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MEMS电容薄膜真空计的小型化和整体性能与微电容测量电路密切相关。由于不同领域的应用需求,MEMS电容薄膜真空规管具有不同的敏感电容结构,而相应的微电容测量法也不同。单侧电极微电容测量法电路结构简单,易于实现;双侧电极微电容测量法电路结构较复杂,但该电路可以减小寄生电容及温度的影响而获得高分辨率;静电力平衡式结构下微电容测量法用闭环电路,在高精度测量的同时还能拓宽真空计的动态范围。介绍了测量原理、电路结构及性能,可以看出,具有精度高、功耗低、易集成的特点,能够应用于多种不同类型的MEMS电容式传感器的微小电容测量电路,对今后MEMS应用从航空航天等高精尖领域向人工智能物联网领域的拓展具有重要意义。 相似文献
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王呈祥韩晓东李得天成永军孙雯君李刚 《真空科学与技术学报》2019,(1):24-33
近二十年以来,仪器的小型化发展以及微机电系统(MEMS)技术工艺的发展带动了电容薄膜真空计的发展。其中,MEMS型电容薄膜真空计能将电路和敏感元件集成在同一芯片上,具有体积小、能耗低的优点,能广泛的运用在工业测量、深空探测等领域,是真空计量仪器研究热点之一。然而,体积小伴随着的测量范围窄、输出线性度不高、长久密封困难和残余气体影响问题都制约着真空计的商品化发展。针对上述的技术瓶颈,研究者提出了不同的技术方案来克服。文中总结相关的研究报道后对问题的缘由以及相应解决措施进行了分类整理与分析,对文献报道的MEMS型电容薄膜真空计进行了对比分析。最后,对MEMS型电容薄膜真空计的发展前景提出了展望。 相似文献
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《真空科学与技术学报》2019,(1)
近二十年以来,仪器的小型化发展以及微机电系统(MEMS)技术工艺的发展带动了电容薄膜真空计的发展。其中,MEMS型电容薄膜真空计能将电路和敏感元件集成在同一芯片上,具有体积小、能耗低的优点,能广泛的运用在工业测量、深空探测等领域,是真空计量仪器研究热点之一。然而,体积小伴随着的测量范围窄、输出线性度不高、长久密封困难和残余气体影响问题都制约着真空计的商品化发展。针对上述的技术瓶颈,研究者提出了不同的技术方案来克服。文中总结相关的研究报道后对问题的缘由以及相应解决措施进行了分类整理与分析,对文献报道的MEMS型电容薄膜真空计进行了对比分析。最后,对MEMS型电容薄膜真空计的发展前景提出了展望。 相似文献
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采用了一支满量程为1333Pa的绝压式电容薄膜真空计,在金属膨胀式真空标准装置上对其进行温度变化的影响实验研究,包括在开和未开控制单元的规管恒温和温度补偿功能两种情况下环境温度变化的实验,并在实验过程中记录了电容薄膜真空计的零点漂移情况。其中,在打开控制单元的规管恒温和温度补偿功能的条件下,电容薄膜真空计测量准确度非常好。而在未打开控制单元的规管恒温和温度补偿功能的条件下,在10^-2~10^-1Pa两个量级上电容薄膜真空计的示值与标准值有较大偏差,最大偏差为36%;而在1~10^2Pa量级上电容薄膜真空计测量准确度也非常好。 相似文献
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静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计量程宽、稳定性高,具有广阔的应用前景。测量电路是保证静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计性能的关键因素。采用交流激励式检测方法,设计了一种微小电容检测电路,并利用软件仿真和实验测试进行验证。结果表明,该电路能够快速检测微小电容并将其转换为直流电压信号,分辨率为0.33 V/pF。此外,抗驱动电压干扰测试表明,该电路能够在1~100 V范围的直流驱动电压下正常工作,电容测量的输出电压最大标准差为0.010 249 V,并且具有优异的稳定性。 相似文献
