压力传感器封装中波纹膜片的结构优化

对压力传感器隔离封装中的关键部件——波纹膜片,采用有限元分析的方法,分别得到了2,4,6个波纹的膜片的弹性特性,并根据封装要求选择了6波纹的膜片。通过比较不同波数的膜片对压力传感器输出信号的影响,验证了膜片结构优化的正确性。最后,使用6波纹的膜片进行封装,得到了性能稳定的压力传感器,并测试得到了其主要的静态参数。     

压力传感器波纹膜片设计的力学性能分析

利用ANSYS有限元软件,对压力传感器波纹膜片的有关结构参数与力学性能的关系进行了分析:对均布载荷和集中载荷作用下,波纹膜片中心位移的有限元解与解析解进行了比较,验证有限元模型和结果的精度;根据ANSYS分析结果,对不同型面结构的波纹膜片,比较波纹形状对膜片力学性能的影响;讨论了正弦型波纹膜片的膜片厚度、波纹高度、波纹数目对其性能的影响,为波纹膜片结构的优化设计提供依据.     

基于压力传感器封装的波纹膜片的结构研究

针对隔离型压力传感器封装的特点,介绍了波纹膜片的设计过程并利用有限元分析方法对影响波纹膜片性能的主要因素-膜片厚度和波纹深度进行了分析研究,对波纹膜片的结构进行优化,改善了封装有波纹膜片的压力传感器的线性度和灵敏度。     

波纹膜片的设计方法研究

波纹膜片是一种环状同心波纹的圆形膜片,是差压传感器的核心零件。针对传统膜片设计计算方法存在的计算工作量大、误差大、周期长、费用高、难以计算膜片在受力状态下的应力分布情况等缺点,以经典的膜片压力特征方程为理论依据,辅以有限元分析方法,对膜片进行设计。对基于该方法设计的膜片进行一系列的测试和验证。结果表明,与传统设计方法相比,该方法不仅缩短了膜片的设计周期、提高了设计精度,而且满足了传感器对膜片的特性要求,对于类似膜片的设计具有一定的参考意义。     

应力隔离法在蓝宝石压力传感器结构设计中的应用

对硅-蓝宝石硅压力传感器C型弹性膜片接头结构和E型弹性膜片接头结构进行建模分析,优化设计应力隔离槽结构,并应用于硅-蓝宝石压力传感器一体化设计的弹性膜片与接头结构.较好地解决了硅-蓝宝石压力传感器的零点输出、满量程输出在不对称安装应力下产生偏移,影响传感器的测量精度的问题,使传感器的安全性、可靠性进一步提高,优化结构后的传感器在航天领域具有广泛的应用.     

400MPa压阻式压力传感器

采用高强度合金膜片作为初始敏感元件来承受被测压力，再利用硅油将压力传递到压阻敏感元件上，经硅油传递后的压力要比被测压力小很多，从而可用低量程的压阻元件制成超高压力传感器。基于此原理，本文采用量程为２ＭＰａ的压阻元件，研制成了４００ＭＰａ量程的超高压力传感器。     

光纤压差传感器

本文研究的一种实用的光纤压差传感器,通过共光源双膜片结构保证了稳定性,采用波纹膜片得到较高灵敏度.该传感器已用于充压检漏系统,其灵敏度达到56050mV/MPa.零漂小于0.1mV/h,热灵敏度漂移为0.013%/℃.     

一种机油压力传感器

一种机油压力传感器。包括外壳、带有进油螺管的膜室盘及膜片组成的膜室、弹簧阻尼组件和可变电阻总成及其引出端，其特征在于可变电阻总成中的电阻片采用厚膜电阻片，具有牢固、耐热、散热快的特点，克服了现有的机油压力传感器出现电路短时间短路的情况时，非常容易烧断电阻丝而导致机油压力传感器失效的不足。     

宽温区工作压力传感器热力学研究

介绍了硅-蓝宝石压力传感器的钛合金-蓝宝石复合弹性膜片在宽温区工作时温度变化材料不匹配引起的结构热应力,对弹性膜片的受热情况进行了分析,对不同结构形式传感器热稳定性影响程度进行了对比,利用P型掺杂硅温度特性减少结构热应力影响、降低传感器的热零点漂移.通过膜片结构选择和设计、材料选择、工艺优化和控制等可以使硅-蓝宝石压力传感器在-55~350℃宽温度范围内工作时热漂移不大于0.015%FS/℃,提高了宽温区工作时传感器的热稳定性.     

