谐振式硅微结构传感器综合测试分析仪 被引量：1

1

作者 李庆丰 邢维巍 樊尚春 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第B11期244-245,251,共3页

提出了一种谐振式硅微结构传感器综合测试分析仪器,用于微机械谐振式传感器各关键环节的测试、分析与评估。主要解决测试对象特性模型、微弱信号处理、测试数据分析评估等问题,并将有关理论和技术集成为一台模块化的、具一定开放性的测... 提出了一种谐振式硅微结构传感器综合测试分析仪器,用于微机械谐振式传感器各关键环节的测试、分析与评估。主要解决测试对象特性模型、微弱信号处理、测试数据分析评估等问题,并将有关理论和技术集成为一台模块化的、具一定开放性的测试仪器。该测试仪器对于深入掌握谐振式硅微结构传感器谐振子和闭环系统的特性和优化方法,实现高性能微传感器具有重要意义。 展开更多

关键词 谐振式硅微结构传感器 测试仪器 智能仪器 微弱信号处理

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热激励谐振式硅微结构压力传感器 被引量：8

2

作者 樊尚春 《科学技术与工程》 2004年第5期426-429,共4页

针对一种以矩形硅膜片为一次敏感元件、硅梁谐振子为二次敏感元件采用电阻热激励、压敏电阻拾振的谐振式压力微传感器 ,简述了其工作机理 ;从谐振式硅微传感器整体优化设计、闭环系统优化设计、微弱信号检测、敏感元件工艺实践。

关键词 热激励 谐振式硅微结构 压力传感器 谐振式传感器 优化设计 闭环系统

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硅谐振式压力传感器敏感结构设计与仿真 被引量：8

3

作者 平文 孔德义 单建华 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第3期1-4,8,共5页

根据双端固支梁的谐振频率求解,以及方形膜片在压力下形变和应力的理论分析,设计了一个基于梁-膜结构硅谐振式压力传感器敏感结构的模型。对该模型进行ANSYS仿真,得到它在1个大气压下的总形变和应力分布,以及前六阶的振动模态。比较方... 根据双端固支梁的谐振频率求解,以及方形膜片在压力下形变和应力的理论分析,设计了一个基于梁-膜结构硅谐振式压力传感器敏感结构的模型。对该模型进行ANSYS仿真,得到它在1个大气压下的总形变和应力分布,以及前六阶的振动模态。比较方形膜片和长方形膜片下敏感结构的仿真结果,得出相同面积下长方形膜片的灵敏度更高,检测时非线性误差更小。通过对不同厚度硅梁与硅膜下敏感结构的仿真,最终设定硅膜与硅梁的厚度分别为50μm和10μm。该传感器主要用于航空仪器仪表中对大气压的高精度检测。 展开更多

关键词 谐振式压力传感器 敏感结构 谐振梁 硅膜 模态仿真 灵敏度

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一种硅微谐振式压力传感器的敏感膜片设计 被引量：5

4

作者 任森 苑伟政 邓进军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1855-1858,1862,共5页

根据正方形膜片的变形和应力分布情况,提出了一种硅微谐振式压力传感器敏感膜片的设计方法,设计了两种正方形间接连接式压力敏感膜片.在相同的膜片面积下,新膜片与原有矩形间接连接式压力敏感膜片性能相近,为内部谐振器的多样化提供了基... 根据正方形膜片的变形和应力分布情况,提出了一种硅微谐振式压力传感器敏感膜片的设计方法,设计了两种正方形间接连接式压力敏感膜片.在相同的膜片面积下,新膜片与原有矩形间接连接式压力敏感膜片性能相近,为内部谐振器的多样化提供了基础.最后,就压力敏感膜片的工艺设计进行了探讨,认为采用正方形凸角补偿结构的〈110〉硅岛和采用边长补偿的〈100〉硅岛最适合间接连接式压力敏感膜片. 展开更多

关键词 谐振式压力传感器 敏感膜片 硅岛 凸角补偿

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硅谐振梁式压力传感器模拟计算 被引量：4

5

作者 樊尚春 刘广玉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期37-40,共4页

本文给出一种硅谐振梁式压力传感器的敏感结构：以２×２ｍｍ２的方形硅膜片直接敏感被测压力，膜片的上表面架设有６００×５０×５μｍ３两端固支的硅谐振梁，间接感受压力作用，谐振梁封装在真空腔内。利用谐振梁的固有... 本文给出一种硅谐振梁式压力传感器的敏感结构：以２×２ｍｍ２的方形硅膜片直接敏感被测压力，膜片的上表面架设有６００×５０×５μｍ３两端固支的硅谐振梁，间接感受压力作用，谐振梁封装在真空腔内。利用谐振梁的固有频率与被测压力的关系进行测量。针对这种谐振敏感结构的特征，建立其数学模型，通过模拟计算，得到若干规律性的结果，给出一组合理的设计参数。 展开更多

