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用于矢量水听器的应力集中MEMS敏感单元仿真研究
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作者 肖邦 赵荣荣 殷忆昕 《声学技术》 北大核心 2025年第2期302-308,共7页
敏感单元作为同振式矢量水听器的核心元件,其小型化将有助于水听器整体体积和质量的减小。采用微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem,MEMS)结构是实现敏感单元小型化的有效途径。文章针对一种应力集中的MEMS敏感单元进行仿真研究... 敏感单元作为同振式矢量水听器的核心元件,其小型化将有助于水听器整体体积和质量的减小。采用微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem,MEMS)结构是实现敏感单元小型化的有效途径。文章针对一种应力集中的MEMS敏感单元进行仿真研究。在质量块-梯形悬臂梁结构基础上,将单梯形悬臂梁改进为双梯形悬臂梁。同时,在悬臂梁近固定端处厚度方向刻蚀凹槽,进一步提高梁上压电层的局部应力。通过有限元仿真,对比三种不同结构敏感单元对应矢量水听器模型的灵敏度频域响应性能,并从梁上应力分布角度对性能差异进行分析。研究发现,相较于单梯形梁,双梯形悬臂梁结构水听器灵敏度提升7.7 dB。此外,增加悬臂梁厚度且在悬臂梁根部刻蚀凹槽,使得对应水听器灵敏度和带宽均得到改善。悬臂梁厚度为80μm、根部凹槽深度为40μm、宽度为100μm的双梯形悬臂梁对应矢量水听器的谐振频率为1496.8 Hz,在频率为630 Hz、参考值为1 V·(μPa)-1时,灵敏度为-210.8 dB。 展开更多
关键词 矢量水听器 敏感单元 悬臂梁 应力集中 仿真分析 微机系统
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MEMS压电矢量水听器低噪声前置放大电路
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作者 邓威 樊青青 +2 位作者 李俊红 马军 孔超 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第4期550-554,共5页
等效自噪声是微机电系统(MEMS)压电矢量水听器重要的性能指标,前置放大电路的噪声是其主要来源之一。为降低MEMS压电矢量水听器的自噪声,设计了一种低噪声前置放大电路。采用双JFET并联电路结构,辅以合适的偏置电路,对不同噪声源进行理... 等效自噪声是微机电系统(MEMS)压电矢量水听器重要的性能指标,前置放大电路的噪声是其主要来源之一。为降低MEMS压电矢量水听器的自噪声,设计了一种低噪声前置放大电路。采用双JFET并联电路结构,辅以合适的偏置电路,对不同噪声源进行理论分析,优化电路参数,最终实现了噪声性能较优的低噪声前置放大电路的设计与制备。测试结果表明,在MEMS压电矢量水听器的工作频带内,低噪声前置放大电路信号放大无失真,电压增益为43.8d B,等效输入噪声电压谱密度为0.7nV√Hz@1 kHz其噪声性能较国内外同类型的放大电路具有一定优势。 展开更多
关键词 等效自噪声 mems矢量水听器 前置放大 1/f噪声 噪声压谱密度
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一种低频高灵敏度压电MEMS声接收器设计
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作者 王登攀 黄晶 +7 位作者 赵德锋 王飞 王露 刘文怡 苗晋威 张立宇 袁宇鹏 胡义东 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期28-31,58,共5页
为了提高低频段的灵敏度,基于ScAlN薄膜设计了一种开缝式低频高灵敏度MEMS声传感器结构,并分析了开缝数量对谐振频率和电压输出的影响规律。制作微机电系统(MEMS)声接收器样品,当谐振频率为29.3 kHz时,在20~30 kHz内测得其最高灵敏度高... 为了提高低频段的灵敏度,基于ScAlN薄膜设计了一种开缝式低频高灵敏度MEMS声传感器结构,并分析了开缝数量对谐振频率和电压输出的影响规律。制作微机电系统(MEMS)声接收器样品,当谐振频率为29.3 kHz时,在20~30 kHz内测得其最高灵敏度高于-60 dB,说明所提出的开缝式结构能在低频段实现高灵敏度。 展开更多
关键词 薄膜 微机系统(mems) 声接收器
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MEMS电热驱动器多场耦合模型及温度特性
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作者 谢海鹏 曹云 +3 位作者 孔啸宇 朱恒伯 陈旺生 席占稳 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第4期142-150,共9页
