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压阻式硅微加速度传感器的结构设计与仿真 被引量:5
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作者 隋丽 石庚辰 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2003年第B03期52-55,共4页
一般的压阻式硅微加速度传感器结构多采用单梁加质量块的形式 ,这种形式的传感器灵敏度比较高 ,但它的横向效应较难克服 ,文中提出一种四梁结构的加速度传感器 ,通过仿真计算 。
关键词 压阻式硅微加速度传感器 结构设计 仿真 工作原理 受力分析 灵敏度 频率分析
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固支结构对压阻式加速度传感器的影响
2
作者 邸瑜 王丙寅 +3 位作者 王志强 李婉华 李锐锐 梁庭 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第9期17-20,共4页
针对MEMS加速度传感器发展进程中传统仿真模型因未充分考虑固支结构所带来的影响,致使限制了传感器的优化设计。为此,针对四端四梁MEMS压阻式加速度传感器,运用有限元仿真分析方法,研究不同封装约束方法及固支结构对其性能的影响。研究... 针对MEMS加速度传感器发展进程中传统仿真模型因未充分考虑固支结构所带来的影响,致使限制了传感器的优化设计。为此,针对四端四梁MEMS压阻式加速度传感器,运用有限元仿真分析方法,研究不同封装约束方法及固支结构对其性能的影响。研究发现,引入固支结构会造成压敏电阻路径应力约9%的偏差,不同封装方法对应力影响约1.8%。当固支结构宽度为400μm时,可在保证性能的同时,将整体结构尺寸缩小近32%,为微型化压阻式加速度传感器的设计制造提供了新思路与方法。 展开更多
关键词 加速度传感器 型化 有限元仿真 固支结构 封装约束方法
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快速上电响应的硅压阻式压力传感器温漂补偿 被引量:1
3
作者 周聪 闫晋平 +3 位作者 郭建成 游雨霖 杨振川 高成臣 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期128-131,136,共5页
温度变化使得硅压阻式压力传感器产生零点漂移和灵敏度漂移,该漂移误差是硅压阻式压力传感误差的主要来源,也导致压阻式压力传感器上电后短时间出现上电热漂移现象,需要一定的预热时间。本文改进了实验测试平台的温控系统,提出了上电热... 温度变化使得硅压阻式压力传感器产生零点漂移和灵敏度漂移,该漂移误差是硅压阻式压力传感误差的主要来源,也导致压阻式压力传感器上电后短时间出现上电热漂移现象,需要一定的预热时间。本文改进了实验测试平台的温控系统,提出了上电热漂移补偿算法,设计了一种具有快速上电响应能力的压阻式压力传感器,能够实现自动化的温度补偿。经测试,温度补偿后,压力传感器的示值误差在0~40℃的温度范围优于0.02%FS。找出了影响上电热漂移的关键因素,对上电后8~60 s满量程输出进行上电热漂补,将上电热漂移由0.012%FS减小到了0.0016%FS,提高了上电快速响应能力。 展开更多
关键词 MEMS传感器 上电响应 高精度 温度补偿
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压阻式硅微型加速度传感器的研制 被引量:13
4
作者 席占稳 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第11期31-33,共3页
利用微加工技术制作了压阻式硅微型加速度传感器,对制作的加速度传感器样品进行了动态测试,单臂梁结构的加速度传感器的灵敏度为1μV/gn,双臂梁结构加速度传感器的灵敏度为1.6μV/gn,结果与理论设计值基本吻合。
关键词 加速度传感器 加工 动态测试 结构形
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基于表面微机械技术的压阻式加速度传感器 被引量:2
5
作者 魏长征 周伟 李昕欣 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2011年第11期4-7,共4页
