一种电容式硅微机械麦克风的设计与制造

给出了一种电容式硅微机械麦克风的设计和制造方法。该微机械麦克风在单一硅片上制作,麦克风的两个电极由1个3层复合敏感膜和1个带有通气孔的金属铜底板构成,敏感膜与底板之间采用牺牲层技术形成空气问隙。测试结果表明,该硅微机械麦克风适合在工业界推广应用。     

硅微麦克风探测模块辐射性能研究

针对硅微机械电容式麦克风测试模块元器件的材料、结构、表面处理等方面进行了核辐照损伤分析,并对此探测模块在核辐照条件下做测试实验,测试数据分析表明,该硅微机械电容式麦克风探测模块防辐照效果明显,能够满足在高辐照条件下的使用要求。     

一种微机械陀螺仪仿真分析

根据微机械陀螺仪的灵敏度公式要使它具有高灵敏度,它的驱动模态固有频率和检测模态的固有频率应尽量接近.本研究通过CoventorWare软件中的系统模块进行建模、仿真、分析,改变陀螺仪的结构参数,使它的固有频率接近,达到优化设计目的.     

微机械电容式加速度计静力分析

本文根据微加速度计的结构特点,分析了单晶硅的力学特性,并且利用有限元方法对微电容式加速度计敏感芯片弹性梁的刚度、应力、应变进行了分析。     

电容式传感器在液位测量中的应用研究

在传统电容传感器液位测量的基础上,该文采用了一种改进型电容液位测量的方式。综述了改进电容传感器的工作原理,解决可传统电容测量与被测介质有关的技术难题,结合单片机技术,设计了电容传感器的液位测量电路,通过转换电路把电容变换转换电压输出,通过软件计算液位高度,减小了电容与电压转换的非线性误差。实验测试证明,该测量系统性能可靠稳定。     

三起电容式电压互感器故障分析

电容式电压互感器因生产工艺、设计、材料等因素的影响,在实际应用中的质量问题较多,故障率也较高.通过对三起电容式电压互感器的电气诊断性试验及绝缘油色谱分析,得出CVT故障后应根据现场实际设备的故障特点同时进行绝缘油色谱分析及电气试验,以便确定故障是发生在电容分压屏还是电磁单元.结合分析结果,对故障类型及原因进行了进一步的分析诊断,并提出处理意见、结论及预防措施.对电气试验人员分析判断此类设备的故障具有一定的指导作用.     

微机械电容式加速度传感器仿真分析

微机械加速度传感器的检测模态特征频率和有效量程是进行传感器设计时必须要考虑的2个重要参数。文中在对传感器检测模态频率进行有限元分析的基础上,利用电路仿真软件Multisim对传感器等效电路进行了谐振频率分析,并根据线性度指标求得了传感器的有效量程,为微机械加速度传感器的设计提供了参考。     

电容式硅微加速度计变换方程的研究

研究了利用硅簿片为敏感元件的电容式加速度计，加速度计的悬臂梁与惯性质量块是一个整体结构，可以消除元件弹性连接的不完善性，而且极板间隙中空气相对介电常数εr的高稳定性是这种电容式传感器的优点之一。给出了敏感元件的实际弯曲函数，分析了其变换方程及非线性，研究表明，在设计电容式硅微加速度计时，只要间隙调制深度在-0.5- 0.5，加速度计的变换函数基本满足线性，得到的变换方程可以作为合理选择电容式加速度计的电极结构参数的理论依据。     

硅微电容式加速度计的闭环控制技术研究

论述了闭环控制的原理,即通过静电力反馈来实现平衡控制。并通过计算保证了闭环控制系统的稳定性。可见,闭环工作下的电容式加速度计的稳定性、精度和线性度等都得到了提高。     

Application of He’s variational iteration method to the estimation of diaphragm deflection in MEMS capacitive microphone

In this paper, He’s variational iteration method (VIM) is used to analyze the deflection of poly silicon diaphragm of Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) capacitive microphone. The residual stresses in the material used to make the diaphragm change the vibrational characteristics of the microphone diaphragm and consequently influence the microphone’s first resonant frequency, cutoff frequency and sensitivity. The most successful devices use poly silicon as a diaphragm material, because of its residual stress is controllable by high-temperature annealing after ion implantation by boron or phosphorous. External acoustic force causes to deflect the diaphragm of the structure and VIM is a powerful analytical method to predict the structural behavior and the microphone performance. Comparison of this new method with the previous approximate solution [1], is applied to assure us about the accuracy of solution.     

基于电容分压法的配网线路智能电压传感器

配网线路电压的准确测量是配网故障检测和诊断的前提。根据导线对地的分布电容及传感器与导线之间的分布电容,构建了输电线路电压测量模型,分析了测量电容、杂散电容、导线对地电容的变化对测量结果的影响,提出了测量电容的选取原则;结合现场应用情况,分析了配网线路敷设高度、环境温湿度和安装点到杆塔距离等因素对测量结果的影响,提出了智能电压传感器的设计及安装原则。最后通过模拟实验和现场试验验证了测量模型的正确性及各影响因素对传感器测量结果的影响。其有望在配网电压测量领域大面积应用。     

