一种高灵敏度硅压阻式加速度传感器的研究

介绍一种高灵敏度硅压阻式加速度计的工作原理、结构、工艺技术及测定方法;通过分析和实践,得到了能提高速度传感器输出性能的有价值的结论。     

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。     

硅压阻固态测风仪的设计与研究

目前,我国现役测风仪器,大多采用机械旋转式传感器。由于它存在转动惯性,难以测到风的瞬时变化值。另外,由于结构特点,其使用受到一定的限制。针对这一现状,本文根据世界气象组织(WMO)推荐的测风新技术一压力正交测风技术,采用固态硅压阻压力传感器设计了一套新型测风仪,并介绍了其软、硬件的实现。     

一种新型的压阻式硅微二维加速度计的设计

以压阻检测技术为基础并结合硅微MEMS加工技术设计了一种二维加速度计微结构,期望利用该新型的结构提高加速度计的灵敏度,实现二维方向的加速度检测.该加速度计采用四个相互垂直的悬臂梁支撑中间有刚硬柱体的结构,通过利用合理布置的压敏电阻构成的惠斯通电桥测量水平面内两个方向的加速度.建立了该结构的数学模型并用有限元分析软件ANSYS对敏感弹性元件进行分析.最后对加工出的加速度计进行了相关的测试.测试结果表明:该加速度计水平面内两个方向的灵敏度高、线形度较好,X向灵敏度为0.755 2 mv/g,线性度为0.999 67,Y向灵敏度为0.683 3 mv/g,线性度为0.999 66.     

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。     

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.     

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。     

广普型压阻式传感器测量仪的研制

CYX100型压力传感器是采用硅横向电压应变技术制作的力敏器件,四个力敏电阻组成惠斯顿全桥,具有80年代先进水平。利用该传感器为探头组成测量仪,可用于各种非腐蚀性气体和液体压力的检测,在化工、水文、生物医学工程、土壤湿度等国民经济各个领域中有着极其广泛的应用。该测量仪的特点是体积小、重量轻、性能可靠、价廉物美、携带方便,可作为一种广普式测量工具。     

一种压阻式压力传感器稳健设计方法研究

利用ANSYS软件对膜片应力进行仿真分析,对得到的应力数据沿电阻条所在路径积分,计算出力敏电阻在外界压力下阻值的变化;将Taguchi方法应用到传感器的设计中,通过对力敏电阻尺寸及其位置参数进行分析,确定影响因素和水平,利用正交实验和信噪比分析参数的稳健性,最终选出性能最优的设计参数组合。此方法能够提高传感器的性能与质量。     

MEMS技术的智能化硅压阻汽车压力传感器

文中介绍通过采用MEMS(micro electro mechanical systems)技术制造的硅压阻力敏元件结合智能集成化信号调理技术设计了适合批量制造的小型化坚固封装的通用汽车压力传感器.通过智能调理技术将传感器的零位和满度进行温度校准实现了宽温度工作范围内的高精度测量,并且适合于批量制造.     

高g值压阻式微加速度计设计

利用加速度计的机械变形导致电阻的变化,设计了一种测量高g值的加速度计。在CoventorWare软件下建立了加速度计的加工工艺流程和实体模型。利用压阻分析模块MemPZR,采用FEM分析方法,通过改变压阻块在悬臂梁上的位置,得到压阻块位置与器件输出电流之间的关系,找到了压阻块在悬臂梁上的最优放置位置。改变压阻块的电导率,验证了器件的灵敏度变化与压阻率变化的趋势是一致的。在20 kg加速度的输入下,得到了压阻块应力的分布,以及电流的大小及分布,和悬臂梁的应力大小及分布,验证了加速度计的抗过载能力。     

SOI压阻传感器的阳极键合结合面检测

由于当前绝缘体上硅(SOI)压阻传感器芯片的封装质量仍依赖人工检测,本文提出了一种自动实现该项检测的视觉检测方法。分析了压阻传感器的工作原理,研究了芯片定位精度和结合面质量对传感器性能的影响。以传感器性能和质量为导向,提出了一种以中心定位偏差和键合面结合度为检测点的封装结合面检测方法。该方法通过对Hough圆检测效果和实际图像的分析完成定位精度的检测;基于对传感器质量影响因素的分析和气泡面积的统计实现结合面质量的检测。在传感器实际制造封装过程中对该视觉检测算法进行了实验验证。结果表明:该方法能识别的结合面上的最小气泡直径为6μm;玻璃内孔半径检测误差约为0.015mm.。本文提出的基于视觉检测的方法基本满足了压阻传感器封装对结合面检测的要求,有助于实现封装质量的自动化检测。     