文中介绍了一种以表面微机械技术制造的带有片上静电自检测功能的压阻式加速度传感器。该芯片制造利用了表面微机械加工技术,以低应力氮化硅薄膜为结构材料,多晶硅作为压阻材料,引入了准LIGA的电镀铜工艺,实现了一款低成本、与IC制造工... 文中介绍了一种以表面微机械技术制造的带有片上静电自检测功能的压阻式加速度传感器。该芯片制造利用了表面微机械加工技术,以低应力氮化硅薄膜为结构材料,多晶硅作为压阻材料,引入了准LIGA的电镀铜工艺,实现了一款低成本、与IC制造工艺相兼容的压阻式加速度传感器。电镀的铜质量块使压阻输出获得了足够高的灵敏度。利用金属质量块和衬底形成的一对电极,实现了可片上检测器件是否正常工作的片上静电自检测功能。传感器测试结果表明,加速度输出灵敏度为25.1μV/g,-3 dB频率带宽为1.3 kHz. 展开更多
关键词 加速度传感器 表面机械技术 片上静电自检测功能
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MEMS压阻式加速度传感器的优化设计 被引量:10
6
作者 杜春晖 何常德 +3 位作者 葛晓洋 于佳琪 熊继军 张文栋 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2012年第6期848-852,共5页
提出了一种新型的MEMS压阻式加速度传感器,该传感器采用"四悬臂梁-质量块"结构,16个压敏电阻完全对称布放于悬臂梁上应力变化的线性区,既提高了传感器的灵敏度,又降低了轴间耦合度和非线性度。通过与八悬臂梁结构的仿真对比,... 提出了一种新型的MEMS压阻式加速度传感器,该传感器采用"四悬臂梁-质量块"结构,16个压敏电阻完全对称布放于悬臂梁上应力变化的线性区,既提高了传感器的灵敏度,又降低了轴间耦合度和非线性度。通过与八悬臂梁结构的仿真对比,得出该传感器具有更高的抗横向耦合性,约为八悬臂梁结构的30倍。 展开更多
关键词 对称分布 抗耦合性 三维 加速度传感器
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硅微振梁式加速度传感器中微杠杆结构的设计 被引量:11
7
作者 裘安萍 苏岩 +1 位作者 施芹 黄丽斌 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2204-2207,共4页
提出了一种采用微杠杆结构进行惯性力放大的硅微振梁式加速度传感器结构,阐述了其工作机理.在此基础上,讨论了两种不同的支点形式,分别推导了这两种结构形式的放大倍数计算公式,发现I型支点形式的放大倍数略高于II型支点,并采用有限元... 提出了一种采用微杠杆结构进行惯性力放大的硅微振梁式加速度传感器结构,阐述了其工作机理.在此基础上,讨论了两种不同的支点形式,分别推导了这两种结构形式的放大倍数计算公式,发现I型支点形式的放大倍数略高于II型支点,并采用有限元方法进行了仿真;分析了支点刚度以及输出轴刚度对放大倍数的影响;提出了微杠杆结构设计的原则. 展开更多
关键词 振梁加速度传感器 杠杆 放大倍数
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高g_n值悬臂梁式硅微加速度传感器的结构设计 被引量:2
8
作者 席占稳 赖百坛 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 2000年第6期39-43,共5页
针对高冲击加速度测量 ,分别就硅微加速度传感器等截面和变截面悬臂梁在不同结构尺寸下的应力状况及固有频率进行了有限元数值模拟 ;对等截面和变截面悬臂梁结构的灵敏度进行了分析比较和数值计算 ,结果都说明了采用变截面悬臂梁结构 ,... 针对高冲击加速度测量 ,分别就硅微加速度传感器等截面和变截面悬臂梁在不同结构尺寸下的应力状况及固有频率进行了有限元数值模拟 ;对等截面和变截面悬臂梁结构的灵敏度进行了分析比较和数值计算 ,结果都说明了采用变截面悬臂梁结构 ,灵敏度可提高近 30 % ;对选择的变截面悬臂梁结构的加速度传感器其量程为 1 0 0 0 0gn,有足够的抗过载能力 ,且横向灵敏度足够小 . 展开更多
关键词 悬臂梁 加速度 结构设计 速度传感器
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封装材料对压阻式加速度传感器性能的影响 被引量:1
9
作者 李平 高世桥 +1 位作者 金磊 石云波 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期623-628,共6页
通过实验测试的方法研究分析封装材料对压阻式高量程加速度传感器性能的影响。对使用陶瓷材料和不锈钢材料封装的加速度传感器,利用拉曼光谱仪测试研究封装前后传感器结构中残余应力和压敏电阻阻值的变化,采用落锤、Hopkinson杆测试分... 通过实验测试的方法研究分析封装材料对压阻式高量程加速度传感器性能的影响。对使用陶瓷材料和不锈钢材料封装的加速度传感器,利用拉曼光谱仪测试研究封装前后传感器结构中残余应力和压敏电阻阻值的变化,采用落锤、Hopkinson杆测试分析传感器的灵敏度、高过载能力,并在实弹环境中测试不同封装传感器的测试精度的差别。实验结果显示,与陶瓷材料封装的压阻式加速度传感器相比,不锈钢材料封装的压阻式加速度传感器在封装后结构的残余应力和压敏电阻阻值的变化更大,但不锈钢封装传感器的灵敏度更大、高过载能力更强,同时实弹环境中可靠性和测试精度更高。 展开更多