谐振式SAW压力传感器敏感元件研究与设计

量程和温度特性是传感器的两个主要指标,SAW压力传感器的量程由基片材料的结构尺寸决定,温度效应一般采用双端对谐振器来消除,目前关于两个谐振器的位置确定还没有一个确定的方法.通过力学分析得出了圆形石英膜片的半径、厚度、和最大载荷的关系;对石英圆形膜片的应力应变关系进行了有限元数值计算,得出了正负应力在圆形石英膜片的分界点,为设计SAW谐振式压力传感器的物理结构和合理的安排谐振器的位置提供了依据.     

基于Si_3N_4薄膜的压力传感器

采用微机电系统(MEMS)技术制造的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点。基于S i3N4压力敏感膜,利用MEMS技术,设计了一种用于测量气压的传感器。采用应变电阻原理对压力进行测量,进行了理论分析计算,设计了工艺过程,制作出了器件样片。这种压力传感器的显著优点是结构简单、工艺过程容易。并且,在50~100 kPa的压力条件下,对传感器进行了测试,其精度达到了0.5%。     

MEMS压力传感器在义齿力学性能研究中的应用

给出一种用于义齿压力测量的微型电容式传感器的研制工艺和封装测试。文中根据电容式压力传感器的原理,采用MEMS工艺,研制出微型传感器。在与义齿基托相同材料的作底基的树脂上挖一个边长为2mm平整的方形小坑,将传感器分布式埋植入底基,并用自制的施加压力的装置对传感器进行测试,从而检测出压力对口腔下方组织的作用力。测量结果表明,该传感器能够准备地测量出当牙齿咬合时,义齿基托所承受的力和力的分布。该传感器性能良好,具有比较稳定的输入与输出关系,适用于口腔恶劣环境下测量义齿对口腔下方组织作用力。     

电容式传感器在义齿检测系统中的应用

详细给出了一种用微型电容式压力传感器镶入义齿基托的义齿受力检测系统。根据电容式压力传感器的工作原理,采用微机电系统(MEMS)工艺,研制出微型电容式压力传感器。通过传感器的埋入封装工艺,在与义齿基托相同材料的作底基的树脂上挖一个边长为2 mm平整的方形小坑,将传感器分布式埋植入底基,并用自制施加压力的装置对义齿对口腔下方组织的作用力进行测试。测量结果表明:本系统能够准确地测量出当牙齿咬合时,义齿基托所承受的力和力的分布。该传感器性能良好,具有比较稳定的输入与输出关系,适用于口腔恶劣环境下测量义齿对口腔下方的组织作用力。     

压力传感器在石化行业的应用与国产化探讨

分析了石化行业对压力变送器的需求,得出石化行业对压力传感器的要求:测量精度、快速响应、温度特性和静压特性、长期稳定性。微压力传感器具有许多传统压力传感器不具备的优点,能够满足石化行业对压力传感器的要求。介绍了当前石化领域正在使用的MEMS压力传感器及其结构特点;对比国内外厂商生产的压力传感器性能,明确了压力传感器国产化问题的关键是如何提高传感器长期稳定性问题。     

Analysis and design of a wide micro beam as a pressure gauge for high sensitivity MEMS fingerprint sensors

Sensitivity improvement is a challenging issue in miniature pressure sensors. To improve sensitivity and linearity of the device, a wide micro beam structure has been proposed to gauge capacitance changes caused by the applied pressure in a capacitive MEMS fingerprint sensor. Bending behavior of the device and the effect of the protrusion geometry on partial loading of the micro beam has been analytically investigated. Based on the idea of efficient loading of the wide micro beam, an improved design for the capacitive fingerprint sensor is developed to increase sensitivity. It is shown with FEM simulations that the micro wide beam design is superior to the common membrane based MEMS fingerprint sensors in terms of sensitivity and linearity.     

