MEMS高温温度传感器的研制和测量精度研究

智能航空发动机及其他机械系统的智能化需要原位集成制造的传感器,为此制作了发动机涡轮叶片原位集成高温温度传感器,该高温温度传感器采用MEMS微制造工艺将厚度在微米量级的微小传感器原位集成在航空发动机涡轮叶片表面,利用微技术制造的传感器和标准的热电偶进行了一系列的高温温度试验和一系列细致的高温温度表征测量研究。该微制造工艺攻克了两项技术难关：曲面表面的光刻技术和高温绝缘层的制作技术。涡轮叶片表面原位集成的微传感器不仅可以原位测量高达800C的环境温度,并且具有很高的机械强度,可以承受高达40g的振动和100g的冲力。研究还表明,在高温测量的环境下,高温温度的测量精度和高温环境的温度场（高温温度的空间分布与升温时间迟豫）密切相关。由于高温环境温度场的差异,可以产生高达10%的测量本征误差。     

多MEMS传感器的嵌入式姿态测量系统设计

针对姿态测量在低成本、低功耗、微型化应用中的需求,设计了三轴MEMS陀螺仪、加速度计、电子罗盘与嵌入式技术相结合的姿态测量系统。介绍了系统的组成结构,设计了嵌入式姿态测量硬件电路,并实现了基于姿态计算DCM算法的程序。上位机演示表明,系统的姿态测量结果准确、动态效果好。     

MEMS技术及应用

MEMS在21世纪取得了巨大的成功,它点燃了信息技术革命的火炬,促进了计算机技术、通信技术以及其他相关技术的更新换代,它自身仍在蓬勃发展.由微电子技术和微机械技术结合而迅速发展起来的微机电系统技术被称为21世纪微电子技术领域最富有挑战性的新技术之一,被认为是微电子技术的又一次革命,它将对整个21世纪的科学技术,生产方式以及人类生活生产深远影响.正因如此,全文概述了微电子系统的形成和发展;论述了微机电系统的加工制造技术与方法.最后介绍微机电系统两个主要组成部分:微传感器与微执行器的用材、种类和机理特性.     

基于MEMS热电堆传感器的高温测量技术

为了拓宽MEMS热电堆传感器的温度测量范围,实现高温测量,根据MEMS热电堆传感器的原理,设计完成了A2TPMB34型MEMS热电堆传感器静态与动态标定装置,通过试验得到标定结果;同时,提供了基于MEMS热电堆传感器实现瞬态高温测试的技术方案和实现手段,并对其关键部分一红外衰减片性能进行了分析和讨论。     

基于MEMS的姿态测量系统

载体的姿态测量是载体进行预计轨迹运动的基础.姿态测量有多种方式,其中采用磁场传感器测量大地磁场确定航向的方法由于结构简单、体积小、重量轻、启动迅速、成本低等特点,自古至今一直得到应用.本课题在此基础上,利用微机电系统(MEMS)技术,设计了由微机电传感器组合而成的微型方位水平仪,该系统由三轴微加速度计和三轴微磁强计组成.利用大地磁场和重力场在地理坐标系和载体坐标系之间的方向余弦转换进行绝对角度解算得到姿态角.该微型姿态测量系统体积小、重量轻、功耗低、启动快、无长期漂移,可进行全姿态动态连续测量,测角精度为±0.5°(俯仰和滚转)、±0.7°(航向).     

基于MEMS加工技术压力传感器工艺研究

介绍了一种微压力传感器加工技术和加工工艺研究,根据所设计微压力传感器的结构特点和国内现有加工设备,采用了体硅加工技术和表面加工技术相结合的方法,并给进行详细加工步骤研究.     

基于MEMS陀螺仪的微惯性测量系统的实现

微机电(MEMS)惯性传感器应用日益广泛,本文给出了一种基于新型MEMS陀螺仪的微惯性测量系统的实现.系统采用了ANALOG DIVICES公司的AIDS16255陀螺仪,其精度较高,并增加了校准功能,能够在内部对敏感度和偏差因子进行补偿.系统具有体积小、重量轻、可扩展性好等特点.本文给出了系统的原理图和软件流程的关键内容.     

MEMS加速度计的动态倾角测量性能研究

为了分析MEMS加速度计的动态倾角测量性能,组建了虚拟仪器架构的倾角测量系统,通过设计的模拟实验对MEMS加速度计和传统膜电位倾角传感器的动态倾角测量性能进行了比较研究;结果显示:两种传感器所测的动态倾角信号具有很强的相关性,利用拟合曲线所得加速度计所测信号与基准信号间的最大偏差、均方误差、平均能量差异等指标均小于传统倾角传感器所测数据;提高运行速度后发现倾角信号振荡加剧,加速度计所测信号波动幅度较小且高频成分丰富,膜电位倾角传感器所测信号出现相位滞后;表明MEMS加速度计适合于一般工业场合下的低速动态测量,其所测信号与基准信号间的偏差小,信号波动幅度小、失真小;采用软、硬件信号处理手段,可以有效改善环境干扰对测量的影响。     

日本基于MEMS传感器的研究进展

本文综述了近年来日本基于MEMS的传感器在企业和高校的研究进展,简述了各类MEMS传感器的结构特点与微机械加工技术,对我国MEMS传感器的研究与发展将有很大的借鉴作用.     

