快速上电响应的硅压阻式压力传感器温漂补偿 被引量：1

1

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压力传感器 硅压阻式 上电响应 高精度 温度补偿

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适用于恶劣环境的MEMS压阻式压力传感器 被引量：34

2

作者 伞海生 宋子军 +2 位作者 王翔 赵燕立 余煜玺 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期550-555,共6页

为了消除潮湿、酸碱、静电颗粒等恶劣环境对压力传感器压敏电阻的影响,提出了一种新型结构的压阻式压力传感器。该传感器将压敏电阻置于应力薄膜的下表面并通过阳极键合技术密封在真空压力腔中,从而减少了外界环境对压敏电阻的影响。介... 为了消除潮湿、酸碱、静电颗粒等恶劣环境对压力传感器压敏电阻的影响,提出了一种新型结构的压阻式压力传感器。该传感器将压敏电阻置于应力薄膜的下表面并通过阳极键合技术密封在真空压力腔中,从而减少了外界环境对压敏电阻的影响。介绍了此种压力传感器的工作原理,使用ANSYS软件并结合有限元方法模拟了压敏薄膜在压力作用下的应力分布情况。最后,利用微机电系统(MEMS)技术成功制作出了尺寸为1.5mm×1.5mm×500μm的压阻式压力传感器。用压力检测平台对该压力传感器进行了测试,结果表明,在25～125℃,其线性度小于2.73%,灵敏度约为20mV/V-MPa,满足现代工业使用要求。 展开更多

关键词 微机电系统 压阻式压力传感器 恶劣环境 可靠性

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微机电系统压力传感器抗干扰系统设计 被引量：2

3

作者 冒晓莉 吴其宇 +1 位作者 谢晓璐 张加宏 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第36期15503-15508,共6页

鉴于传统的硅基微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)压阻式压力传感器普遍存在温度漂移和时间漂移误差,采用恒温控制和恒流源自校正方法针对上述问题设计和研究了一种MEMS压力传感器抗干扰系统。首先,简单介绍了传感器的... 鉴于传统的硅基微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)压阻式压力传感器普遍存在温度漂移和时间漂移误差,采用恒温控制和恒流源自校正方法针对上述问题设计和研究了一种MEMS压力传感器抗干扰系统。首先,简单介绍了传感器的各项参数和温漂、时漂原理。其次,设计并制作了传感器相关外部抗干扰电路。最后,对该系统进行实验测试。结果表明:抗干扰系统能减小传感器温漂和时漂误差,热零点漂移的绝对值由恒温前的0.0652%FS/℃降至恒温后的0.00788%FS/℃,热灵敏度漂移的绝对值由0.118%FS/℃降至0.0153%FS/℃,时漂补偿后预测误差由-3.436~0.875 kPa降低至-2.086~1.765 kPa。该设计对MEMS压力传感器温漂、时漂补偿等抗干扰方面的研究具有一定参考价值。 展开更多

关键词 微机电系统(mems)压阻式压力传感器 抗干扰系统 温度漂移误差 时间漂移误差

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基于石墨烯压阻效应的宽量程MEMS压力传感器设计 被引量：2

4

作者 朱泽华 王俊强 +3 位作者 刘小飞 齐越 武晨阳 李孟委 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第4期66-69,共4页

针对传统悬浮式石墨烯压力传感器存在量程小、体积大、非线性度高等问题,设计了一种膜-岛结构的宽量程石墨烯MEMS压力传感器。使用COMSOL有限元仿真软件和噪声分析法对弹性膜片及石墨烯敏感单元尺寸进行优化设计。结果表明:在0~25 MPa范... 针对传统悬浮式石墨烯压力传感器存在量程小、体积大、非线性度高等问题,设计了一种膜-岛结构的宽量程石墨烯MEMS压力传感器。使用COMSOL有限元仿真软件和噪声分析法对弹性膜片及石墨烯敏感单元尺寸进行优化设计。结果表明:在0~25 MPa范围,传感器最大应变为0.314%,固有频率高达1.3534 MHz;采用TSV垂直互联技术实现压力传感器芯片的三维集成,芯片封装尺寸仅为2 mm×2 mm。本文设计的石墨烯MEMS压力传感器具有体积小、集成度高、固有频率高、量程宽等特点,对未来高性能石墨烯压力传感器及其他石墨烯力学传感器设计和应用具有指导意义。 展开更多

