微机械梁膜结构1kPa量程压力传感器

采用微机械加工技术可以制作出管芯尺寸小而灵敏度很高的压力传感器。目前微压压力传感器产品的量程已达5～10kPa。本文介绍了采用微机械梁膜结构的压力传感器设计(PT—24),结合适当的工艺可以制成量程为1kPa的器件。     

几种新产品

1.高精度压力传感器美国Robinson-Halpern公司宣称它的144A系列高精度压力传感器可检测强腐蚀性的液体和气体的压力,可直接测量生产过程的压力、发动机的压力等,其精度为±0.1％。此类传感器分电压输出和电流输出两种。电压输出单元具有低输出阻抗(小于1Ω)性能,而电流输出单元则为高输出阻抗(大于3MΩ)。其量程有12种,压力范围从0～10磅/时～2到0～10000磅/时～2而电流量程从1～5mA和4～20mA。其中有些传感器可装上过载保护装置,过载量为150％～200％,它不会损坏单元装置或导致校验误差。传感器的测量元件为MOnel合金波登管,亦可用不锈钢弹簧。     

多晶硅纳米薄膜牺牲层压力敏感结构设计

为使多晶硅纳米薄膜良好的压阻特性在MEMS(微机电系统)压阻传感器中得到有效应用,在设计牺牲层结构压力传感器芯片中探索性地采用了多晶硅纳米薄膜作为应变电阻,并给出这种传感器的设计方法。分析了牺牲层结构弹性膜片的应力分布对传感器灵敏度的影响,优化设计了量程为0~0.2 MPa多晶硅纳米膜压力传感器芯片的结构参数。有限元法仿真结果表明:在保证传感器灵敏度大于50 mV/(MPa.V)的前提下,零点温漂系数可小于1×10-3FS/℃;灵敏度温漂(无电路补偿)可小于1×10-3FS/℃.为高灵敏、低温漂、低成本的高温压力传感器集成化发展提供了一条可行途径。     

Parylene增强型声表面波传感器及其温度响应

针对声表面波(SAW)传感器对品质因数、寿命和成本的要求,研制了Parylene增强型SAW传感器。根据金属剥离工艺要求,利用LOR剥离胶和AZ5214光刻胶双层胶旋涂工艺制作了梯形结构;在传统光学光刻条件下制作了2μm的超细叉指电极。传感器制作过程利用了MEMS工艺,不仅实现了传感器的微型化,还可以批量化生产,得到的以石英为基底的传感器谐振频率达到249.077 953 MHz。最后在传感器的表面镀制Parylene聚合物薄膜以提高基底温度灵敏度。实验对比了未增强型(未镀Parylene)和增强型SAW传感器(镀Parylene)的温度灵敏度。结果显示:未增强型SAW传感器温度灵敏度为2.048kHz/℃,Parylene增强型SAW传感器温度灵敏度为2.855kHz/℃,比前者提高了0.807kHz/℃,且镀Parylene之后谐振频率变化量与温度具有较好的线性度,线性相关系数达到0.996 15。实验证明,Parlene增强型SAW传感器的性能优于未增强的SAW传感器。     

一种双面变极距电容式海水压力传感器的研究

针对传统深度(压力)测量仪器无法满足海洋信息检测对于快速深度测量需求的问题,文中研究并设计了一种基于厚膜工艺制造的双面变极距电容式压力传感器敏感单元。为提高检测灵敏度和满足快速移动测量的需求,采用双面感压电极的芯片式结构设计;基于小挠度薄板设计理论,运用ANSYS对应力、位移进行仿真,对传感器设计的合理性进行理论论证;搭建电容式压力传感器的性能测试系统,分别从线性度、灵敏度、重复性等方面进行性能测试,传感器量程为0～2 MPa,非线性误差小于1%,灵敏度为0. 02 pF/kPa,重复性误差为0. 623%。结果表明该传感器是一种在较浅海域测量线性度好、灵敏度较高、可靠稳定的压力传感器。     

