一种新型的双模式红外传感器热电元件温度测量方法

传统的红外温度测量传感器由热电元件和热敏电阻两种传感器构成,其中热电元件用于测量待测物体的目标温度,热敏电阻用于测量环境温度。本论文提出了一种新型的温度测量方法,通过使用单一的热电元件及其AD(analog-digital)模块和PMOS(positive channel metal oxide semiconductor)电路实现双模式的切换,在一个测量周期内实现红外传感器测温和环境温度补偿的作用。采用TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)0.35μm CMOS(complementary metal oxide semiconductor)工艺制造红外传感器,对红外传感器进行温度校准后按照双模式切换方法进行测试和实验,经过温度补偿后温度测量平均误差小于0.01℃,极大地提高了测量精度和环境温度补偿精度,减小动态温度测量误差,同时简化了红外温度传感器的设计制造过程,具有很好的实用价值。     

基于MEMS传感器组合的行人室内高度定位算法

针对气压计易受环境温度影响的问题,该文提出了一种基于微机电系统(MEMS)加速度计和气压计融合的行人室内高度定位算法。该算法分别利用x轴加速度计的峰值特征和z轴加速度计的四分位距特征进行上、下楼判定;然后利用滤除掉气压突跳点的气压计数据进行高度解算;最后行人平走时,将解算高度修正到半层楼高的整数倍,减少高度误差。实验结果表明,该文提出的行人室内高度定位算法不易受环境温度的影响,解算高度与实际楼层高度的误差小于2 m,可将人员定位到正确楼层。     

基于微气压传感器的室内行人高度估计方法

针对当前气压传感器解算高度存在误差随时间累积的问题,提出了一种基于微气压传感器的室内行人高度估计新方法。该方法结合微气压传感器的输出高度值,对多个相邻时间内的高度值进行合理性判断,并结合室内行人运动状态对高度变化进行约束,使得解算的高度符合室内行人运动规律。通过电脑采集MS5611微气压传感器数据进行仿真验证,结果表明:该方法能够有效地对高度误差进行修正,相较于微气压传感器直接解算的高度,该算法解算的高度更贴合实际情况,解算轨迹也更接近真实轨迹,轨迹的平均闭环误差从1.9%D下降至0.07%D。该算法有效地提高了室内行人高度估计的定位精度,在室内行人三维定位领域具有一定的工程应用价值。     

一种气压测量系统设计

针对温度对气压测量影响的问题,设计了一种基于MS5611气压传感器的高精度气压测量系统。采用STM32处理器,通过I~2C接口读取MS561 1传感器的温度和压强数据,利用芯片PROM存储的补偿参数,使用二阶温度补偿的方法实现大气压强数据的校正、实验结果和分析表明,该系统的气压测量精度较高,经过二阶温度补偿的气压数据与真实的大气压强比较接近,气压测量更加精确。     

低迟滞MEMS电容式气压传感器设计

针对传感器的机械迟滞问题,提出一种减小迟滞偏移的方法,设计了低迟滞误差的电容式气压传感器。使用ANSYS和FLUENT软件模拟电容式传感器的工作性能,分析传感器的温漂特性、电容灵敏度及加热功率与通孔大小的匹配问题。分析结果表明传感器的电容温漂为0.029 fF/K,电容灵敏度为30 fF/hPa;加热空腔气体可以驱动空腔内气压增加20 hPa,超过传感器的迟滞误差范围,为低迟滞误差传感器的设计和结构优化提供了依据。     

一种基于MS5803和气象数据的高度测量方法

如何减少天气变化对气压测高精度和稳定性的影响,是便携式导航系统中需要解决的一个问题。为此,提出一种以MS5803高精度气压传感器和局部气象数据为基础的测高方法。从标准压高公式出发,推导出了以同层大气任意位置为参考点的压高方程。用此方程,以当地气象站为参考点,并通过互联网,获取该气象站的准实时气象数据和地理位置,即可测出...     

一种灵敏度漂移自补偿型MEMS电场传感器

针对温度和应力变化带来的电场传感器灵敏度漂移和测量误差问题,该文提出一种具有灵敏度漂移自补偿功能的微机电系统(MEMS)谐振式电场传感器。传感器结构中,感应电极用于测量外部电场,参考电极用于监测可动结构振动信息;基于振动相位和锁相环技术实现传感器谐振频率自动跟踪,利用参考电极输出信号对感应电极输出信号进行实时补偿,提高传感器灵敏度的稳定性。该文开展了敏感结构设计和理论分析,研制出传感器样机,并进行了样机标定测试。测试结果表明,在±18 kV/m电场范围内,传感器线性度达到0.21%,3个往返行程总不确定度达到1.34%;在–40°C～70°C温度范围内,灵敏度相对漂移量小于3.0%,具有良好的灵敏度漂移自补偿效果。     

INS/GPS多传感器车载组合导航系统算法研究

理论分析光纤陀螺和石英挠性加速度计的传感原理,对组合导航系统中的惯性测量单元(IMU)建立相应的误差模型,其误差模型包含了IMU传感器的标度因数的非线性模型、零偏的漂移模型、交叉耦合误差模型和标度因数、零偏的温度模型等。针对建立的误差模型进行误差补偿,同时针对车载环境设计了IMU传感器信号的数字滤波器,提高组合导航系统在车载环境下的适应性。GPS、高度计、里程计等多传感器信息的引入克服了惯性传感器独立长时间导航的发散问题。针对车载组合导航系统的非线性误差模型,设计了UKF组合导航算法,进行仿真和跑车试验,该方法能有效改善组合导航系统在劣等路面跑车试验效果。     

一种新型高精度温度补偿压力传感器

本文是根据晶体管的发射结偏压随温度变化的关系,将温度补偿晶体管代换扩散硅压力传感器中的温度补偿电阻,从而制出一种新型高精度温度补偿压力传感器.     