关键词 石墨烯 压阻效应 宽量程 微机电系统 压力传感器

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基于MEMS工艺的SOI高温压力传感器设计 被引量：21

5

作者 李丹丹 梁庭 +2 位作者 李赛男 姚宗 熊继军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1315-1320,共6页

利用MEMS(微机电系统)工艺中的扩散,刻蚀,氧化,金属溅射等工艺制备出SOI高温压力敏感芯片,并通过静电键合工艺在SOI芯片背面和玻璃间形成真空参考腔,最后通过引线键合工艺完成敏感芯片与外部设备的电气连接。对封装的敏感芯片进行高温... 利用MEMS(微机电系统)工艺中的扩散,刻蚀,氧化,金属溅射等工艺制备出SOI高温压力敏感芯片,并通过静电键合工艺在SOI芯片背面和玻璃间形成真空参考腔,最后通过引线键合工艺完成敏感芯片与外部设备的电气连接。对封装的敏感芯片进行高温下的加压测试,高温压力测试结果表明,在21℃(常温)至300℃的温度范围内,传感器敏感芯片可在压力量程内正常工作,传感器敏感芯片的线性度从0.9 985下降为0.9 865,控制在较小的范围内。高温压力下的性能测试结果表明,该压力传感器可用于300℃恶劣环境下的压力测量,其高温下的稳定性能为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考。 展开更多

关键词 高温压力传感器 压阻 敏感薄膜 SOI(绝缘体上硅) mems(微机电系统)

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压阻式微型压力传感器敏感结构设计 被引量：11

6

作者 易选强 苑伟政 +2 位作者 马炳和 陈爽 邓进军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期782-786,共5页

在设计某一压阻式压力传感器特定敏感结构的过程中,对出现的技术难题进行了研究。文中的第2部分设计了弹性膜片的典型结构;第3部分设计了压敏电阻的尺寸以及阻值;第4部分使用ANSYS软件分析了弹性膜片在不同压力作用下的应力、应变分布,... 在设计某一压阻式压力传感器特定敏感结构的过程中,对出现的技术难题进行了研究。文中的第2部分设计了弹性膜片的典型结构;第3部分设计了压敏电阻的尺寸以及阻值;第4部分使用ANSYS软件分析了弹性膜片在不同压力作用下的应力、应变分布,确定了压敏电阻在弹性膜片上的最佳分布位置。分析结果表明:压敏电阻距离弹性膜片边缘越近,灵敏度越高。同时计算了不同外界压力载荷和不同位置条件下压敏电阻的电压输出变化情况,提取了敏感膜片的固有频率和响应时间。文中响应时间曲线表明:所设计的微型压阻式压力传感器响应速度快,稳定时间仅为1.0×10^(-5)s。 展开更多

关键词 传感器 微机电系统 微型压阻式压力传感器 膜片

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一种压阻式微压力传感器 被引量：24

7

作者 李伟东 吴学忠 李圣怡 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2006年第7期1-2,5,共3页

微压力传感器是微机电领域最早开始研究并且实用化的微器件之一,它结构简单、用途广。基于压阻效应、惠斯顿电桥等相关知识设计了一种压阻式微压力传感器。为增大灵敏度,设计了一种折弯形的压敏电阻。基于一些相关的微加工工艺制定了制... 微压力传感器是微机电领域最早开始研究并且实用化的微器件之一,它结构简单、用途广。基于压阻效应、惠斯顿电桥等相关知识设计了一种压阻式微压力传感器。为增大灵敏度,设计了一种折弯形的压敏电阻。基于一些相关的微加工工艺制定了制作这种微传感器的工艺流程并且制作成功了传感芯片。设计了一个处理电路去获得此传感器的输出信号,它由两级放大电路和两级巴特沃斯低通滤波电路组成。最后利用这个测试系统检测出了随压力变化而发生变化的微电压信号。 展开更多