一种新型电容式空隙率传感器仿真研究

该文提出了一种侵入式多环套状结构电极的电容传感器,并研究它对气液两相流空隙率测量的可行性。通过建立多环套状电容传感器装置的有限元仿真数学模型,运用ANSYS软件对电容传感器有限元模型进行了二维静电场仿真。其分析了极板间的电位分布,计算不同相分布下传感器的电容及变化量,分析空隙率的设定值与仿真值对比结果,并以层流和环流为例比较并分析传感器的灵敏度以及受流型的影响。仿真结果表明,多环套状电极结构电容传感器可运用于两相流的空隙率测量技术上,为多环套状电极结构电容传感器的设计提供了部分理论依据。     

基于容性耦合的钢轨压力传感器电磁干扰分析

目前随着弱电装置在铁路通信、传感测量等方面的普及,电磁干扰问题越来越引起人们的重视,但是关于电磁干扰 机理的耦合分析等方面的工作开展较少。 本文针对一则典型的钢轨压力传感器电磁干扰问题,从干扰源排查入手,建立了 电源线与信号线的容性耦合物理模型,提取线缆间分布电容参数,定量分析了耦合电场大小;同时找出干扰源,确定为电源 线容性耦合导致的串扰电压干扰,给出了相应抑制干扰的措施,该分析与实测相符合。 研究结果表明,接地装置对电源线地 线的电磁干扰影响很大,从而进一步影响了信号线的信号电压。 当接地电阻的埋入深度从 0. 1 m 增加到 0. 6 m 时,电源线的 干扰电压得到了抑制;信号线的连接端头是容易耦合到外界电磁干扰的薄弱环节,是改善屏蔽效能的关键点。 本文所提出 的关于容性耦合的机理分析、计算方法、以及传感器信号的电磁干扰抑制措施,能够为今后电气设备的电磁干扰分析抑制提 供普遍的借鉴意义。     

空气耦合式电容微超声换能器的设计与分析

传统的电容式微超声换能器(CMUT)采用密闭腔体,振膜两侧存在压力差不易起振,需要施加较大的偏置电压;同时狭小腔体对振膜振动产生阻碍,降低了机电耦合效率。针对这一问题,设计了带孔的振膜结构,消除了腔体密闭带来的不利影响;研究了振膜腐蚀孔的大小、位置对CMUT频率特性的影响;设计了基于表面硅牺牲层工艺的工艺流程,加工了64阵元CMUT阵列;对CMUT阵列中单个阵元进行了阻抗校准,测试了振膜的谐振特性,并进行了阵列中的阵元一致性扫查。实验结果表明:非密闭腔体带孔方膜CMUT满足设计需求,且各阵元之间一致性良好。     

电容式Lamb波器件的信号接收方法

提出了激励和接收均使用电容式叉指换能器(Capacitive Interdigital Transducers,CIDT)的集成化的电容式Lamb波器件。利用电容式叉指换能器直接激励和接收Lamb波非对称模式的方式,解决了机电耦合效率的问题。在分析各种电容检测电路的基础上,针对Lamb波电容式检测的特殊性,选择了直流电路法来进行接收电容变化规律的测量。为说明直流电路法的适用性,设计了波动检测验证实验。实验结果表明:用直流电路法测量得到的声波信号与其理论计算值之间误差仅为2.4%,证明了直流电路法的适用性,解决了目前Lamb波器件的功能材料层的制作工艺均与传统集成电路工艺不兼容的问题。     

气固两相流固相浓度电容式传感器优化设计

本文建立了一种螺旋式电容传感器的数学模型,并基于该模型对传感器结构进行了优化设计。优化后的结构可以产生较均匀的灵敏场分布,实测结果表明,优化后的传感器电容值与固相浓度具有良好的线性关系,测量点的线性相对偏差小于0.8%,适用于气固两相流固相浓度的测量。     

电容传感器线性度标定平台

设计了一种电容位移传感器在线标定平台,用于位移的高精度调节和检测。该平台的运动对称中心轴、测量光路的对称中心轴和传感器的传感轴共轴,故从测量原理上减小了阿贝误差。标定平台具有z/tip/tilt调节功能,保证了传感器的传感面和被测面板的被测面之间的装调对准。介绍了标定平台的组成和标定方法的原理,采用对称平行四边形机构实现了微位移调节,基于柔度矩阵法(CMM)分析了导向机构的输出柔度和行程。试验测得动平台行程为735.162μm,和有限元法(FEM)、CMM计算结果的误差分别为7.410%和4.633%,满足行程误差要求。经过标定补偿后,传感器的线性度由0.014 21%提高至0.006 231%。实验结果显示,该线性度标定方法精度高,标定后的传感器满足位移精密调节机构使用要求。     

倒装焊封装对MEMS器件性能影响的有限元分析研究

对2×2、4×4、6×6、8×8面阵列凸点分布形式的倒装芯片分别进行了建模和模拟,分析了面阵列倒装芯片在常规温度载荷下芯片表面应力分布和变形的一般规律,并分析比较了凸点分布形式、基板类型对面阵列倒装芯片表面应力分布的影响,在此基础上估算了应力和变形对典型MEMS器件的影响。对于常规4×4面阵列情况,倒装焊后的悬臂梁吸合电压的最大相对变化率为5%,而固支梁一阶固有谐振频率最大相对变化率为110%。     

电容式高温称重传感器应用的探讨

本文介绍了电容式高温称重传感器的原理、结构、特点以及在高温环境中补偿的方法。