MEMS传感器异质材料键合界面的可靠性分析

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作者 袁婷 许高斌 +2 位作者 关存贺 马渊明 冯建国 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期469-474,共6页

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)传感器的制备会涉及多种材料的键合,键合过程中不同材料之间由于热膨胀系数不同而产生各种内部应力,当应力大于键合强度时,材料分层从而导致器件失效。为了明确异质材料间微观应力对... 微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)传感器的制备会涉及多种材料的键合,键合过程中不同材料之间由于热膨胀系数不同而产生各种内部应力,当应力大于键合强度时,材料分层从而导致器件失效。为了明确异质材料间微观应力对器件可靠性的影响,文章考虑材料的热膨胀系数和温度影响下的杨氏模量,利用COMSOL仿真获得的应力数据建立异质材料间的键合界面应力在不同温度、热膨胀系数和杨氏模量3种因素共同影响下的理论数学模型;并针对MEMS传感器中的硅-玻璃键合界面,基于相关键合强度数据,结合蒙特卡洛方法和应力强度干涉模型计算得到异质材料键合界面的可靠度。结果显示,异质材料键合界面的可靠度为0.992108,表明在服从韦布尔分布下的温度产生的应力不足以引起材料失效,此时器件的稳定性和可靠性较高,验证了所建模型的正确性和实用性,实现了对MEMS传感器退化行为的建模及预测。 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS)传感器 异质材料 键合界面 热应力 可靠性

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用于海洋三维温度场监测的MEMS温压一体式传感器

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作者 曹书野 张弛 +4 位作者 和欣 黄健 周继明 吴梦希 刘军山 《微纳电子技术》 CAS 2024年第10期91-99,共9页

海水温度和深度信息的采集在水文、气象、渔业、生态保护等领域具有重要意义。基于微机电系统(MEMS)技术研制了一种用于海水温度及深度检测的温压一体式传感器。该传感器采用双面设计,利用薄膜式铂电阻传感单元和压阻式压力传感单元分... 海水温度和深度信息的采集在水文、气象、渔业、生态保护等领域具有重要意义。基于微机电系统(MEMS)技术研制了一种用于海水温度及深度检测的温压一体式传感器。该传感器采用双面设计,利用薄膜式铂电阻传感单元和压阻式压力传感单元分别检测温度和深度信息。两种传感单元均可通过MEMS工艺进行制作,且制作工艺互相兼容,因此,该传感器具有尺寸小、易于大批量制造、可与CMOS集成等优点。经对该传感器性能进行测试,温度传感单元在0~40℃范围内的电阻温度系数为0.27%/℃,测量精度为±0.04℃,同一批次样品电阻温度系数标准偏差为±0.0049%/℃;压力传感单元的量程为0~10 MPa,在该量程范围内其有良好的线性度(R^(2)=0.9993)、灵敏度(14.14 mV/MPa)和批量一致性(灵敏度的标准偏差为±0.896 mV/MPa)。此外,利用温度传感单元信号对压力传感单元在不同温度下的输出电压进行温度-压力解耦,解耦后压力传感单元在5~35℃温度范围内的最大相对误差由8.42%降低至1.07%。开发的MEMS温压一体式传感器满足了海水温度和深度检测的性能需求,有望解决海洋三维温度场监测的难题,在海洋环境保护和水文信息采集等领域有着广泛的应用前景。 展开更多

关键词 温度传感器 压力传感器 微机电系统(MEMS)传感器 海洋环境检测 多传感信号解耦

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压电双晶梁MEMS传感器的稳健设计研究 被引量：3

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作者 李丰 谭晓兰 王通尘 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期33-37,共5页

微机电系统(MEMS)传感器结构参数的微小变差会影响其性能稳定。为提高MEMS传感器性能的稳健性,以压电双晶梁MEMS传感器为例,根据Smits模型,分析压电双晶梁的设计变量和噪声因素的随机性,建立基于随机模型的稳健设计数学模型;编制算法程... 微机电系统(MEMS)传感器结构参数的微小变差会影响其性能稳定。为提高MEMS传感器性能的稳健性,以压电双晶梁MEMS传感器为例,根据Smits模型,分析压电双晶梁的设计变量和噪声因素的随机性,建立基于随机模型的稳健设计数学模型;编制算法程序,确定MEMS传感器的最优设计解结果优于原设计方案。对比其稳健设计容差模型所得优化解,两者误差率为6.17%,验证了稳健设计结果的正确性。研究表明,即使设计变量存在变差,稳健设计仍能提高MEMS传感器的性能,并保证设计解的稳健性。 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS)传感器 压电双晶梁 PZT压电薄膜 随机模型 稳健设计

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智能运动文胸电子监测系统设计方案与实施 被引量：6

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作者 王建萍 徐朔 +2 位作者 王竹君 姚晓凤 李永贵 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期105-111,共7页