关键词 硅微结构 谐振梁 压力传感器 模拟计算

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硅谐振微传感器中微弱信号频率的外差式随机共振检测 被引量：1

6

作者 黄咏梅 林敏 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1542-1544,共3页

硅谐振微传感器输出信号的信噪比很低,频率信号往往淹没在噪声之中.论文分析了随机共振系统的功率谱放大率和信噪比特性,提出了外差式随机共振频率检测方法,并将该方法应用于硅谐振微传感器输出信号的频率检测.理论分析和数值仿真结果表... 硅谐振微传感器输出信号的信噪比很低,频率信号往往淹没在噪声之中.论文分析了随机共振系统的功率谱放大率和信噪比特性,提出了外差式随机共振频率检测方法,并将该方法应用于硅谐振微传感器输出信号的频率检测.理论分析和数值仿真结果表明,外差式随机共振能将更多的噪声能量转变为频率信号的能量,通过调节载波信号频率可从共振谱峰的变化中准确测定谐振频率.该方法是可行、有效的. 展开更多

关键词 MEMS 硅谐振微传感器 微弱信号 外差式 随机共振

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微机械谐振式硅桥传感器 被引量：2

7

作者 李志能 《光电工程》 CAS CSCD 1990年第2期28-34,共7页

本文描述了微机械谐振式硅桥传感器的工作原理,硅桥制作过程以及传感器的工作特性。讨论了传感系统的检测灵敏度与光纤头到硅桥表面距离的关系。实验结果表明,激励硅桥谐振的光功率是在10～450μW,探测信号的光功率在300μW时,其系统的... 本文描述了微机械谐振式硅桥传感器的工作原理,硅桥制作过程以及传感器的工作特性。讨论了传感系统的检测灵敏度与光纤头到硅桥表面距离的关系。实验结果表明,激励硅桥谐振的光功率是在10～450μW,探测信号的光功率在300μW时,其系统的信噪比为25～40dβ,它具有重要的实际应用价值。 展开更多

关键词 微机械 谐振式 硅桥 传感器 光纤

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热激励硅谐振式压力传感器温度场的有限元计算

8

作者 樊尚春 邢维巍 贾振宏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第z2期561-562,共2页

针对一种典型的采用电阻热激励、压敏电阻拾振的压力微传感器的实际结构,利用有限元法系统地对其温度场进行了模拟计算。分析并得出了激励电阻在梁谐振子上位置、长度、宽度变化时;梁谐振子长度、宽度、厚度变化时;以及激、拾振电阻共... 针对一种典型的采用电阻热激励、压敏电阻拾振的压力微传感器的实际结构,利用有限元法系统地对其温度场进行了模拟计算。分析并得出了激励电阻在梁谐振子上位置、长度、宽度变化时;梁谐振子长度、宽度、厚度变化时;以及激、拾振电阻共同作用时,梁谐振子温度场的分布规律。 展开更多

关键词 热激励 谐振式传感器 压力传感器 硅微结构 有限元法

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硅微机械谐振式传感器起振机理分析 被引量：1

9

作者 李志能 陆献尧 张维卫 《浙江大学学报（自然科学版）》 CSCD 1994年第3期262-267,共6页

本文描述了激光束与硅桥作用产生的光弹、光热和光生电致张力效应．从基本的光生载流子方程和热扩散方程出发，分析和计算了各效应在桥上产生应力的大小，表明光生电致张力效应是硅桥起振的主要原因．

关键词 硅桥 谐振式 传感器 张力效应

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谐振式MEMS压力传感器的制作及圆片级真空封装 被引量：26

10

作者 陈德勇 曹明威 +2 位作者 王军波 焦海龙 张健 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1235-1242,共8页

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... 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10kPa^110kPa的差分检测灵敏度约为10.66 Hz/hPa,线性相关系数为0.99999 542。 展开更多

关键词 微电子机械系统 谐振式压力传感器 绝缘体上硅(SOI) 阳极键合 真空封装

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基于SOI-MEMS工艺的谐振式压力传感器研究 被引量：1

11

作者 曹明威 陈德勇 +2 位作者 王军波 焦海龙 张健 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期801-805,共5页

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... 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～1 100 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0.999 996。 展开更多

关键词 微电子机械系统 谐振式压力传感器 绝缘体上硅 差分检测 阳极键合

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新型差动式集成硅微声传感器

12

作者 徐涛 钟先信 +1 位作者 温志渝 费龙 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第S1期295-298,共4页