基于MEMS加速度传感器的线阵式长跨度连续位移测量系统设计与实现

随着MEMS加速度传感器技术的发展与大规模应用,为多维度位移测量提供了技术手段.根据MEMS加速度传感器所具有的高精度、高可靠性等技术特点,设计了一种空间结构呈线阵分布规律的、由多个MEMS加速度传感器组成的长跨度位移传感器,为大坝、边坡等大型结构体的水平位移或沉降位移监测提供了一种全新的自动化测量系统.     

微型高温压力传感器芯片设计分析与优化

基于弹性力学和板壳力学理论,分析了微型高温压力传感器圆形膜片的受力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;利用有限元分析方法,借助ANSYS仿真软件,对微型高温压力传感器应变膜进行了一系列的分析和计算机模拟,探讨了传感器圆形应变膜简化应力模型的合理性以及温度对应力差分布的影响,得到了直观可靠的结果,为微型高温压力传感器芯片设计和研发新颖的微型高温压力传感器芯片提供有力的依据.     

基于MEMS工艺的SOI高温压力传感器设计

利用MEMS(微机电系统)工艺中的扩散,刻蚀,氧化,金属溅射等工艺制备出SOI高温压力敏感芯片,并通过静电键合工艺在SOI芯片背面和玻璃间形成真空参考腔,最后通过引线键合工艺完成敏感芯片与外部设备的电气连接.对封装的敏感芯片进行高温下的加压测试,高温压力测试结果表明,在21℃(常温)至300℃的温度范围内,传感器敏感芯片可在压力量程内正常工作,传感器敏感芯片的线性度从0.9 985下降为0.9 865,控制在较小的范围内.高温压力下的性能测试结果表明,该压力传感器可用于300℃恶劣环境下的压力测量,其高温下的稳定性能为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考.     

MEMS应变式结冰传感器设计与制作

提出了一种MEMS应变式结冰传感器.传感器基于结冰造成薄膜刚度改变的原理,采用惠斯通电桥结构检测结冰薄膜上应变电阻的变化,感知结冰信号.传感器利用惠斯通电桥自身结构及外加温度补偿电路,可有效地抑制输出信号的温漂.通过理论分析和有限元仿真,分析了器件的敏感机理,并对结构参数进行计算.采用与IC工艺兼容的体硅MEMS工艺完...     

一种MEMS热风速计的系统级封装

提出一种MEMS风速计的封装结构,采用这种结构可以集成信号处理电路,实现系统功能。利用ANSYS软件对封装结构进行建模,主要从风速和风向两个方面,对风速计封装前后的性能进行了模拟,并将模拟数据与理想数据和实验数据进行了比较,模拟数据、理想数据与理想数据的误差在7%以内。总体上,风速计在封装前后的性能大致相同,但是在灵敏度方面有所下降。     

热辐射型光纤高温传感器的研究

文中在分析了热电偶、红外测温存在的缺点的基础上设计了热辐射型光纤高温传感器;阐述了热辐射测温的基本原理,通过比色测温的方式来消除被测物体的光谱发射率、周围环境对测量精度的影响,采用双通道不带光调制方式来提高输出信号强度、测量精度;基于高温工况下光纤的易损坏特性,选择了合理的光纤及其保护材料,设计了光纤导入和切断结构;该系统测量范围为800～2000℃,测量精度可达0.5%,可以用于炼钢过程、燃气轮机等高温环境的温度测量.     

基于TCP/IP的无线传感器的网络监控系统

介绍了一种基于简化的TCWIP协议的无线数字温度传感器的网络监控系统，并利用数字温度传感器芯片AD7416，射频收发芯片nRF403，微处理器芯片AT89C51和以太网控制器芯片RTL8109AS给出了系统的硬件和软件实现。     

基于MEMS工艺的硅基四电极电导率与温度集成传感器芯片的研制

水参数的集成测量是水资源保护和海洋科学的基础,具有重要的意义.基于MEMS技术设计了流程简单、易于制备的铂电阻式温度传感器与圆环形四电极式电导率传感器集成芯片,采用专用的温度检定箱和双运放结构的测量电路分别对集成芯片的温度部分和电导率部分进行测试,得到了较好的测量结果.良好的线性曲线有利于后续的标定与应用.这款集成芯片...     

MEMS陀螺仪在恶劣高温环境下提供准确的惯性检测

越来越多的应用需要从处于高温环境中的传感器收集数据.相比同等的分立式传感器,MEMS通常更小巧,功耗和成本都更低.此外,它们还可以在同样大小的半导体封装内集成信号调理电路.除了可以提供高精度倾斜(倾角)测量,还需要更加灵活和自由,以准确测量系统在严苛环境应用下的移动,在这些环境下,最终产品可能遭受冲击、振动和剧烈移动....