微型热敏传感器的薄膜电阻设计研究

应用微型热敏传感器薄膜电阻的电阻温度系数设计方法,得到基于热敏电阻的电阻温度系数的计算和设计参数.结合针对流体壁面剪应力测量的应用要求,分析多晶硅和铂金属热敏电阻的优缺点,并且对试验电阻进行电阻温度系数和时间常数的分析计算,依据计算结果确定微型热敏传感器薄膜电阻的基体材料、薄膜材料和特征尺寸等参数,为微型热敏传感器的实际应用提供参考依据和分析方法.     

微型热敏传感器系统动态特性理论研究

通过分析用于检测流体参数的微型热敏传感器的工作原理，针对恒流和恒温驱动电路驱动的此类传感器组成的系统，提出了对微型热敏传感器系统动态特性分析的依据和计算设计方法。并且通过对一阶恒流电路驱动传感器系统的时间常数和二阶恒温电路驱动传感器系统的响应频率的计算和分析，得到基于MEMS技术的热敏传感器系统的时域、频域参数的计算和设计依据，为此类传感器的器件设计和性能分析提供了重要的参考依据。     

用于壁面切应力测量的微传感器设计

壁面切应力的测量是流体动力学领域中一项非常重要的测试任务,采用MEMS技术设计、加工的微型切应力传感器能够为壁面切应力的测量提供新的手段.微传感器设计过程中推导其浮动单元线性位移与弹性梁宽度的关系,通过限位装置提高了微传感器的抗过载能力.有限元仿真结果与试验模态分析的最大偏差为8.2%,表明仿真过程中对结构进行的简化以及单元的选取是合理的.加工过程中,采用等离子刻蚀工艺形成传感器的结构,湿法刻蚀工艺完成浮动单元的释放,所加工传感器的整体尺寸为3.4 mm×2.5 mm×0.6 mm.开发了一种封装结构实现传感器与壁面的平齐安装.风洞试验结果说明在0～30 m/s风速范围内传感器的灵敏度为51.2 mV/Pa,该传感器可以用于壁面切应力的测量.     

基于MEMS技术的柔性Ni基热敏传感器阵列研制

利用Ni材料的高电阻温度系数特性,结合MEMS微加工技术,研究开发了全柔性的Ni基热敏传感器及其阵列.对传感器阵列的材料选择、Ni薄膜电阻的特点以及制备工艺进行了研究.通过油浴升温和电流阶跃响应方法实现了对传感器重要静态、动态参数的测量.实验结果表明,该热敏电阻传感器在5～80 ℃范围内具有电阻温度系数高、热响应速度快的特点.该柔性传感器阵列可方便贴附于曲型表面,为温度、速度、剪应力等快速分布式低侵入测量提供了新型支持手段.     

CFCC-SiC基底NiCr/NiSi薄膜热电偶制备及性能研究

在碳纤维增韧补强碳化硅陶瓷复合材料(CFCC-SiC)表面制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶。传感器结构自下而上依次为CFCC-SiC陶瓷基底、SiO2过渡层,Al2O3绝缘层及NiCr/NiSi热电偶层。对所制备传感器进行了静态标定,其在300℃~700℃范围内具有稳定的热电动势输出,平均Seebeck系数为41.71μV/℃,传感器极限使用温度约为750℃。     

硅微机械谐振压力传感器技术发展

硅微机械谐振压力传感器是目前精度最高、长期稳定性最好的压力传感器之一,是航空航天、工业过程控制和其他精密测量领域压力测试的最佳选择。系统阐述30年来国内外硅微机械谐振压力传感器技术的研究成果,简单介绍硅微机械谐振压力传感器的分类及工作原理,针对压力敏感膜片与谐振器复合结构和振动膜结构两种主要的芯体结构形式,详细论述硅微机械谐振压力传感器的研究历史、主要研究机构、国内外发展现状以及最新的研究成果,重点根据不同激励与检测方式对各种硅微机械谐振压力传感器的芯体结构进行深入分析比较。在此基础上,总结归纳不同芯体结构及其激励与检测方式的特点,并对硅微机械谐振压力传感器的未来发展趋势进行展望。