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℃.     

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。     

高精度MEMS硅谐振压力传感器闭环控制系统

硅谐振压力传感器因其数字频率信号输出和高精度的特点,被广泛应用于航空航天、工业控制等领域。硅谐振压力传感器的闭环控制系统决定硅谐振压力传感器的性能指标,系统的稳定性分析和参数优化则是谐振传感器的研究难点。基于系统状态方程从理论上推导了控制策略,提出系统稳定性判定依据。利用Simulink仿真搭建系统模型,并通过电路测试验证。结果表明,在满足稳定性判据的条件下,研制的硅谐振压力传感器基频为42 kHz,品质因数为30 000。在量程范围为3～130 kPa、温度为-55～85℃时,该谐振压力传感器的精度高达0.01%F.S.,实现了恒幅控制与实时频率跟踪。     

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。     

基于FPGA的硅谐振压力微传感器数字闭环系统设计

在微小型特别是硅谐振微传感器中,低信噪比的微弱信号检测,电路的小型化和抗干扰等问题十分突出。介绍了硅谐振压力微传感器闭环系统的基本工作原理,在成功研制出模拟闭环系统的基础上,为了克服模拟系统的不足,依据相关检测原理和频率扫描技术提出了基于FPGA的闭环系统设计框架,详细分析了该系统中的微弱信号检测技术和数字电路部分数字信号处理及接口技术,最后结合实际数据和开环测试曲线,指出可用的扫频方法。     

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。     

硅微机械谐振式压力传感器组合敏感原理

为解决硅微机械谐振式压力传感器的微弱信号检测问题，并改善其可靠性和动态响应，提出在传感器原有结构上增加辅助传感器，构成组合敏感原理。利用根据辅助传感器测量结果推算出的谐振频率近似值，可控制带通滤波器的中心频率以改善噪声抑制；可及时判断闭环系统失效；可在闭环系统失效状态下继续部分维持传感器的测量功能。辅助传感器的制造工艺与主传感器兼容，附加成本低。     

光激励微硅梁谐振机理研究

用实验的方法研究了微硅梁在光激励下产生谐振的机理 ,解释了微硅梁在光激励下的谐振是由于光 热 机能量转化的结果     

硅微机械谐振式压力传感器组合敏感原理

为解决硅微机械谐振式压力传感器的微弱信号检测问题,并改善其可靠性和动态响应,提出在传感器原有结构上增加辅助传感器,构成组合敏感原理.利用根据辅助传感器测量结果推算出的谐振频率近似值,可控制带通滤波器的中心频率以改善噪声抑制;可及时判断闭环系统失效;可在闭环系统失效状态下继续部分维持传感器的测量功能.辅助传感器的制造工艺与主传感器兼容,附加成本低.     

热激励谐振型压力传感器激励电压的影响与分析

针对热激励谐振型压力传感器在不同激励电压下会产生不同的热梯度场,进而影响传感器的谐振频率这一现象,采用开环测试系统进行试验,得到热激励谐振型压力传感器的热激励幅度与谐振频率的变化规律;并对实验结果进行了进一步的分析,为合理优化设计传感器的相关参数提供了一定的理论依据.     

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。     

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。     

A Quadruple Hole Resonant Cavity based Optical Pressure Sensor for Blood Pressure Measurement

Wireless Personal Communications - This day and age, blood pressure (BP) is one of the serious cardiovascular diseases. For the continuous monitoring of BP, a small, light weight and cuff less...     

Modelling and Experiment of a Silicon Resonant Pressure Sensor

Modelling of a silicon resonator as a pressure sensor is presented. The resonator is electrothermally excited and the resonance frequency shift is detected by a piezoresistive thin film detector. Computer simulation using the commercial MEMS software tool IntelliSuite is compared with analytical model. Various design aspects, such as the pressure sensitivity, electrothermal heating of vibrating beam, influence of detection current and damping effect are investigated. Silicon resonator sensors have been fabricated and measured. The characteristics predicted by computer simulation has been confirmed by experimental results.     

硅微机械谐振式压力传感器组合敏感原理

为解决硅微机械谐振式压力传感器的微弱信号检测问题,并改善其可靠性和动态响应,提出在传感器原有结构上增加辅助传感器,构成组合敏感原理。利用根据辅助传感器测量结果推算出的谐振频率近似值,可控制带通滤波器的中心频率以改善噪声抑制;可及时判断闭环系统失效;可在闭环系统失效状态下继续部分维持传感器的测量功能。辅助传感器的制造工艺与主传感器兼容,附加成本低。