基于信号弹高度测量方法

针对现有信号弹高度测量方法测量方案复杂,对操作人员在技术方面的要求较高,实验设备价格也比较昂贵等问题,提出基于声光特性的信号弹高度测量方法。该方法利用信号弹发射产生的声、光信号在空气中传播速度相差较大的特性。可根据信号弹在最高点处声光到达传感器的时间差进行测量。实验和仿真表明：它的操作简单,成本低廉,运行稳定,性能可靠,适用于信号弹高度的测量。     

基于Pcap01的MEMS电容压力传感器测量电路设计

基于TDC原理文中提出了一种用于MEMS电容式压力传感器的微弱电容测量电路。该电路以微处理器STM32F103为控制核心,通过SPI总线对Pcap01芯片进行时序控制,完成电容数据的采集、分析、处理和显示。该电路具有体积小、抗干扰性强、分辨率高和刷新频率高的特点。通过对10 pF以下的固定电容和MEMS电容式压力传感器测量验证新电路的性能。实验结果表明,电路在10 Hz刷新频率下有效精度位为16位,分辨率可达61 aF。     

MEMS硅膜电容式气象压力传感器的研制

基于MEMS的电容式压力传感器以其低成本高性能在气象测量中有着广阔的应用前景。利用ANSYS软件模拟接触式电容压力传感器的工作状态,得到硅膜的形变和应力分布状况。制作流程采用简单标准的工艺:利用KOH各向异性腐蚀进行硅片大面积、大深度腐蚀减薄,分析了其浓度配比对硅面平整度特性的影响,采用阳极键合形成真空腔,试验反应离子深刻蚀形成硅膜的效果。芯片测试结果表明方案可行。     

MEMS硅膜电容式气象压力传感器的研制

基于MEMS的电容式压力传感器以其低成本高性能在气象测量中有着广阔的应用前景。利用ANSYS软件模拟接触式电容压力传感器的工作状态，得到硅膜的形变和应力分布状况。制作流程采用简单标准的工艺：利用KOH各向异性腐蚀进行硅片大面积、大深度腐蚀减薄，分析了其浓度配比对硅面平整度特性的影响，采用阳极键合形成真空腔，试验反应离子深刻蚀形成硅膜的效果。芯片测试结果表明方案可行。     

基于MEMS技术的颅压监测传感器的设计与制备

颅内压力的监测对颅内疾病的诊断和治疗有重要的作用,基于硅的压阻效应,设计了一种可用于人体颅内压力监测的植入式压力传感器。根据压阻效应原理和薄板变形理论,完成了颅压传感器力学结构和电学性能的设计,然后采用微电子机械系统(MEMS)加工工艺完成了敏感芯片的制备,并提出了一种具有生物兼容性的绝缘封装结构。同时搭建了绝缘性测试平台和性能测试平台,通过测试证明封装后的传感器具有良好的绝缘性和抗渗透能力,且其灵敏度可达到1.608 mV/kPa,可对颅压的变化做出响应,为颅压传感器的批量化生产奠定了研究基础。     

MEMS压力传感器及其应用

简述MEMs压力传感器的结构与工作原理,并探讨了其应用、压力传感器Die的设计及生产成本分析,覆盖了从系统应用到销售链。     

Packaging Effect on MEMS Pressure Sensor Performance

In this study, the effect of epoxy based molding compound packaging on a micro-electro-mechanical system (MEMS) pressure sensor performance is investigated. A series of experiments were conducted to characterize the MEMS sensor over temperature and pressure changes by measuring output voltage signals. The sensor was modeled by a finite element method to investigate the stress developments. The molding compound was assumed as elastic and viscoelastic material to examine the material modeling effect on the calculation results. The model was verified by comparing the calculated results with experimental data. It was found that the stress induced by the molding compound had significant influence on the sensor performance, and the accuracy of the calculations was highly dependent on the modeling of the molding compound. Based on the results, the mechanism of the stress development and its effect on the sensor signal were discussed     

MEMS机油压力传感器可靠性研究

研究了封装工艺对传感器可靠性的影响。分析和实验结果表明,机油压力传感器封装材料及各个工艺步骤都会影响传感器的性能和可靠性。贴片胶性能不能满足可靠性要求,会引起传感器信号漂移和高温不稳定性;引线键合强度不够,在工作中会断裂;硅油化学稳定和耐温性能不够好,会造成传感器高温输出信号不稳定,硅油中的空气和杂质会造成传感器零点输出偏大,使传感器的精度下降等。     

MEMS机油压力传感器可靠性研究

研究了封装工艺对传感器可靠性的影响。分析和实验结果表明，机油压力传感器封装材料及各个工艺步骤都会影响传感器的性能和可靠性。贴片胶性能不能满足可靠性要求，会引起传感器信号漂移和高温不稳定性；引线键合强度不够，在工作中会断裂；硅油化学稳定和耐温性能不够好，会造成传感器高温输出信号不稳定，硅油中的空气和杂质会造成传感器零点输出偏大，使传感器的精度下降等。