为研究微小尺度下MEMS电热驱动器的温度特性,考虑空气对驱动器动态热平衡的影响,提出了一种基于空气对流传热的电-热-流-固多场耦合模型。根据能量守恒方程以及气体对流换热和热传导等理论,建立MEMS电热驱动器的电-热-流-固多场耦合模型... 为研究微小尺度下MEMS电热驱动器的温度特性,考虑空气对驱动器动态热平衡的影响,提出了一种基于空气对流传热的电-热-流-固多场耦合模型。根据能量守恒方程以及气体对流换热和热传导等理论,建立MEMS电热驱动器的电-热-流-固多场耦合模型,并进行了有限元仿真。搭建MEMS电热驱动器温度特性试验平台,将恒定电压激励下的驱动器温度响应试验结果与电-热-流-固多场耦合模型以及传统传热模型仿真结果进行对比分析,结果表明:相较于基于恒定对流换热系数及经验公式的模型,采用电-热-流-固多场耦合模型得到的结果准确性更高,稳态温度分布误差在0.8%~7.6%之间;驱动器各表面的对流换热系数分布不均匀;对流换热系数在上表面、下表面及竖直壁面分别呈现先下降后上升、上升以及先上升后下降的趋势,但在3个特征面上对流换热系数几乎同时达到稳态,此时驱动器温度也达到稳态。基于空气对流换热不均匀特性,所获得的电热驱动器温度特性为MEMS电热驱动器在微机电系统中的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 热驱动器 温度特性 对流换热 -热-流-固 微机系统(mems)
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考虑边缘效应的静电驱动MEMS振子非线性振动定性研究
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作者 李佰洲 韩建鑫 +1 位作者 黄仪 崔良玉 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期10-19,共10页
应用非线性动力学理论定性研究了考虑边缘效应的静电驱动微机电系统(micro-electromechanical system,MEMS)振子的非线性主共振问题。首先,应用微分求积法的空间离散处理得到了系统的单自由度动力学方程;其次,应用分岔理论研究了系统的... 应用非线性动力学理论定性研究了考虑边缘效应的静电驱动微机电系统(micro-electromechanical system,MEMS)振子的非线性主共振问题。首先,应用微分求积法的空间离散处理得到了系统的单自由度动力学方程;其次,应用分岔理论研究了系统的静态分岔特征,推导并定义了无量纲临界立方刚度、一次吸合电压和二次吸合电压;然后,应用多尺度方法得到了系统的频响函数,定义了小幅振动频响软硬特性转换的无量纲临界电压;最后,结合动态吸合条件与软硬转换临界控制方程,讨论了系统的主共振以及阱间跳跃的动态规律。该研究对于定性掌握静电驱动MEMS振子的静动态吸合及主共振响应规律具有理论及工程参考价值。 展开更多
关键词 微机系统(mems)振子非线性振动 分岔 吸合 边缘效应
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面向智能装备的MEMS惯性集成微系统关键技术分析
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作者 蒋鹏 鞠莉娜 +3 位作者 王子 徐彤 李亚平 陈远金 《微纳电子技术》 2025年第3期92-98,共7页
装备领域的变革对智能化提出了新的要求,模块化、通用化成为当前的重要趋势。基于微机电系统(MEMS)技术的惯性集成微系统因具备高密度多功能集成、高可靠等优点,可满足高效费比和精准作用需求。从智能装备对MEMS惯性集成微系统的需求出... 装备领域的变革对智能化提出了新的要求,模块化、通用化成为当前的重要趋势。基于微机电系统(MEMS)技术的惯性集成微系统因具备高密度多功能集成、高可靠等优点,可满足高效费比和精准作用需求。从智能装备对MEMS惯性集成微系统的需求出发,重点介绍了MEMS惯性集成微系统跨尺度设计、三维异构集成工艺、集成检测与可靠性验证等关键技术,并对技术发展趋势进行了分析。 展开更多
关键词 智能装备 微机系统(mems) 惯性集成微系统 多物理场 三维集成 缺陷检测
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基于MEMS仿生矢量水听器的测距避障声纳系统设计
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作者 刘林仙 张文栋 +2 位作者 白建云 张国军 薛南 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期155-160,共6页