关键词 固体力学 残余应力 拉曼光谱仪 加速度传感器 封装管壳材料
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灵敏度和偏移补偿的MEMS压阻式加速度传感器 被引量:1
10
作者 侯倩萍 常京 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2019年第9期72-77,共6页
针对传感器中存在的灵敏度和偏移补偿问题,提出了一种新的MEMS压阻式加速度传感器设计,它由一个传感器和一个总的接口电路构成,可用0.18μm商用CMOS工艺实现设计。传感器结构由8个硼扩散结晶体压敏电阻连接起来构成一个惠斯通电桥来感... 针对传感器中存在的灵敏度和偏移补偿问题,提出了一种新的MEMS压阻式加速度传感器设计,它由一个传感器和一个总的接口电路构成,可用0.18μm商用CMOS工艺实现设计。传感器结构由8个硼扩散结晶体压敏电阻连接起来构成一个惠斯通电桥来感知加速度;接口电路由一个主放大器和传感器灵敏度及温度偏移补偿电路构成;实验结果表明,传感器具有很高的在轴加速度灵敏度和灵敏度补偿效果,整个系统具有可达5 k Hz的可扩展的系统带宽,而且偏移估计误差减少到了±10μV以内。 展开更多
关键词 MEMS 加速度传感器 补偿 灵敏度 动态范围 偏移估计误差
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SOI高g值压阻式加速度传感器与工艺实现
11
作者 许高斌 陈兴 +2 位作者 马渊明 卢翌 汪祖民 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期674-677,共4页
基于SOI技术,利用电感耦合等离子体硅深加工,设计制备了一种新型平面内振动高g值压阻式加速度计。该加速度计包括X轴向与Y轴向单元,采用扇形敏感质量块平板内振动结构。对称的布局方式,有效地消除了灵敏度的交叉干扰,提高了传感器的测... 基于SOI技术,利用电感耦合等离子体硅深加工,设计制备了一种新型平面内振动高g值压阻式加速度计。该加速度计包括X轴向与Y轴向单元,采用扇形敏感质量块平板内振动结构。对称的布局方式,有效地消除了灵敏度的交叉干扰,提高了传感器的测量精度。测试系统分析出加速度传感器的灵敏度是1.170μV/g。研究表明该加速度传感器可实现对量程高达25×104g加速度的测量。 展开更多
关键词 高G值 加速度传感器 SOI 扇形敏感质量块 双U型敏电
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高g值压阻式加速度传感器仿真设计 被引量:6
12
作者 杨雨君 王鹏 +3 位作者 陈曼龙 张昌明 杨帆 陈芳芳 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第6期78-81,85,共5页
利用硅微材料的压阻效应,结合微机电系统(MEMS)加工技术,设计一种高g值压阻式加速度传感器结构,主要应用于爆炸、冲击测试以及引信侵彻等特殊领域。采用参数分析,确定了传感器的三维模型,提取敏感梁的表面路径,分析总结其应力分布规律,... 利用硅微材料的压阻效应,结合微机电系统(MEMS)加工技术,设计一种高g值压阻式加速度传感器结构,主要应用于爆炸、冲击测试以及引信侵彻等特殊领域。采用参数分析,确定了传感器的三维模型,提取敏感梁的表面路径,分析总结其应力分布规律,据此确定压敏电阻位置,并设计能单独测量且抗交叉干扰的测量电路。最后通过有限元对传感器敏感结构进行仿真分析,仿真结果表明:该加速度计水平面内其X方向灵敏度为4.37μV/g_(n),Y方向灵敏度为4.44μV/g_(n),一阶固有频率为105.80 kHz,量程可达到15×10^(4)g_(n)。 展开更多
关键词 加速度传感器 高G值 灵敏度
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压阻式复合惯性加速度传感器的研究 被引量:4
13
作者 迟晓珠 金鸿章 王劲松 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第z2期262-263,271,共3页