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感压薄膜的结构改良能有效改善MEMS电容薄膜真空规的压力-电容输出特性。为解决MEMS电容薄膜真空规宽量程与高灵敏度相矛盾的问题,设计一种环形结构的感压薄膜,利用有限元的方法分析对比5种环形结构的感压薄膜在不同压力下的变形与应力分布情况。分析认为,同心圆结构的感压薄膜具有最优异的性能,同等感测面积情况下真空规的压力-电容线性输出测量上限能从圆片结构的1.1×103 Pa延伸到同心圆结构的1.2×104 Pa,圆片结构感压薄膜的真空规在1~800 Pa区间内的压力-电容输出非线性度为3.9%,灵敏度为10.1 fF·Pa–1;同心圆结构感压薄膜的真空规结构在1~8 000 Pa区间内的非线性度为3.6%,灵敏度为1.3 fF·Pa–1。 相似文献
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介绍了利用交流电桥和相敏检波(PSD)原理设计的薄膜电容真空计电源的电路实施方案、主机电路结构和实测性能,对其中关键的小电容测量方法进行了深入的研究,在8h内测量,电容差值的漂移可小至10-3pF。主机结构采用微机控制和真空计模块化设计,可构成复合真空计或用于组装其他真空计。初步测试结果表明,这种真空计用单规管可以实现从大气至1Pa,覆盖五个数量级的真空度测量。 相似文献
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将薄膜电容真空计的测量室接于被测密闭容器,静态真空室接于一个比较容器,即组成一台压差式漏率测试仪。首先使两容器压力平衡,真空计读数为零。当被测容器存在漏孔时,真空计薄膜两侧形成压差,真空计指示读数,继而计算出该容器的漏率。应用商品真空计在抽真空测试时,检测的最小可测漏率达10-4~10-5Pa·L/s;而在充压测试时,因受气体温度变化的影响,灵敏度会降低几个量级。该仪器有可能具备寻找漏孔位置和确定漏孔漏率的功能。 相似文献
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《真空与低温》2020,(1)
针对电容薄膜真空计感压膜片在预加张力情况下的均布载荷-挠度特性,选择冯·卡门方程和Beams方程作为感压膜片理论模型,并结合ANSYS Workbench软件中的静力学模块进行非线性有限元仿真分析。结果表明:预加张力对感压膜片挠度的影响十分明显,膜片挠度随着预加张力的增加而下降;随着均布载荷和预加张力的增大,感压膜片挠度下降幅度减弱。同一均布载荷下,预加张力越大,其影响比例越大。当均布载荷不断增加、感压膜片挠度增大,预加张力引起的挠度变化在不断减弱,影响比例逐渐下降;感压膜片受1 Pa均布载荷发生初始变形时,13 MPa的预加张力对膜片挠度影响为93%;当均布载荷超过800 Pa时,预加张力所带来的挠度影响不到整个感压膜片挠度变化的35%;均布载荷为1 000 Pa、预加张力为7 MPa时,其影响比例为17.9%。利用实际电容薄膜真空计产品对仿真结果进行了初步验证。 相似文献
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便携式真空计校准装置 总被引:1,自引:0,他引:1
为了解决许多应用领域对真空度的现场校准需求,研制出便携式真空计校准装置.采用直径为200mm的球形容器作为校准室,用两台不同量程的电容薄膜真空计作为参考标准.为实现宽量程校准,装置集成了静态比对法、静态膨胀法及动态流量法三种校准方法.实验结果证实该装置的校准范围可达1×105~4× 10-6 Pa,合成标准不确定度为1.3% ~4.7%.装置的外形尺寸为450 mm× 400 mm×750 mm,总重量小于40kg.总之,该装置具有体积小、重量轻、便携和成本低等优点. 相似文献
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介绍用磁控溅射制作的从大气往真空约覆盖5个量程的“绝对型”电容薄膜真空规,以及与该真空规配套的真空计的电路。该真空计测量范围为1.3~105Pd,真空规与电容信号检测电路置于同一金属壳内,以避免外界干扰。规的恒温胜温度波动小于±0.1℃,有效地降低了温度的影响。电路的非线性小于0.4%,高真空下北输出漂移小于0.1%,在13~105Pa各量程内,最大校准误差小于读数的4%。 相似文献