设计研制了一种基于MEMS仿生矢量水听器的高效、经济的测距系统。该声纳系统采用收发分置的主动工作方式,单片机控制电路作为整个系统的核心部件,具有小体积、低成本、高精度、定向发射、定向接收,不受恶劣天气影响等优势。开展了测距... 设计研制了一种基于MEMS仿生矢量水听器的高效、经济的测距系统。该声纳系统采用收发分置的主动工作方式,单片机控制电路作为整个系统的核心部件,具有小体积、低成本、高精度、定向发射、定向接收,不受恶劣天气影响等优势。开展了测距声纳系统设计及集成研究,确定了主动声纳信号的参数和声纳收发装置,完成了软硬件的设计。在室内水池和室外海洋环境中完成了该系统的测试,实验结果表明,该测距声纳系统具有很好的测距功能,测距精度较高,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 仿生矢量水听器 定向接收 定向发射 微机系统 测距系统 单片机
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微机电系统(MEMS)的干涉测量方法的研究进展
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作者 吕捷 王鸣 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期4-6,共3页
目前大量的机械系统中应用了微电子机械设备 ,从而对微机电系统 (MEMS)的测量提出了新的要求。
关键词 微机系统 mems 干涉测量 测量方法 激光干涉 光干涉平台
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MEMS矢量水听器灵敏度自动测试系统设计 被引量:5
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作者 杨晟辉 张国军 +3 位作者 韩建军 丁俊文 曾瑞 尚珍珍 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期66-70,共5页
针对微机电系统(MEMS)矢量水听器声压灵敏度测试中出现的测试步骤单一、测试任务繁重且耗时多,同时手动测量存在不确定的操作误差等问题,在分析矢量水听器灵敏度测试原理和测试过程的基础上,采用AD9850,AD8599,PGA205、单片机MK60DN512Z... 针对微机电系统(MEMS)矢量水听器声压灵敏度测试中出现的测试步骤单一、测试任务繁重且耗时多,同时手动测量存在不确定的操作误差等问题,在分析矢量水听器灵敏度测试原理和测试过程的基础上,采用AD9850,AD8599,PGA205、单片机MK60DN512ZVLQ110等芯片,设计了集成信号激励源、微弱信号检测、调理以及信号采样和传输等模块的矢量水听器灵敏度自动测试装置。该装置将测试现场的仪器"缩小",多模块功能集成,通过与PC上位机连接控制,快速、实时地完成矢量水听器灵敏度测试标定,在节约测试时间的同时,也能快速地完成对水听器的优化改进的验证;此装置体积小、轻便,测试连线简单,方便外场测试,促进MEMS水听器工程化应用。 展开更多
关键词 矢量水听器 微机系统 灵敏度 测试装置 自动化
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MEMS矢量水听器阵列方位估计的对比研究
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作者 刘宏 张国军 +2 位作者 葛晓洋 李振 宋小鹏 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第5期766-770,共5页
基于新型微机电系统(MEMS)仿生矢量水听器,首先利用计算机仿真对比分析了阵列空间谱估计4种相关算法(包括MUSIC算法、Capon最小方差法、空间平滑算法和MMUSIC算法)的优劣性。其次在对比分析的基础上,考虑实际操作的可行性和信号处理的... 基于新型微机电系统(MEMS)仿生矢量水听器,首先利用计算机仿真对比分析了阵列空间谱估计4种相关算法(包括MUSIC算法、Capon最小方差法、空间平滑算法和MMUSIC算法)的优劣性。其次在对比分析的基础上,考虑实际操作的可行性和信号处理的准确性,选取定向精度较高,分辨能力较强的MUSIC算法处理不相干信号源,选取MMUSIC算法处理相干信号源。通过仿真验证和实验分析,结果表明,该MEMS矢量水听器阵列定向精度均在5°以内,具有较好的定向能力。 展开更多
关键词 微机电系统(mems)矢量水听器 信号处理 空间谱估计 矢量阵列 算法
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MEMS压电式矢量水听器仿真与结构优化 被引量:1
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作者 樊青青 李俊红 翟禹光 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第5期684-688,共5页