对于压阻式复合惯性加速度传感器的惯性变换系统的结构特性、工作原理进行了分析讨论,建立了数学模型,所设计的惯性武弹性敏感元件,能分别将线加速度产生的惯性力及角加速度产生的惯性力矩,转换成弹性梁的变形,通过应变计及电路,将此变... 对于压阻式复合惯性加速度传感器的惯性变换系统的结构特性、工作原理进行了分析讨论,建立了数学模型,所设计的惯性武弹性敏感元件,能分别将线加速度产生的惯性力及角加速度产生的惯性力矩,转换成弹性梁的变形,通过应变计及电路,将此变形转换成为可测的电学量。并能通过合理组合的测量电桥,消除线加速度及角加速度之间交叉耦合影响。并用试验证实了该惯性系统设计合理,它可以作为线加速度及角加速度复合测量用。 展开更多
关键词 线加速度 加速度 传感器
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新型L形梁压阻微加速度传感器 被引量:3
14
作者 高廷金 熊斌 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1177-1180,共4页
介绍了一种新型的基于MEMS体硅加工工艺的L形梁压阻微加速度传感器。在加工过程中采用Si—Si直接键合完成底板与传感器支撑框体之间的粘合,使得后续加工工艺更加简单;采用DRIE释放梁结构,从而保证了梁结构的完整性。分析了该传感器的结... 介绍了一种新型的基于MEMS体硅加工工艺的L形梁压阻微加速度传感器。在加工过程中采用Si—Si直接键合完成底板与传感器支撑框体之间的粘合,使得后续加工工艺更加简单;采用DRIE释放梁结构,从而保证了梁结构的完整性。分析了该传感器的结构参数和灵敏度,并用ANSYS进行了有限元模拟,同时介绍了其工艺流程,以及封装后的测试结果。芯片尺寸为3.8 mm×3.8 mm×0.82 mm,其中敏感质量块尺寸为2 mm×2 mm×0.4 mm,梁尺寸为2 200μm×100μm×40μm。经初步测试,在采用5 V电源供电时灵敏度为0.5 mV/g左右,3 dB截止频率为520 Hz左右。 展开更多
关键词 电子机械系统 加速度传感器 L形梁
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压阻式加速度传感器温度补偿电路的设计 被引量:7
15
作者 杨文 靳鸿 +2 位作者 杨春迪 张晶 亢玮冬 《现代电子技术》 2022年第8期18-24,共7页
针对温度影响压阻式加速度传感器精确性和可靠性等问题,文中从压阻式加速度传感器的原理出发,结合公式推导解释其产生温漂的原因;通过高低温实验分别探究温度对压阻式单轴、三轴加速度传感器的影响,并对实验数据进行最小二乘曲线拟合,... 针对温度影响压阻式加速度传感器精确性和可靠性等问题,文中从压阻式加速度传感器的原理出发,结合公式推导解释其产生温漂的原因;通过高低温实验分别探究温度对压阻式单轴、三轴加速度传感器的影响,并对实验数据进行最小二乘曲线拟合,得出其变化关系式。依据变化关系式设计以FPGA为主控芯片的温度补偿电路,使用VHDL语言为系统编程并计算出其补偿值;然后对传感器进行温度补偿实验。结果表明:传感器的零位输出电压经差分放大后与基准电压较接近;补偿后,压阻式加速度传感器的温漂得到极大的改善,其精确性和可靠性得到提高,可满足外场试验的需要。 展开更多
关键词 加速度传感器 温漂特性 温度补偿 FPGA 最小二乘曲线拟合 差分运算 滤波电路 跟随器 零位输出电
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硅基MEMS梁-复合膜-岛压阻式压力传感器设计研究 被引量:3
16
作者 江浩 黄晶 +3 位作者 袁宇鹏 李春洋 苗晋威 李光贤 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期118-123,共6页
针对微机电系统(MEMS)压力传感器灵敏度与非线性度难以兼顾的问题,提出了一种梁-复合膜-岛压力传感结构,运用有限元仿真软件优化整体结构尺寸以得到最大纵横应力差、挠度,并设计压阻条压敏电阻掺杂类型、掺杂浓度、结构尺寸及分布位置... 针对微机电系统(MEMS)压力传感器灵敏度与非线性度难以兼顾的问题,提出了一种梁-复合膜-岛压力传感结构,运用有限元仿真软件优化整体结构尺寸以得到最大纵横应力差、挠度,并设计压阻条压敏电阻掺杂类型、掺杂浓度、结构尺寸及分布位置。将梁-复合膜-岛结构与传统结构的输出进行仿真对比,由仿真结果可知,梁-复合膜-岛结构在0~60 kPa压力范围内灵敏度较相关结构提升7%以上,较E型结构提升2倍,非线性度为0.029%FSS,满足MEMS微压压力传感器的高灵敏度、高线性度等要求,可支撑医疗领域相关应用研究。 展开更多
关键词 传感器 敏电 高灵敏度
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压阻式硅微加速度计的研制 被引量:1