基于光强可调的浊度智能检测传感器研究

为了使浊度传感器量程与精度调节智能化,基于光学检测浊度的原理,研究了溶液透射光检测电压和入射光强的非线性变化规律,建立了电压差-浊度间测量模型。设计了通过PWM占空比调节不同溶液间的电压差改变量程与精度的传感器,进行了量程1(1～1 000 NTU)和量程2(0～200 NTU)的实验。实验结果显示,在量程1时,重复性误差为1.7%,示值误差为10%;在量程2时,重复性误差为1.0%,示值误差为4.5%。结果表明,测量低浊度时,量程2精度更高;测量高浊度时,量程1范围更大。实验证明了该模型的可行性。     

微机械染膜结构1kPa量程压力传感器

采用微机械加工技术可以制作出管芯尺寸小而灵敏度很高的压力传感器。目前微压压力传感产品的量程已达５－１０ｋＰａ。本文介绍了采用微机械梁膜结构的压力传感器设计（ＰＴ－２４），结合适当的工艺可以制成量程为１ｋＰａ的器件。     

标准压力传感器

英国得克福洛(Tekflo)公司研制了TF4系列低价格的标准压力传感器,用来精确测量液体、气体和水蒸汽的标准压力。传感器的测量范围从0～0.7巴到0～1000巴(约为1.02公斤/厘米~2),输出电压量程为1～2毫伏/伏,非线性和迟滞误差为±0.25％fs。测量元件是一个     

碳化硅基MOEMS压力传感器建模与仿真研究

针对航空航天领域对高温极端条件下压力测量的高性能要求,提出一种基于碳化硅(Si C)弹性敏感膜片曲率变形来实现反射式光纤传感测量压力的方法。基于弹性力学理论和网格模拟方法探讨了敏感元件Si C圆平膜片的应力和形变分布,推导出光纤反射式微机电系统Si C压力传感器的数学模型,并对Si C压力传感器敏感元件的最大量程、灵敏度、输入-输出特性等进行了一系列的优化分析和计算机模拟。仿真结果表明了Si C敏感膜片的光测力灵敏度最优设计方法,在大量程范围内具有优越的线性工作特性,为研发大量程碳化硅基微光机电系统(MOEMS)压力传感器提供了有力的理论依据。     

高量程压力传感器的硅杯设计

本文针对硅压阻效应的各向异性,在压力传感器的硅杯设计中提出了“平均应力点等效模型”的基本设计思想,并以此模型为基础详细论述了高量程压力传感器硅杯的设计过程。     

数控机床旋转主轴上SAW传感器传输和温度测量特性实验研究

无线无源赋予声表面波(surface acoustic wave,SAW)传感器的显著特点使其在与旋转机械结构中其他传感检测技术相比,具有无可比拟的优势。然而,使用这些传感器所遇到的挑战尚未得到充分解决。SAW传感器的射频(radio frequency,RF)信号不仅起到数据传输的作用,还起着给传感系统供能的作用。因为SAW传感器用于旋转主轴监测时处于恶劣的金属环境,因此需要对其传输和测量性能进行研究。本文旨在通过数控(computer numerical control,CNC)机床和自主研发的主轴设备,实验研究SAW传感器在旋转主轴上的传输和测量性能。实验结果表明,SAW传感器的传输和温度测量特性与安装位置和转速密切相关。研究结果将直接指导SAW传感器位置优化、功率设置、错误避免,或者在将来的工作中的纠错。     

高精度SAW温度测量系统的设计

用SAWO(表面声波振荡器)制成对温度敏感的传感器.当它受到温度变化影响时,其特性也将发生相应的变化,以致引起振荡频率的偏移.本文介绍采用基准SAWO和测温SAW传感器输出频率的差频作为温度测量结果的测量系统的设计.     