关键词 微机电系统 压阻式 微传感器 测试系统

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一种MEMS压力传感器温度补偿方法 被引量：6

8

作者 刘强 魏贵玲 +3 位作者 黄晶 郭文欣 何香君 孙申厚 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第6期828-832,共5页

针对微机电系统(MEMS)压阻式压力传感器受环境温度影响产生温度漂移的问题,该文分析了常用的温度补偿方法,提出了一种基于粒子群优化-径向基函数(PSO-RBF)的压力传感器温度补偿模型,结合标定实验采集的样本数据,建立了标定压力同敏感元... 针对微机电系统(MEMS)压阻式压力传感器受环境温度影响产生温度漂移的问题,该文分析了常用的温度补偿方法,提出了一种基于粒子群优化-径向基函数(PSO-RBF)的压力传感器温度补偿模型,结合标定实验采集的样本数据,建立了标定压力同敏感元件输出电压和温度的非线性映射关系,实现了温度补偿效果。结果表明,与传统的最小二乘法、三次样条插值法、标准RBF、粒子群优化反向传输神经网络(PSO-BP)、核极限学习机(ELM)神经网络等方法相比,该算法具有更好的补偿预测效果,且对样本数据不需要归一化处理,具有良好的工程实践意义。 展开更多

关键词 微机电系统(mems) 压阻式压力传感器 PSO-RBF 温度补偿 归一化

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MEMS镜片式眼压传感器设计

9

作者 胡胜新 徐德辉 +1 位作者 熊斌 王跃林 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第3期76-79,共4页

眼压(IOP)24 h的波动参数是眼科的一个重要的基础指标,目前传统的单个时间点的眼压测量无法有效地实现眼压的持续检测。基于眼压大小与眼角膜曲率的相关性,结合微机电系统(MEMS)微加工工艺和压模工艺,设计了一种基于电感的镜片式眼压传... 眼压(IOP)24 h的波动参数是眼科的一个重要的基础指标,目前传统的单个时间点的眼压测量无法有效地实现眼压的持续检测。基于眼压大小与眼角膜曲率的相关性,结合微机电系统(MEMS)微加工工艺和压模工艺,设计了一种基于电感的镜片式眼压传感器,在体外猪眼的实验结果证明了此传感器在眼压一定范围内(12~27 mm Hg)可以准确地反映眼压波动情况。 展开更多

关键词 眼压 传感器 持续监测 微机电系统(mems) 压模 镜片式

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一种新型MEMS温度传感器 被引量：7

10

作者 时子青 陈向东 +1 位作者 龚静 李秀梅 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第9期149-152,共4页

提出了一种新型的基于硅微桥的MEMS温度传感器。传感器是由表面制有惠斯通电桥的硅微桥和淀积在其表面的温敏聚合物薄膜构成。应用弹性力学薄板理论分析了该温度传感器的模型。分析表明:硅微桥的输出与温度变化呈线性关系。在温敏薄膜... 提出了一种新型的基于硅微桥的MEMS温度传感器。传感器是由表面制有惠斯通电桥的硅微桥和淀积在其表面的温敏聚合物薄膜构成。应用弹性力学薄板理论分析了该温度传感器的模型。分析表明:硅微桥的输出与温度变化呈线性关系。在温敏薄膜材料参数已知时,采用大面积、高厚度,可以改善传感器性能。 展开更多