扩散硅压力传感器长期稳定性提升试验方法研究

扩散硅压力传感器结构简单、集成度高、批量制造兼容性强,是目前MEMS领域研究最多的传感器类型,该类传感器面向航空航天等高端应用的最大技术瓶颈是封装后的传感器长期稳定性,因此相关长期稳定性提升技术已成为学术界和产业界广泛关注的共性关键技术。采用控制变量法和正交试验法,对比评价了疲劳脉动、冷热循环和振动时效三种常用长期稳定性提升技术对扩散硅压力传感器的作用效果。对比试验结果表明,三种技术均可改善扩散硅压力传感器的长期稳定性,且存在较优的环境应力参数组合,使传感器稳定性较试验前提升90%以上。本文的研究成果对各类硅压力传感器的长期稳定性提升具有较好的借鉴意义。     

台面结构硅基法珀型光纤MEMS压力传感器的研究

提出了一种新的光纤压力传感器的设计,该传感器敏感膜采用了台面结构而非传统的平面结构.用法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉理论阐述了传感器的工作原理,提出了敏感膜的力学模型.基于Fabry-Perot干涉理论推导出光纤MEMS压力传感器中台面敏感膜受到的压力与干涉光强的关系表达式,通过ANSYS有限元软件分析了台面膜型的力学性能,结果表明台面敏感膜在平行度上优于平面膜.通过数值模拟分析了传感器的关键参数对其性能的影响,为光纤MEMS压力传感器的加工和制作提供了理论依据.     

建筑物健康诊断两种风荷载传感器的设计与应用

介绍了建筑物风工程研究用的两种风荷载传感器. 种是采用MEMS技术的梁膜岛复合力敏结构压阻微差压敏感元件,用准齐平无应力微封装,适用于建筑物缩模风洞试验测试用的风荷载动态微型微压传感器.另一种是采用MEMS梁膜复合结构力敏芯片,考虑了减小雨水张力影响及冲击载荷伴生的振动影响及防雷保护而封装的复合风雨荷载,现场实测用的风...     

基于波长解调的Fabry-Perot型光纤MEMS压力传感器的设计

提出了一种新的压力传感器的设计,该传感器基于Fabry-Perot腔干涉和波长解调理论测量压力.设计用MEMS技术以及普通的光通讯接插件制作出工艺简单,分辨率高的光纤MEMS压力传感器.阐述了传感器的工作原理,分析了硅膜的厚度对传感器性能的影响以及FP腔的长度对反射光信号的影响.系统采用可调谐激光器进行信号访问,利用反射谱的相位变化完成信号解调.理论分析和模拟计算验证了传感器加工制作方案的可行性.     

A flexible encapsulated MEMS pressure sensor system for biomechanical applications

 The use of pressure sensors made of conductive polymers is common in biomechanical applications. Unfortunately, hysteresis, nonlinearity, non-repeatability and creep have a significant effect on the pressure readings when such conductive polymers are used. The objective of this paper is to explore the potential of a new flexible encapsulated micro electromechanical system (MEMS) pressure sensor system as an alternative for human interface pressure measurement. A prototype has been designed, fabricated, and characterized. Testing has shown that the proposed packaging approach shows very little degradation in the performance characteristics of the original MEMS pressure sensor. The much-needed characteristics of repeatability, linearity, low hysteresis, temperature independency are preserved. Thus the flexible encapsulated MEMS pressure sensor system is very promising and shows superiority over the commercially available conductive polymer film sensors for pressure measurement in biomechanical applications. Received: 1 December 1999/Accepted: 17 August 2000