针对微机电系统(MEMS)矢量水听器灵敏度低的问题,该文主要采用有限元频域分析法对一种新型结构的MEMS压电式矢量水听器进行了仿真与结构优化。对于一种新型具有U形槽悬臂梁结构的加速度灵敏度随压电层厚度或频率的变化进行了研究,优化... 针对微机电系统(MEMS)矢量水听器灵敏度低的问题,该文主要采用有限元频域分析法对一种新型结构的MEMS压电式矢量水听器进行了仿真与结构优化。对于一种新型具有U形槽悬臂梁结构的加速度灵敏度随压电层厚度或频率的变化进行了研究,优化了结构参数,提高了灵敏度。结果表明,当硅梁厚为16μm,压电层厚为硅梁的51%时,可使结构的加速度灵敏度达最大。与单臂悬臂梁结构相比,双U形槽结构的加速度灵敏度及相应的矢量水听器灵敏度提高了11 dB。 展开更多
关键词 有限元方法 微机系统(mems)矢量水听器 U形槽 灵敏度 频域分析
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一种新型MEMS矢量水听器的设计 被引量:9
12
作者 许姣 李俊 +2 位作者 张国军 石归雄 张文栋 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2012年第1期89-92,共4页
针对国内对高灵敏、小体积、造价低的矢量水听器迫切应用需求的现状,提出了一种新型的双"T"型微机电系统(MEMS)矢量水听器。该敏感单元结构可一体化加工,且加工成本低,适合大批量生产,易于阵列化。采用ANSYS仿真,得出1阶共振... 针对国内对高灵敏、小体积、造价低的矢量水听器迫切应用需求的现状,提出了一种新型的双"T"型微机电系统(MEMS)矢量水听器。该敏感单元结构可一体化加工,且加工成本低,适合大批量生产,易于阵列化。采用ANSYS仿真,得出1阶共振频率为1 840Hz,压敏电阻位置距离梁根部180μm。对此结构进行声学封装与测试,测试结果表明,该水听器在1kHz的灵敏度达到-175dB,工作频段为100Hz~4kHz,具有良好的"8"指向性。 展开更多
关键词 矢量水听器 微机系统(mems) 封装与测试 ANSYS
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四元阵列MEMS矢量水听器的有限元分析 被引量:2
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作者 李振 张丛 +2 位作者 刘涛 张国军 薛晨阳 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第6期910-914,共5页
运用ANSYS Workbench12.0有限元软件对一种单片四元阵列微机电系统(MEMS)矢量水听器微结构进行了有限元分析。首先介绍了四元微结构的工作原理,然后推导了四元微结构的数学模型并建立了有限元模型,最后对该微结构进行了静、动态特性分析... 运用ANSYS Workbench12.0有限元软件对一种单片四元阵列微机电系统(MEMS)矢量水听器微结构进行了有限元分析。首先介绍了四元微结构的工作原理,然后推导了四元微结构的数学模型并建立了有限元模型,最后对该微结构进行了静、动态特性分析,得到了该四元微结构的电压灵敏度为0.6mV/Pa,维间耦合≤1.6%,固有频率为1 982.5Hz,满足水听器设计指标。 展开更多
关键词 矢量水听器 微机系统(mems) ANSYS Workbench12 0 四元阵列 PRO E
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MEMS矢量水听器定位误差分析与测试 被引量:2
14
作者 宋小鹏 张丛 +3 位作者 赵玉林 尹彦梅 石归雄 薛晨阳 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2011年第6期930-934,共5页
针对一种纤毛式微机械电子(MEMS)矢量水听器的工作原理进行分析,通过分析得出该矢量微传感器的定位误差主要来源于纤毛柱体的偏差。通过有限元仿真分析得出纤毛柱体的偏差对矢量水听器在两个方向上的灵敏度有较大影响,理论计算出在纤毛... 针对一种纤毛式微机械电子(MEMS)矢量水听器的工作原理进行分析,通过分析得出该矢量微传感器的定位误差主要来源于纤毛柱体的偏差。通过有限元仿真分析得出纤毛柱体的偏差对矢量水听器在两个方向上的灵敏度有较大影响,理论计算出在纤毛偏移下2个轴向灵敏度度误差为9.74%。对水听器结构进行轴向灵敏度测试,测出x向灵敏度为0.683mV/g(其中g为重力加速度),y向灵敏度为0.755mV/g,两个方向上灵敏度相对误差为9.5%,与仿真结果接近。 展开更多
关键词 矢量水听器 微机子(mems) 误差 纤毛
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GLOBAL FOUNDRIES宣布与SVTC合作,加速推动微机电系统(MEMS)晶圆量产
15
《电子与电脑》 2010年第11期108-108,共1页
GLOBALFOUNDRIES宣布与SVTC技术公司结成战略联盟,加速进行微机电系统(MEMS)的量产制造。这项合作着重于技术开发合作,将有助GLOBALFOUNDRIES达成目标。成为MEMS晶圆厂的领导者。
关键词 微机系统 合作 晶圆 技术开发 mems 领导者
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GLOBALFOUNDRIES与SVTC合作,加速推动微机电系统(MEMS)晶圆量产