关键词 双层薄膜 硅微桥压阻式 温度传感器 微机电系统

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自增强承压圆筒结构的超高压力传感器 被引量：2

11

作者 郭鑫 热合曼.艾比布力 +2 位作者 王鸿雁 赵立波 蒋庄德 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3152-3159,共8页

采用自增强技术与硅压阻效应研制了超高压力传感器,该传感器能够消除封装残余应力的影响并保证其在进行大量程压力测量时具有较高的灵敏度输出。该传感器的弹性元件为圆筒结构的高强度弹簧钢,敏感元件为平膜倒杯式硅压阻芯片。传感器工... 采用自增强技术与硅压阻效应研制了超高压力传感器,该传感器能够消除封装残余应力的影响并保证其在进行大量程压力测量时具有较高的灵敏度输出。该传感器的弹性元件为圆筒结构的高强度弹簧钢,敏感元件为平膜倒杯式硅压阻芯片。传感器工作时,超高压力作用在圆筒结构的金属弹性元件使其发生轴向位移,该位移量通过弹性元件顶端的传递杆施加到周边固支的硅压阻芯片上,使置于此处的4个电阻条阻值发生线性变化,从而输出与被测压力成正比的电压值。在研究弹性元件在1 000MPa超高压力下的工作性能时,理论与仿真相结合研究了弹性元件的承载强度,确定采用自增强处理技术提高弹性元件的承载能力。最后,对封装好的传感器静态性能进行了标定实验。实验结果表明,该传感器能够承受1 000MPa以上的工作压力,线性度为0.52%,满足工业领域的应用需求。 展开更多

关键词 超高压力传感器 自增强技术 压阻效应 微机电系统 圆筒结构

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基于绝缘体上硅的颅内压力传感器的设计与制作 被引量：1

12

作者 钟长志 王凌云 +2 位作者 卜振翔 刘路江 谷丹丹 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期517-524,共8页

基于当前医疗领域对颅内压(intracranial pressure,ICP)测量的迫切需要,设计并制造了一款量程为-10~50 kPa的绝缘体上硅(silicon-on-insulator,SOI)压阻式压力传感器.根据硅的压阻效应原理和小挠度变形理论,完成了传感器的整体结构设计... 基于当前医疗领域对颅内压(intracranial pressure,ICP)测量的迫切需要,设计并制造了一款量程为-10~50 kPa的绝缘体上硅(silicon-on-insulator,SOI)压阻式压力传感器.根据硅的压阻效应原理和小挠度变形理论,完成了传感器的整体结构设计,采用微电子机械系统(micro-electromechanical systems,MEMS)加工工艺完成了敏感芯片的制备,并结合柔性印刷电路板(flexible printed circuit,FPC)和生物柔性硅胶技术对芯片进行了放大补偿和封装.最后对其进行了压力疲劳循环测试,测试结果表明:FPC封装的压力传感器在常温环境下具有较低的非线性误差、迟滞性和重复性,经过放大后的输出灵敏度可以达到3.706 mV/kPa. 展开更多

关键词 压力传感器 颅内压(ICP) 微机电系统(mems) 压阻效应 柔性印刷电路板(FPC)

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高灵敏度扇面纤毛式MEMS矢量水听器 被引量：4

13

作者 杨晟辉 丁俊文 +2 位作者 张国军 裴毓 尚珍珍 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期599-603,共5页

目前微机电系统(MEMS)矢量水听器的研究出现瓶颈。大量实验表明,水听器的灵敏度与探测带宽存在着相互制约关系。为保证水听器具有20~500 Hz的针对远距离船舶辐射噪声的可探测带宽,急需提高MEMS矢量水听器在低频探测的灵敏度。该文在普... 目前微机电系统(MEMS)矢量水听器的研究出现瓶颈。大量实验表明,水听器的灵敏度与探测带宽存在着相互制约关系。为保证水听器具有20~500 Hz的针对远距离船舶辐射噪声的可探测带宽,急需提高MEMS矢量水听器在低频探测的灵敏度。该文在普通纤毛式MEMS矢量水听器的基础上,提出在柱形纤毛上集成十字扇面,通过增大声压接收面积,来提高低频探测的灵敏度。通过ANSYS Workbanch多参优化确定十字扇面的尺寸,通过ANSYS15.0对优化后的尺寸进行验证。利用微机械加工法集成扇面与柱形纤毛,利用水听器校准系统来测试扇面纤毛式矢量水听器的灵敏度,结果表明,灵敏度满足每频程6dB的增长趋势,在500 Hz时灵敏度达到-183.6dB(0dB=1V/μPa),比普通结构提高了近5dB。 展开更多