本文提出了一种新颖的可获取差动检测信号的集成化硅微光纤传感器结构。该结构使困难的硅微光纤传感器的装调及封装过程大为简化，能有效的抑制检测过程中的多种干扰。本文详述了该传感器制造过程，并进行了传感器的特性实验。实验表明... 本文提出了一种新颖的可获取差动检测信号的集成化硅微光纤传感器结构。该结构使困难的硅微光纤传感器的装调及封装过程大为简化，能有效的抑制检测过程中的多种干扰。本文详述了该传感器制造过程，并进行了传感器的特性实验。实验表明，采用该集成化结构设计的硅微声传感器，具有高的Ｑ值、高的信噪比及很强的抗干扰能力。 展开更多

关键词 悬臂梁 声传感 光纤传感器 光纤端面 差动式 掩膜版 硅微结构 频谱分析 位置关系 硅微传感器

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一种基于MEMS技术的新型谐振式微流量传感器 被引量：1

13

作者 郭然 陈德勇 王军波 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第12期1-3,9,共4页

提出了一种新颖的微机械谐振式微流量传感器。该传感器采用电磁激励方式。传感器主要由1个3μm厚H型谐振器、1个40μm厚的悬臂梁平板(2000μm×5000μm)以及连接平板和框架的2根40μm厚的支撑梁组成。谐振器采用低应力富硅氮化硅Si... 提出了一种新颖的微机械谐振式微流量传感器。该传感器采用电磁激励方式。传感器主要由1个3μm厚H型谐振器、1个40μm厚的悬臂梁平板(2000μm×5000μm)以及连接平板和框架的2根40μm厚的支撑梁组成。谐振器采用低应力富硅氮化硅SiN制作,可以方便地使用湿法腐蚀释放谐振器,从而简化工艺流程,提高成品率。文中分析了理论模型、有限元仿真(FEA)、工艺制造和测试结果。测试结果显示,传感器在1 SLM(标准L/min)流量下,频率漂移为500 Hz,分辨率达到5/1000。但在输出(谐振器频率漂移)和输入(气体流量)间存在二次曲线关系。 展开更多

关键词 谐振式 微流量传感器 电磁激励 低应力富硅氮化硅SiN 有限元耦合场仿真 微机电系统

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光激励微型硅谐振器研究

14

作者 高金山 王家桢 童诗白 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期60-62,共3页

本文介绍了一种可以形成新型光纤传感器的微型硅谐振器，其基本原理是微型硅谐振器在调制光的光热作用下产生谐振，被测物理参数使谐振频率发生改变．文中给出了用单晶硅制作桥型微谐振器的方法，研究了微型谐振器在光激励下产生振动的... 本文介绍了一种可以形成新型光纤传感器的微型硅谐振器，其基本原理是微型硅谐振器在调制光的光热作用下产生谐振，被测物理参数使谐振频率发生改变．文中给出了用单晶硅制作桥型微谐振器的方法，研究了微型谐振器在光激励下产生振动的机理． 展开更多

关键词 硅微结构 谐振传感器 光纤传感器

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基于E型圆膜片的复合差动谐振式敏感元件

15

作者 樊尚春 乔少杰 《科学技术与工程》 2005年第5期313-315,共3页

对以E型圆膜片为一次敏感元件、一对对称的硅梁谐振子为二次敏感元件的复合差动敏感元件的力学特性进行了分析。给出了其敏感压力、差压、集中力与加速度时,梁谐振子固有频率随被测量变化的解析计算模型。

关键词 E型圆膜片 硅微传感器 谐振式传感器 差动检测

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谐振敏感元件特性模拟器的研究

16

作者 邢维巍 杜艳 樊尚春 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期41-45,共5页

为了实现谐振式硅微传感器测试仪器的直接校验,以及进行谐振式传感器反馈控制电路的优化研究,设计了能够模拟压阻拾振式谐振敏感元件特性的电路。其中压阻变换是该电路实现的关键。文章采用模拟电路实现对谐振敏感元件的电阻拾振特性的... 为了实现谐振式硅微传感器测试仪器的直接校验,以及进行谐振式传感器反馈控制电路的优化研究,设计了能够模拟压阻拾振式谐振敏感元件特性的电路。其中压阻变换是该电路实现的关键。文章采用模拟电路实现对谐振敏感元件的电阻拾振特性的模拟,得到受电压线性控制的交变电阻。对该电路进行了高频特性分析,提出一种可拓宽其频带的反馈补偿技术,从而改善电路的高频性能。实验结果表明,该模拟电路能够现实压阻变换功能,满足谐振敏感元件特性的要求。 展开更多

关键词 谐振式传感器 硅微机械 压阻拾振 模拟器 压控电阻 硅微传感器

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