16
《中国集成电路》 2010年第10期10-10,共1页
GLOBALFOUNDRIES日前宣布与SVTC技术公司结成战略联盟,加速进行微机电系统(MEMS)的量产制造。这项合作着重于技术开发合作,将有助GLOBALFOUNDRIES达成目标,成为MEMS晶圆厂的领导者。
关键词 微机系统 合作 晶圆 技术开发 mems 领导者
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Point35把最新memsstar~微机电系统生产平台引入中国
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《集成电路应用》 2009年第5期16-16,共1页
MEMS蚀刻和沉积设备供应商Point 35 Microstructures近日向中国推出其新型memsstar制造系统。Ponit 35 Microstructures营销副总裁和共同创始人Tony McKie表示,“为顺应中国许多无晶圆厂半导体公司和先进元件公司对MEMS技术与产品更多... MEMS蚀刻和沉积设备供应商Point 35 Microstructures近日向中国推出其新型memsstar制造系统。Ponit 35 Microstructures营销副总裁和共同创始人Tony McKie表示,“为顺应中国许多无晶圆厂半导体公司和先进元件公司对MEMS技术与产品更多的关注,以及MEMS更多的应用于诸如移动通信、计算机、消费电子、医疗器械和工业电子等领域,Point35期望以最先进的系统与中国的合作伙伴一起,共同建立一个强大的MEMS开发和制造产业。” 展开更多
关键词 微机系统 中国 生产平台 mems技术 消费 POINT 设备供应商 半导体公司
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一种用于振动测量的MEMS电磁式加速度计
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作者 朱旭 金丽 +2 位作者 解琨阳 张敏娟 李孟委 《微纳电子技术》 CAS 2024年第6期98-105,共8页
基于电磁感应原理,设计并制备了一种用于振动测量的微机电系统(MEMS)电磁式加速度计,其具有无源、集成度高、对加工工艺精度要求低及不受温度、湿度影响等优势。首先通过有限元分析软件对加速度计敏感结构及永磁体磁场进行仿真分析,然... 基于电磁感应原理,设计并制备了一种用于振动测量的微机电系统(MEMS)电磁式加速度计,其具有无源、集成度高、对加工工艺精度要求低及不受温度、湿度影响等优势。首先通过有限元分析软件对加速度计敏感结构及永磁体磁场进行仿真分析,然后利用MEMS微加工工艺制备敏感结构及电磁线圈等主要部件,将加速度计芯片与嵌有永磁体的陶瓷基板进行键合封装。通过敏感结构受到振动并带动线圈相对永磁体发生位移产生电压信号。最后通过振动测试系统对电磁式加速度计的灵敏度、量程、线性度及抗过载能力等动态参量进行评估。实验结果表明,在0~3g量程范围内,加速度计可实现对63~69 Hz频率振动的测量,灵敏度最高为263 mV/g,非线性误差为3.3%,可用于恶劣环境下低g值的振动测量。 展开更多
关键词 微机系统(mems) 加速度计 振动测量 磁式 永磁体
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粒子群优化算法在MEMS压力传感器电桥电阻计算与零偏补偿中的应用
19
作者 王帆 王津津 +1 位作者 王伟忠 杨拥军 《微纳电子技术》 CAS 2024年第8期142-149,共8页
采用粒子群优化(PSO)算法对微机电系统(MEMS)压力传感器电桥电阻进行了优化设计和验证。基于PSO算法的基本原理,建立电桥参数模型,充分利用冗余的测量数据配置优化条件,通过迭代运算得到了传感器惠斯通电桥电阻数值解,并将其作为零偏补... 采用粒子群优化(PSO)算法对微机电系统(MEMS)压力传感器电桥电阻进行了优化设计和验证。基于PSO算法的基本原理,建立电桥参数模型,充分利用冗余的测量数据配置优化条件,通过迭代运算得到了传感器惠斯通电桥电阻数值解,并将其作为零偏补偿的依据。然后根据计算和测试结果进行了零偏补偿,对补偿后结果进行了验证。结果表明,计算输出零偏值与实测输出零偏值之间的相对误差<1%;补偿后传感器的零偏值控制在0.5mV以内,实测零偏满量程误差≤0.1%。研究证明采用该算法模型可有效计算出MEMS压力传感器的电桥电阻参数,基于其计算结果的补偿方案可提升传感器电桥精度。 展开更多
关键词 压力传感器 惠斯通 微机系统(mems) 粒子群优化(PSO)算法 零偏补偿
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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 微机系统(mems)传感器 异质材料 键合界面 热应力 可靠性
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