关键词 微机电系统(mems) 压阻传感器 ANSYS 高灵敏度

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单片集成的压阻式加速度计设计及加工

14

作者 何昱蓉 何常德 +1 位作者 张文栋 宋金龙 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期304-308,共5页

针对现实环境下加速度方向多维测试的需求,提出了一种"四边八梁"的MEMS低加速度g(g=9.8m/s2)值压阻式三轴加速度传感器。根据其工作原理进行结构设计,并通过ANSYS与Matlab软件分析、优化结构参数。设计工艺流程并进行离子注入... 针对现实环境下加速度方向多维测试的需求,提出了一种"四边八梁"的MEMS低加速度g(g=9.8m/s2)值压阻式三轴加速度传感器。根据其工作原理进行结构设计,并通过ANSYS与Matlab软件分析、优化结构参数。设计工艺流程并进行离子注入、ICP干法刻蚀及深硅刻蚀等关键工艺加工,最终实现传感器器件加工及封装。利用精密离心机测得传感器3个轴向的的灵敏度分别为44.35μV/g、49.52μV/g、232.89μV/g,验证了设计方案可行性。 展开更多

关键词 三轴加速度传感器 压阻效应 微机电系统(mems) 离子注入 深硅刻蚀

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基于MEMS微镜角度反馈的新型封装应力隔离结构 被引量：4

15

作者 钱磊 胡杰 +3 位作者 单亚蒙 王俊铎 周鹏 沈文江(指导) 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期179-188,共10页

在微机电系统微镜转轴处集成角度传感器,可用来检测镜面偏转角度实现闭环控制,但封装和实际工况的扰动会给微镜结构引入额外应力,造成压阻角度传感器的灵敏度漂移。为提高微镜在应用场景中偏转角的控制精度,减小封装热应力给集成压阻角... 在微机电系统微镜转轴处集成角度传感器,可用来检测镜面偏转角度实现闭环控制,但封装和实际工况的扰动会给微镜结构引入额外应力,造成压阻角度传感器的灵敏度漂移。为提高微镜在应用场景中偏转角的控制精度,减小封装热应力给集成压阻角度传感器带来的误差信号,提出了一种应力隔离结构。当环境温度变化时,微镜的封装会引入额外的应力,通过理论计算得到这种应力会引起芯片的轴向形变。为探究轴向形变对压阻角度传感器输出特性的影响,建立了压阻传感器的受力分析模型,计算结果表明,轴向应力会改变压阻角度传感器的输出幅值,是导致误差信号的主要因素。利用微纳加工技术制备集成压阻角度传感器的微镜,实验结果表明:传统结构芯片在12μm的轴向拉伸和轴向压缩下,压阻角度传感器的灵敏度从19.22 mV/°增加到20.16 mV/°,变化幅度为0.94 mV/°,其灵敏度随着形变量呈现明显的发散趋势;而有应力隔离结构的芯片在相同形变条件下,传感器的灵敏度则从19.37 mV/°增加到19.67 mV/°,变化幅度收敛至0.3 mV/°,有效地提高了角度传感器在不同形变条件下的稳定性。在机械可靠性方面,两种结构均通过了抗冲击和抗振动测试。 展开更多

关键词 微机电系统 mems微镜 压阻传感器 封装应力 应力隔离装置

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