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刊名：光学精密工程
发表时间：2011-12-01
摘要:
为了提高压力传感器的精度并抑制温漂,提出了一种基于自停止腐蚀技术的“H”型双端固支梁、电磁激励、差分检测的微机械(MEMS)谐振式压力传感器.首先,通过有限元分析仿真优化了传感器的机械参数,得到了较高的灵敏度和分辨率.然后,基于浓硼扩散自停止腐蚀原理,采用MEMS体硅标准工艺加工出一致性较好的传感器样品.最后,采用非光敏BCB,在真空高温高压条件下将硅片与谐振器黏和键合完成了传感器的真空封装,并设计了应力隔离的后封装方法以降低温漂.实验结果表明:传感器的检测范围为0～120 kPa,满量程非线性度低于0.02 ％,准确度达到0.05％ FS,加入应力隔离后在-40～70℃的温度漂移不高于0.05％/℃.该传感器能够实现大量程高精度的压力测量,有效地抑制了温漂,具有较高的性能指标.
刊名：传感技术学报
发表时间：2013-06-01
摘要:
提出了一种电磁激励、差分检测的谐振式MEMS压力传感器,该器件采用低电阻率的SOI器件层单晶硅制作“H”型谐振梁,并作为激励和检测电极。根据对传感器数学模型的分析,利用有限元分析方法优化了传感器结构设计。采用等离子深刻蚀制作传感器结构,并用湿法腐蚀SOI二氧化硅层的方法释放。利用硅-玻璃阳极键合技术,实现了传感器的圆片级真空封装。采用开环扫描检测和闭环自激振荡方式,测定压力传感器的特性。实验结果表明：传感器一致性良好,在500 hPa~1100 hPa的检测范围内,差分检测灵敏度为14.96 Hz/hPa,线性相关系数为0.999996。
刊名：传感技术学报
发表时间：2012-02-01
摘要:
采用SOI硅片,基于MEMS技术,设计并加工了一种新型三明治结构的硅微谐振式压力传感器,根据传感器敏感单元的结构设计,制定了相应的制备工艺步骤,并且针对湿法深刻蚀过程中谐振子的刻蚀保护等问题,提出了一种基于氮化硅、氧化硅和氮化硅三层薄膜的保护工艺,实验表明,在采用三层薄膜保护工艺下进行湿法刻蚀10 h后,谐振子被完全释放,三层薄膜保护工艺对要求采用湿法刻蚀镂空释放可动结构具有较高的实用价值.最后对加工完成的谐振式压力传感器进行了初步的性能测试,结果表明,在标准大气压力下谐振子的固有频率为9.932 kHz,品质因数为34.
刊名：光学精密工程
发表时间：2014-05-01
摘要:
为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法.该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底层上制作H型谐振梁与压力敏感膜;然后,通过氢氟酸缓冲液腐蚀SOI晶圆的二氧化硅层释放可动结构.最后,利用精密机械加工技术在Pyrex玻璃圆片上制作空腔和电连接通孔,通过硅-玻璃阳极键合实现谐振梁的圆片级真空封装和电连接,成功地将谐振器封装在真空参考腔中.对传感器的性能测试表明:该真空封装方案简单有效,封装气密性良好;传感器在10 kPa～110 kPa的差分检测灵敏度约为10.66 Hz/hPa,线性相关系数为0.99999 542.
刊名：强激光与粒子束
发表时间：2016-06-01
摘要:
谐振式压力微传感器因其高精度、高稳定性及准数字输出等特性而广泛应用于气压监测、航空航天等领域。相较于其他结构，差分谐振式具有灵敏度高、线性度好及温度漂移小等优势。然而，要获得差分谐振式压力微传感器的最优性能，仍需解决差分谐振梁灵敏度不匹配的问题。在仿真与实验的基础上，对差分谐振式压力微传感器的灵敏度匹配特性进行了相关研究。根据研究结果，对传感器的结构参数进行了优化设计。两谐振梁的设计灵敏度为±46 Hz／kP，实验结果显示中心梁的实际灵敏度为45 Hz／kPa，边梁的实际灵敏度为-44 Hz／kPa，差分输出的线性度高达0.9999999。
刊名：传感技术学报
发表时间：2018-11-01
摘要:
介绍了一种基于自适应周期的快速频率采集的谐振式压力传感器的频率测试系统.该系统利用STM32输入捕获功能实现了快速高精度频率采集,响应时间小于20 ms,测量范围10 kHz～150 kHz,频率测量精度优于+0.05 Hz.采用频率自适应的周期数迭代方法,明显提升了系统的频率测量范围和准确度,适用于传感器的频率变化过程.利用该系统进行传感器性能测试,20 ms采样条件下传感器输出波动小于+5 Pa;快速变温过程(5℃/min)传感器的输出与标准器的偏差小于+30 Pa,满足航空用压力传感器的频率测试要求.
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