随着人们对运动和健康的需求与日俱增,市场对运动服装的舒适性与智能化要求不断提升,智能运动文胸研发应需而生。为采集人体在运动过程中的各项生理参数和运动信息,在集成各类微小的传感器和低功耗控制芯片基础上,提出了智能运动文胸的... 随着人们对运动和健康的需求与日俱增,市场对运动服装的舒适性与智能化要求不断提升,智能运动文胸研发应需而生。为采集人体在运动过程中的各项生理参数和运动信息,在集成各类微小的传感器和低功耗控制芯片基础上,提出了智能运动文胸的电子监测系统方案和工作流程。围绕此方案,优化传统运动文胸设计,开发了一款基本的智能运动文胸,可采集穿用者的位置、运动状态、体温、心率和排汗参数等信息。通过无线方式上传数据到终端,分析穿用者当前的生理和运动状态,判断健康状况,并通过智能终端向用户展示信息和预警。 展开更多

关键词 智能运动文胸 微机电系统传感器 织物心率带 电子监测系统 数据采集

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基于MEMS惯性传感器时域特征的人体行为识别 被引量：8

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作者 谢国亚 刘宇 +3 位作者 路永乐 邸克 郭俊启 余跃 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第2期221-224,共4页

提出了一种基于微机电系统(MEMS)惯性传感器组合系统的高精度实时人体行为识别算法。算法选取一个2 s的滑动时间窗作为特征提取窗口,提取惯性传感器组合系统输出的时域特征作为特征参量,采用基于平衡决策树的支持向量机对人体不同行为... 提出了一种基于微机电系统(MEMS)惯性传感器组合系统的高精度实时人体行为识别算法。算法选取一个2 s的滑动时间窗作为特征提取窗口,提取惯性传感器组合系统输出的时域特征作为特征参量,采用基于平衡决策树的支持向量机对人体不同行为模式进行分类识别。在实验室自主研发的可穿戴智能终端平台上进行测试,结果表明,在识别时间缩短到2 s/次的条件下,对5种行走类行为模式和5种非行走类行为模式的识别率均可达88%。与现有算法相比,该算法的实时性和精度得到明显提高,且拓展了模式识别的种类。 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS)惯性传感器 人体行为识别 特征提取 特征参量 支持向量机

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车辆基地机电设备故障监测及诊断系统 被引量：15

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作者 高臻 王翯 +2 位作者 齐海娟 展爱花 陈竹 《城市轨道交通研究》 北大核心 2019年第12期168-171,共4页

系统地介绍了车辆基地机电设备故障监测及诊断系统的设计目标、关键技术和系统功能。该系统基于工业物联网技术,运用以预测技术为核心的故障预测和健康管理(PHM)策略,采用MEMS(微机电系统)传感器实时监控并采集车辆基地机电设备的状态... 系统地介绍了车辆基地机电设备故障监测及诊断系统的设计目标、关键技术和系统功能。该系统基于工业物联网技术,运用以预测技术为核心的故障预测和健康管理(PHM)策略,采用MEMS(微机电系统)传感器实时监控并采集车辆基地机电设备的状态数据、故障数据,通过窄带物联网(LoRaWAN)实现监测数据上传,对车辆基地机电设备进行状态监测,实时获取设备状态信息,对设备进行故障预测和健康管理。该系统能够有效解决城市轨道交通车辆基地机电设备维检修困难、因设备故障导致灾难性事故频发、车辆基地管理计划难制定、设备维修过程不便于管控与追溯、信息化进程落后、物流管理差等诸多问题。 展开更多

关键词 城市轨道交通 车辆基地 机电设备 故障监测 故障预测和健康管理 微机电系统传感器 窄带物联网

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MEMS传感器和智能传感器的发展 被引量：5

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作者 雷鸣远 《无线互联科技》 2020年第6期20-21,共2页

MEMS传感器和智能传感器可以被称为新时代传感器的典型代表,在智能化以及集成化方面体现出独特的优势。随着我国科学技术发展水平的提高,MEMS传感器和智能传感器也处于不断发展的过程中,同时应用的范围不断拓宽,为各行各业带来了极大的... MEMS传感器和智能传感器可以被称为新时代传感器的典型代表,在智能化以及集成化方面体现出独特的优势。随着我国科学技术发展水平的提高,MEMS传感器和智能传感器也处于不断发展的过程中,同时应用的范围不断拓宽,为各行各业带来了极大的便利。文章对此展开分析。 展开更多

关键词 微机电系统传感器 智能传感器 应用

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用于耳内体温监测的柔性温度传感器 被引量：1

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作者 项晓禹 孙鹏 +3 位作者 刘伟涛 李浩然 张弛 刘军山 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第9期1429-1435,共7页