一种硅微压阻式压力传感器的研究

研究了一种量程为20kPa的压阻式微压力传感器,同时采用ANSYS仿真得出影响传感器性能的一些规律。应用小挠度理论设计计算了压阻式硅传感器方形弹性膜片结构,并对圆形膜片与方形膜片进行了比较,同时设计了硅芯片以及压敏电阻的尺寸和阻值。通过模型分析和对方型硅膜片的模拟计算,确定了压敏电阻最佳放置位置,来提高灵敏度;并在各个不同的压力下仿真出应力分布图、得出输入—输出关系图及应力峰值。研究为压阻式微压力传感器的结构以及优化、稳健设计提供了一定参考。     

利用有限元法的陶瓷压阻式传感器仿真分析与优化

阐述了陶瓷压阻式传感器的结构组成和工作原理.利用有限元ANSYS11.0软件对该陶瓷压阻式传感器进行仿真分析,分析结果表明,该陶瓷压阻式传感器线性度较低,灵敏度较差;随后对厚膜电阻布片位置和弹性膜片的径厚比进行优化,通过计算得出优化后陶瓷压阻式传感器的线性度提高0.23％,灵敏度提高20.5mV/MPa.这些分析为此类传感器的设计提供了理论依据.     

气固两相流流速测量系统的传感器设计

介绍一种用于测量气固两相流流速的传感器,阐述了其工作原理,对传感器的结构和随机噪声提取电路进行设计和分析,试验证明该传感器能够检测微弱的随机流动信号。     

硅微超微压传感器设计

在分析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和回顾它们微压化进展的基础上,确定了硅微超微压传感器(0～100Pa)的初步结构形式-电容式.针对设计过程中存在的主要难点:超薄平整感压薄膜的制备、高真空压力参考腔的获得与维持、高真空压力参考腔的电极引线以及微弱电容信号的提取,完成了两种差动结构方案的结构与工艺设计,对二者工艺和抗过载能力等方面进行了比较,为下一步的投片工作打下了基础.     

谐振式硅微结构压力传感器非线性振动特性研究

本文研究了谐振式硅微结构压力传感器在单频激励和双频激励情况下的非线性振动特性。利用多尺度法研究运动方程中三次非线性项对传感器频率特性的影响规律，提出了改善谐振式硅微结构传感器特性的方法以及在实现闭环自激系统时应采取的措施。     

硅压力传感器在神经拉勾中的应用

为了避免或减少脊柱外科手术中过度牵拉神经根造成的医源性神经功能损伤,将硅压阻式压力传感器应用于手术器械神经拉勾上来量化术中对神经根的牵拉程度,以提高脊柱疾病的手术治疗成功率.在神经拉钩接触神经根的部位安装压力传感器,测量神经根被牵拉时所受压力.利用白兔和山羊进行不同程度和时间的神经根牵拉实验,并同时用肌电图监测不同牵拉...     

新型双模热感微流量传感器的研究

微流量传感器是有着功耗低、响应快、精度高等优点,在汽车工业、航空航天、生物研究、临床诊断等多个领域有广泛的应用。量热微流量传感器是通过测量加热器上下游温差来确定流速的,然而当流速超过一定范围后温差响应将不会随流速的增大,限制了流量传感器的量程。本文首先数值模拟了在大流率跨度下(0～160 SCCM)下温差对流速的响应,发现当扩散作用占主导时温差对流速的响应几乎是线性的;随着流速的增大,温差的响应逐渐降低,呈非线性;当流速进一步增加时温差的响应趋于饱和,量热工作模式失灵。然后,在数值模拟基础上提出了在大流速下采用热线工作模式,而中小流速下依然采用量热模式的双模式微热流量传感器。最后,采用0.18μm CMOS-MEMS的工艺制作了微传感器,并以灵敏度为准则划定了工作模式的切换阈值,与标准流量计比较后发现误差在2%之内,符合实际应用要求,但量程扩大了一倍。