MEMS热电堆高温测试系统中单晶材料的红外衰减特性研究

在对PerkinElmer公司的MEMS热电堆红外探测器静态和动态特性实验研究的基础上,本文提出了由MEMS热电堆、红外衰减片、靶体和存储模块组成瞬态表面高温测试装置的方案,对拓宽测温上限的关键元件--红外陶瓷衰减片进行了较深八的研究,用MEMS热电堆测量方法测量了氧化锆陶瓷片红外吸收系数,得出了不同厚度氧化锆（熔点为2715℃）陶瓷片红外衰减倍数曲线,为基于MEMS热电堆的表面高温测试装置的设计提供了依据。     

一种新型MEMS微波功率传感器的理论模型与优化设计

提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏度、时间常数、噪声的理论解析式.最后根据拉格朗日乘数法原理,以给定的时间常数和噪声大小为约束条件,求得灵敏度达最大时热偶长度和串联数目的最佳值.     

大功率激光加工设备实时参数检测系统

阐述了利用分光器、衰减器和热电堆检测激光功率的原理和方法,该检测方法满足了系统实时参数检测和对测量精度优于5%的要求;介绍了利用隔离器抑制激光电源产生的强共模干扰对系统影响方法和系统嵌入式硬件设计的原理和系统软件功能。     

小型燃烧发电设备的步进电机控制系统实现

为基于温差发电原理的小型燃烧发电系统设计了其控制系统,并测量了燃烧器输出功率的特性,对被控对象建立了数学模型。用步进电机和气阀作为执行机构进行流量控制,以ATmega16单片机作为控制芯片,采用最少拍无差离散算法进行控制计算,实现了燃烧发电设备的控制系统。     

A Simple High-Sensitivity Radiometer in the Infrared for Measurements of the Directional Total Emissivity of Opaque Materials at Near-Ambient Temperatures

A novel device for direct determination of the total directional emissivity of solid surfaces at near-ambient temperatures is described. The method of operation is based on comparing the radiation emitted by the surface with that emitted by a reference. The primary sensor is a solid-state, thermopile detector, and the signal recovery is achieved by phase-sensitive detection techniques, using a mechanical chopper. The device is simple and does not use any cooling. Experimental results are presented using a test sample of clear float glass, kept at 323 K (50°C), with black paint on a float glass substrate as the reference. These results, likely the first for the directional total emissivity of float glass at such low temperatures obtained without cooling, compare well with values in the literature.     

Sensitivity of MEMS microwave power sensor with the length of thermopile based on Fourier equivalent model

A Fourier equivalent model is introduced to research the thermal transfer behavior of a terminating-type MEMS microwave power sensor.The fabrication of this MEMS microwave power sensor is compatible with the GaAs MMIC process.Based on the Fourier equivalent model,the relationship between the sensitivity of a MEMS microwave power sensor and the length of thermopile is studied in particular.The power sensor is measured with an input power from 1 to 100 mW at 10 GHz,and the measurement results show that the power sensor has good input match characteristics and high linearity.The sensitivity calculated from a Fourier equivalent model is about 0.12,0.20 and 0.29 mV/mW with the length at 40,70 and 100μm,respectively,while the sensitivity of the measurement results is about 0.10,0.22 and 0.30 mV/mW,respectively,and the differences are below 0.02 mV/mW. The sensitivity expression based on the Fourier equivalent model is verified by the measurement results.     

硅基热电堆真空传感器的制造技术

发展了一种与CMOS工艺完全兼容并可在商业化的1.2μm标准CMOS生产流水线上进行流片的硅基热电堆真空传感器的制造技术与流程.传感器为悬浮的多层复合薄膜结构,其上制作了n型多晶硅加热器和20对由p型多晶硅条和铝条构成的热电堆.利用标准制造工艺中铝层图形的掩蔽作用,使用干法刻蚀工艺一方面去除了传感器表面的SiNx层,使复合介质薄膜减至三层介质,即场氧化层、硼磷硅玻璃和层间介质,从而提高了传感器响应率;另一方面去除了传感器区域内腐蚀孔中的多层介质,将其中的硅衬底裸露,以便完成后续的四甲基氢氧化铵(TMAH)体硅各向异性腐蚀工艺,使传感器成为悬浮绝热结构,这种工艺具备铝保护性能,因此腐蚀中无需任何掩模.最终得到的器件尺寸为124 μm×100 μm,在空气压强为0.1 Pa～105 Pa之间的响应电压为26 mV～50 mV,响应时间为0.9 ms～1.3 ms.这种器件的制造技术具有工艺简单、成品率高、成本低、重复性好等特点.     

微机械红外热电堆探测器

阐述了微机械红外热电堆探测器的工作机理以及主要结构 ,并用微机械工艺制作得到 4× 4的探测器阵列 ,该制作工艺与标准IC工艺兼容。在获得的探测器阵列中 ,热电堆支撑结构为氧化硅与氮化硅的介质复合膜 ,热电偶材料采用多晶硅与金属。实验得到的芯片尺寸为 8.5mm× 7.0mm。     

MEMS热电堆传感器的红外探测系统

为了实现远距离红外目标的运动和静止状态的识别,设计了基于热电堆红外传感器的红外探测系统,系统包括梯析(GRIN)透镜、微系统(MEMS)热电堆传感器、信号调理电路、数据采集电路和识别算法.探测结果表明:在相同光路系统的情况下,探测系统实现了比热释电系统更远的探测距离,实现了动态目标和静态目标的识别,并基于探测目标温度、辐射面积的区别,实现了人、车辆和其他红外目标的分类识别,可为红外目标的探测识别提供一种新的解决方案.     

基于红外热电堆的矿用测温装置设计

目前煤矿测温装置多数采用有线接触式测温方式,针对传统装置存在的测量精度、实时性以及安装难等问题,设计了一种基于红外热电堆的测温装置。系统采用红外热电堆传感器采集温度信号,通过无线模块收发信号,将温度送至上位机,便于组成网络,实现多点测温。由于非接触特性,还能够实现对矿井下运动的设备温度进行测量,具有可靠性高、速度快、实时性强等特点。