围内,光纤光栅中心波长的漂移与波纹管中的压强呈很好的线性关系,线性度可达0.99以上.在压力测量范围内,压力灵敏度系数达到1.360×10-3/MPa(相当于灵敏度2.111 nm/MPa)。     

基于基片集成波导和消逝模谐振腔的压力传感器设计

提出一种新型的基于基片集成波导和消失模谐振腔的压力传感结构。设计了圆形空腔,当施加外界压力时,圆形空腔发生形变从而使谐振腔谐振频率变化。采用共面波导线对谐振腔进行耦合馈电并将频率信号传输出来。通过读取传感器的回波损耗参数( S11)来表征压力与频率的关系。利用高频仿真软件HFSS对谐振腔进行了仿真设计和优化,设计尺寸为30 mm×30 mm×1.93 mm,与传统谐振腔相比体积明显减小。传感器基底为Rogers 4003C板材,采用PCB技术进行加工。搭建压力测试平台对传感器进行测试,结果表明在0~3 N的压力范围内变化100 MHz,绝对灵敏度为25 MHz/N。仿真和实测结果比较吻合,验证了所设计压力结构的有效性。     

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。     

引压方式动态压力传感器研制

介绍了一种通过引压方式探测动态压力信号的传感器。由于受到被测介质温度高和被测环境空间尺寸小限制,传感器需要通过引压管传递动态工作压力。为了保证引压管在传递动态压力过程中不影响传感器的频响特性,设计了一种阻抗匹配结构,减小了引压结构对传感器动态响应特性的影响,保证了动压传感器的频响特性,该传感器的检测单元包括一个引压管、一个敏感元件、一个电路组件、一个阻抗匹配管。测试结果表明：动压传感器具有（31.5～8000 Hz）频响范围。     

一种硅微多传感器集成研究

为满足小体积、多参数测量的要求,利用(100)晶面的各向异性压阻特性与MEMS加工工艺特性,在单芯片上集成制作了三轴加速度、绝对压力以及温度等硅微传感器,在结构和检测电路设计上最大限度地减小各传感器之间的相互干扰影响。三轴加速度、绝对压力传感器利用压阻效应导致的电阻变化测量外界加速度和压力变化量,温度传感器利用掺杂单晶硅电阻率随温度变化的原理来测量外界温度。集成传感器具有较好的工艺兼容性,加速度、压力传感器的压敏电阻和温度传感器的测温电阻采用硼离子掺杂制作,加速度和压力传感器设计成工艺兼容的体硅结构。研制的集成传感器芯片尺寸为4mm×6mm×0.9mm。给出了集成传感器的性能测试结果。     

一种大过载压差传感器结构研究

根据应用环境的要求,设计了一种大压力、大过载的小体积压差传感器.针对大过载压差传感器的结构特点,利用有限元分析软件,对传感器的关键部件进行了建模及优化设计.试验验证表明:压差传感器具有良好的大过载、耐恶劣环境的特性.