17
作者 张精华 田雷 +3 位作者 迟晓珠 王伟 侯占民 吴亚林 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第12期40-42,共3页
介绍压阻式硅微加速度计的结构设计。采用等离子体刻蚀技术制作成硅微加速度计。该技术具有腐蚀深宽比高、掩模选择性好的特点,适用于微机械器件的制作。通过测试,加速度计的非线性达到0.2%。讨论了影响加速度计灵敏度的结构因素和工艺... 介绍压阻式硅微加速度计的结构设计。采用等离子体刻蚀技术制作成硅微加速度计。该技术具有腐蚀深宽比高、掩模选择性好的特点,适用于微机械器件的制作。通过测试,加速度计的非线性达到0.2%。讨论了影响加速度计灵敏度的结构因素和工艺因素。 展开更多
关键词 加速度 结构设计 等离子体刻蚀 MEMS
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压阻式复合加速度传感器的研究 被引量:1
18
作者 迟晓珠 金鸿章 +1 位作者 崔宏敏 王劲松 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第6期17-19,共3页
对压阻式复合惯性加速度传感器的惯性变换系统的结构、特性、工作原理进行了分析讨论,建立了数学模型,所设计的惯性式弹性敏感元件,能分别将线加速度产生的惯性力及角加速度产生的惯性力矩转换成弹性梁的变形,通过应变计及电路将此变形... 对压阻式复合惯性加速度传感器的惯性变换系统的结构、特性、工作原理进行了分析讨论,建立了数学模型,所设计的惯性式弹性敏感元件,能分别将线加速度产生的惯性力及角加速度产生的惯性力矩转换成弹性梁的变形,通过应变计及电路将此变形转换成为可测的电学量。并能通过合理组合的测量电桥,消除线加速度及角加速度之间交叉耦合影响。试验证明:该惯性系统设计合理,它可以作为线加速度及角加速度复合测量用。 展开更多
关键词 复合传感器 线加速度 加速度
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多晶硅纳米膜压阻超薄微梁加速度敏感结构 被引量:4
19
作者 揣荣岩 白羽 +2 位作者 吴美乐 代全 靳晓诗 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第1期1-3,15,共4页
随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,硅基加速度传感器已经得到广泛应用。但在敏感结构设计中,普遍存在灵敏度与固有谐振频率相互制约的矛盾。为此,采用多晶硅纳米膜作应变电阻,设计了300 nm超薄微梁加速度敏感结构。这种结构的设计改... 随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,硅基加速度传感器已经得到广泛应用。但在敏感结构设计中,普遍存在灵敏度与固有谐振频率相互制约的矛盾。为此,采用多晶硅纳米膜作应变电阻,设计了300 nm超薄微梁加速度敏感结构。这种结构的设计改善了灵敏度与谐振频率之间的矛盾,使两者乘积值提高了30余倍,从而使压阻加速度计的性能得到大幅提升。 展开更多
关键词 加速度传感器 多晶纳米膜 超薄 谐振频率
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恒压激励式压力传感器模拟补偿工艺效能提升
20
作者 陈海卫 陈仁军 高维烨 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期120-123,127,共5页
硅压阻式压力传感器输出受温度变化影响。由于压力传感器实际工作环境的温度变化范围很大,需要采用温度补偿方法来抑制环境温度对传感器特性的影响。当前所采用的模拟式压力传感器调试工艺较为依赖人工操作,费时费力。本文给出了一种针... 硅压阻式压力传感器输出受温度变化影响。由于压力传感器实际工作环境的温度变化范围很大,需要采用温度补偿方法来抑制环境温度对传感器特性的影响。当前所采用的模拟式压力传感器调试工艺较为依赖人工操作,费时费力。本文给出了一种针对恒压激励下的硅压阻式压力传感器桌面模型补偿调试工艺,通过搭建补偿电路、元器件等桌面模型,以测试数据结合桌面模型计算的调试工艺提高压力传感器模拟补偿过程中的调试效率及合格率。1000余支压力传感器的验证结果表明,基于桌面模型计算的调试一次合格率大于99%、调试效率提升400%以上,过程能力指数(CPK)为1.77,具备较强的工程化推广前景。 展开更多
关键词 MEMS 传感器 模拟补偿 桌面模型计算 调试工艺
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