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薄膜压力传感器是构成现代信息产业的支柱之一-利来app官网

2017-11-09

      传感器技术是现代科学技术发展水平的重要标志,是构成现代信息产业的三大支柱之一。在各类传感器中,微谐振式压力传感器尺寸小、精度高、稳定性好、易与数字电路接口,具有广阔的应用前景。本论文主要对薄膜式微谐振式压力传感器中谐振薄膜的振动特性进行了理论研究,并对压力传感器进行了设计、制作以及测试实验。

      本文综合考虑分子力与空气阻尼的影响,建立了薄膜多场耦合动力学模型。根据薄膜小挠度理论和大挠度理论,分别推导出两种边界条件薄膜多场耦合动力学方程;采用多尺度法求出了薄膜非周期振动方程的二阶近似解;对薄膜多场耦合自由振动和受迫振动进行了分析,得到了薄膜固有频率表达式;对系统固有频率的影响因素进行了分析;研究了接近共振时幅频特性及其影响因素。对两种边界条件的薄膜微谐振式压力传感器灵敏度进行了分析,推导出灵敏度方程式;对两种边界条件下薄膜固有频率及灵敏度随外界压力和其他参数的变化规律进行了研究。结果表明:压力膜长度及厚度对灵敏度影响最大,且灵敏度随外界压力增大而减小。

      利用ansys仿真软件对两种边界条件的薄膜式微谐振压力传感器进行了受力仿真分析,得到传感器芯片结构对外界压力的敏感性;对两种薄膜系统进行模态仿真分析,验证了理论分析的正确性。设计制作出薄膜式微谐振压力传感器芯片,并对传感器进行封装;基于静电激励电容检测原理对薄膜压力传感器的固有频率进行了测试;完成了薄膜式微谐振压力传感器固有频率和灵敏度随外界压力变化的测试。结果表明:考虑分子力时薄膜式微谐振压力传感器固有频率的理论计算结果与实验测试结果更为接近。薄膜压力传感器由于其体积小、重量轻、功耗低以及可靠性高等特点而被广泛用于航空航天、石油化工、机械冶金、能源、环保等多个领域。当前,国内外研究重点主要集中在以si和sic等半导体材料为基体的薄膜压力传感器,对以合金材料为基体的薄膜压力传感器研究较少。而以合金材料为基体的薄膜压力传感器在恶劣环境下,如核工业、航空航天以及军事作战上有着非常广阔的应用前景。

      本文以合金材料为基体的薄膜压力传感器为研究对象,着重对传感器基体抛光工艺、绝缘膜和功能电阻膜制备工艺进行研究。同时,结合表面微细加工技术,完成了薄膜压力传感器制备工艺的研究。首先,采用两种方法对传感器基体抛光。第一种方法是:采用uinipol-802精密研磨抛光机抛光。

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