扩散硅固体压力传感器

扩散硅固体压力传感器是七十年代出现的新型仪表组件。本文介绍扩散硅压力传感器的特点及用途,传感器的设计理论和计算方法,压阻器件的设计原理,量程估计的简易公式,以及传感器的性能指标与应用结果等。该传感器经鉴定,精度达到千分之一。     

压力传感器稳定性老化工艺液压加载系统设计

介绍了压力传感器进行稳定性老化工艺，消除残余内应力和应力集中的必要性及方法，根据反复加载老化工艺的特点，设计了适用于各种量程压力传感器的液压加载系统。     

基于SOI的E型膜结构耐高温压力芯片的设计与制造

文中设计了一种基于SOI材料的E型膜结构无引线倒封装压力芯片.SOI材料的选用解决了高温环境下漏电流的问题,可以满足目前航空发动机对于高温使用环境的要求.E型膜结构与传统C型膜结构相比解决了灵敏度与线性度无法同时满足需求的难题.通过无引线倒封装工艺,实现了传感器小型化、轻量化的设计需求.设计的压力传感器量程为0～1.5...     

一种高灵敏度声表面波振动传感器的设计研究

高温振动监测在故障诊断、设备维护等方面发挥重要作用,为此本文提出一种基于四端固支梁对称结构的硅酸镓镧 (LGS)声表面波(SAW)高温振动传感器,采用算法优化设计,可实现高灵敏度、宽频段等特性,耐温最高可达 800℃ ;构建四端 固支梁 SAW 振动传感器数学模型,分析其灵敏度与固有频率;建立传感器结构模型,并在 20℃ ~ 800℃内进行力学与电学仿真, 揭示传感器高温力学与电学性能变化规律。 结果表明,本传感器相比单一 SAW 谐振器结构,灵敏度提高约 7. 047 倍;在 20℃ ~ 800℃内,灵敏度随温度升高而增大,800℃时达到 9. 879 1×10 -6 / g;固有频率随温度升高而减小,800℃ 为 3 018. 4 Hz。 最 后通过实验初步验证了本设计方案的可行性,为 SAW 振动传感器优化设计与高温应用提供新的思路。     

多量程紫外光离子化气体传感器的设计

紫外光离子化气体传感器主要用于复杂环境污染综合快速评价,它测量精度高,响应快速,越来越受到人们的重视。在研究过程中发现,高量程传感器检测有毒有害气体的检出限过高,不能适应低浓度有毒有害气体环境的检测。本文基于模拟开关芯片CD4052B设计了量程自动转换机制,既满足了高量程性能要求,又具备低检出限性能,以简单、易操作的方法解决了高量程与低检出限的兼容问题。     

MEMS汽车胎压敏感芯片设计、参数拓展与应用研究

基于MEMS工艺技术,采用了单岛膜结构及其数学模型,设计并在4～6英寸(1英寸=2.54 cm)硅片上制作了汽车轮胎压力专用传感器IC芯片;并经过结构转化、参数指标拓展,以及测试条件改变,扩大芯片功能和应用范围,使得量程繁多、品种繁杂的芯片,转化为宽泛量程与功能兼顾的芯片,达到批量生产的目的[1].     

声表面波气体传感器化学敏感膜研究进展

化学吸附敏感膜是声表面波(SAW)气体传感器的关键组成部分.本文介绍膜材料对化学蒸气的吸附原理及SAW传感器响应的理论计算方法;对敏感膜材料的研究现状作了综述,包括有机聚合物、超分子化合物、无机物膜材料、分子液晶以及生物分子;展望了膜材料的发展前景.     

基于硅酸镓镧的声表面波高温压力器件的微结构加工制造技术研究

采用硅酸镓镧(Langasite,LGS)压电材料制备声表面波(Surface acoustic wave,SAW)高温压力传感器可解决高温、高压等恶劣环境下温度、压力等参数的实时原位测试的问题,但由于硅酸镓镧是一种高硬度难加工的硬脆性压电材料,因此开展了硅酸镓镧压电材料在高温等恶劣环境下的微结构加工制造技术的研究.通...