为了在使用入耳式耳机进行日常活动时,可以通过监测耳内温度来评估健康状况,研制了一种柔性铂薄膜温度传感器。传感器的感温单元设计为蛇形结构,可以共形贴附于曲面。制备过程中,采用磁控溅射技术在已图形化的柔性基板表面沉积铂,省去... 为了在使用入耳式耳机进行日常活动时,可以通过监测耳内温度来评估健康状况,研制了一种柔性铂薄膜温度传感器。传感器的感温单元设计为蛇形结构,可以共形贴附于曲面。制备过程中,采用磁控溅射技术在已图形化的柔性基板表面沉积铂,省去光刻、显影等工艺,直接完成对铂薄膜的图形化。在25~45℃的温度范围内,传感器的电阻温度系数为0.0028/℃,分辨率为0.1℃,能够满足体温测量对传感器性能的要求。将传感器集成至耳机耳塞上,并通过标定实验得到电阻-温度关系公式。研发了基于传感器的无线入耳式体温监测系统,结合手机应用程序(APP)进行实际体温测量。在36.3~36.7℃的温度范围内,对同一位使用者测温的平均误差为±0.058℃,表明该传感器能够准确获取耳内体温。 展开更多

关键词 温度传感器 柔性传感器 微机电系统(MEMS)传感器 可穿戴设备 体温监测

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水下观测平台姿态低功耗测量系统 被引量：1

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作者 郭虎生 颜冰 吴志东 《鱼雷技术》 2013年第3期193-196,共4页

鉴于现有的姿态测量系统具有功耗高、体积大的特点,以及水下测量平台的姿态通常在海流作用下会发生改变,由此对平台上所搭载传感器的测量带来极大的影响等问题,提出了一种采用三轴微加速度和三轴磁阻传感器构成微机电系统(MEMS)组合模... 鉴于现有的姿态测量系统具有功耗高、体积大的特点,以及水下测量平台的姿态通常在海流作用下会发生改变,由此对平台上所搭载传感器的测量带来极大的影响等问题,提出了一种采用三轴微加速度和三轴磁阻传感器构成微机电系统(MEMS)组合模块的设计方案,实现了对水下测量平台俯仰角、横滚角及方向角的实时测量,从而可实时获取平台姿态信息,以达到校正传感器输出的目的。试验数据表明,该系统具有低功耗、体积小、成本低及抗冲击等优点,能够满足水下平台姿态测量精度。 展开更多

关键词 水下平台 姿态测量 微机电系统传感器

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硅基SiC薄膜制备与应用研究进展

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作者 杨晨光 王秀峰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期26-39,共14页

碳化硅(SiC)材料具有极为优良的物理、化学及电学性能,可满足在高温、高腐蚀等极端条件下的应用,碳化硅还是极端工作条件下微机电系统(MEMS)的主要候选材料,成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的热点。同时,碳化硅有与硅同属立... 碳化硅(SiC)材料具有极为优良的物理、化学及电学性能,可满足在高温、高腐蚀等极端条件下的应用,碳化硅还是极端工作条件下微机电系统(MEMS)的主要候选材料,成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的热点。同时,碳化硅有与硅同属立方晶系的同质异形体,可与硅工艺技术相结合制备出适应大规模集成电路需要的硅基器件,因此用硅晶片作为衬底制备碳化硅薄膜的工作受到研究人员的特别重视。本文综述了近年来国内外硅基碳化硅薄膜的研究现状,就其制备方法进行了系统的介绍,主要包括各种化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)法和物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)法,并归纳了对硅基碳化硅薄膜性能的研究,包括杨氏模量、硬度、薄膜反射率、透射率、发光性能、电阻、压阻、电阻率和电导率等,以及其在微机电系统传感器、生物传感器和太阳能电池等领域的应用,最后对硅基碳化硅薄膜未来的发展进行了展望。 展开更多

关键词 硅基碳化硅薄膜 化学气相沉积 物理气相沉积 微机电系统传感器 生物传感器 太阳能电池

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基于SCKF和姿态估计的SINS/GPS在线对准方法 被引量：1

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作者 张桓瑞 刘向龙 邵洪峰 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第2期268-272,288,共6页

该文提出了基于平方根容积卡尔曼滤波和初始姿态估计的捷联惯导/全球定位系统组合在线对准法。构建平方根容积卡尔曼滤波器来对初始姿态估计的非线性量测模型进行滤波,估计代表初始姿态转换矩阵的罗德里格参数,并以此求出当前时刻的姿... 该文提出了基于平方根容积卡尔曼滤波和初始姿态估计的捷联惯导/全球定位系统组合在线对准法。构建平方根容积卡尔曼滤波器来对初始姿态估计的非线性量测模型进行滤波,估计代表初始姿态转换矩阵的罗德里格参数,并以此求出当前时刻的姿态转换矩阵,从而求出当前时刻准确的姿态。该文分别对制导武器系统和车载系统进行了半实物仿真。仿真结果表明,此方法可在25 s左右完成在线对准。其中短距离制导武器仿真结果航向角及俯仰角误差在0.1°内,横滚角误差在0.3°内;低成本车载导航系统仿真结果航向角误差在0.2°内,俯仰角及横滚角误差在1°内,可满足制导武器及低成本民用车辆的对准需求。 展开更多

关键词 惯性导航 空中对准 全球定位系统(GPS) 姿态估计 非线性滤波 微机电系统(MEMS)传感器

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