压阻式传感器
压阻式传感器
piezoresistancetypetransducer
利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。
单晶硅材料在受到力的作用后,电阻率发生变化,通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。
用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制(见加速度计)。
压阻效应当力作用于硅晶体时,晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化,扰动了载流子纵向和横向的平均量,从而使硅的电阻率发生变化。
这种变化随晶体的取向不同而异,因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。
硅的压阻效应不同于金属应变计(见电阻应变计),前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化,后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化(应变),而且前者的灵敏度比后者大50~100倍。
压阻式压力传感器的结构这种传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内,引出电极引线(图1)。
压阻式压力传感器又称为固态压力传感器,它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过硅膜片感受被测压力的。
图1中硅膜片的一面是与被测压力连通的
高压腔,另一面是与大气连通的低压腔。
硅膜片一般设计成周边固支的圆形,直径与厚度比约为20~60。
在圆形硅膜片定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥,其中两条位于压应力区,另两条处于拉应力区,相对于膜片中心对称。
图2中是两种微型压力传感器的膜片,图中数字的单位为毫米。
此外,也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。
硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条,两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。
发展状况1954年c.S.史密斯详细研究了硅的压阻效应,从此开始用硅制造压力传感器。
早期的硅压力传感器是半导体应变计式的。
后来在N型硅片上定域扩散P型杂质形成电阻条,并接成电桥,制成芯片。
此芯片仍需粘贴在弹性元件上才能敏感压力的变化。
采用这种芯片作为敏感元件的传感器称为扩散型压力传感器。
这两种传感器都同样采用粘片结构,因而存在滞后和蠕变大、固有频率低、不适于动态测量以及难于小型化和集成化、精度不高等缺点。
70年代以来制成了周边固定支撑的电阻和硅膜片的一体化硅杯式扩散型压力传感器。
它不仅克服了粘片结构的固有缺陷,而且能将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在一块硅片上,甚至将微型处理器与传感器集成在一起,制成智能传感器(见单片微型计算机)。
这种新型传感器的优点是:①频率响
应高,适于动态测量;②体积小(例如有的产品外径可达0.25毫米),适于微型化;③精度高,可达0.1~0.01%;④灵敏高,比金属应变计高出很多倍,有些应用场合可不加放大器;
⑤无活动部件,可靠性高,能工作于振动、冲击、腐蚀、强干扰等恶劣环境。
其缺点是温度影响较大(有时需进行温度补偿)、工艺较复杂和造价高等。
应用广泛地应用于航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。
在航天和航空工业中压力是一个关键参数,对静态和动态压力,局部压力和整个压力场的测量都要求很高的精度。
是用于这方面的较理想的传感器。
例如,用于测量直升飞机机翼的气流压力分布,测试发动机进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。
在飞机喷气发动机中心压力的测量中,使用专门设计的硅压力传感器,其工作温度达500℃以上。
在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05%的配套硅压力传感器。
在尺寸缩小的风洞模型试验中,能密集安装在风洞进口处和发动机进气管道模型中。
单个传感器直径仅2.36毫米,固有频率高达300千赫,非线性和滞后均为全量程的±0.22%。
在生物医学方面,也是理想的检测工具。
已制成扩散硅膜薄到10微米,外径仅0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力的传感器。
图3是一种用于测量脑压的传感器的
结构图。
还有效地应用于爆炸压力和冲击波的测量、真空测量、监测和控制汽车发动机的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、发射冲击波等兵器方面的测量。
此外,在油井压力测量、随钻测向和测位地下密封电缆故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用。
随着微电子技术和计算机的进一步发展,的应用还将迅速发展。
硅压阻式压力传感器工作原理
硅压阻式压力传感器工作原理1. 硅压阻式压力传感器概述嘿,朋友们,今天我们来聊聊硅压阻式压力传感器。
听起来有点复杂,对吧?其实说白了,就是一种用来测量压力的设备,特别适合在一些要求高精度的场合,比如汽车、飞机甚至医疗设备上。
你可能会想,压力测量有什么了不起的?其实,压力测量就像我们生活中的调味料,少了它可不行!想想,如果没有压力传感器,我们的汽车可能就像个没头苍蝇,乱窜乱撞,根本无法安全驾驶。
这玩意儿的工作原理其实也很简单,就像你在吹气球时,气球里的气压会让它鼓起来。
硅压阻式传感器就利用这种原理来检测压力变化。
它的核心材料是硅,而硅呢,又是我们这个科技时代的宠儿,无处不在。
从手机芯片到太阳能电池板,它都在默默奉献。
1.1 硅的神奇之处说到硅,它真是个神奇的东西。
硅在常温下是个很稳定的元素,这让它在各类传感器中广受欢迎。
我们常常提到的“硅谷”,其实就是因为这里聚集了很多用硅做的高科技公司。
再说了,硅的导电性也特别好,能够帮助我们轻松地转换压力信号。
这就像我们平时听音乐,耳机里发出的声音其实就是电信号的变化,硅传感器也是这个道理。
1.2 工作原理那么,这个传感器到底是怎么工作的呢?当压力作用在传感器的膜片上时,膜片会发生形变。
想象一下,像你踩在沙滩上,沙子会凹下去。
这时,传感器内部的硅元件就会感受到这种形变。
硅元件内的电阻会因为形变而发生变化。
这个变化就好比我们心情的起伏,压力大了,电阻就变小了;压力小了,电阻就变大了。
接下来,变化的电阻会被转换成电压信号,然后再通过电路输出。
就像你用手机拍照,光线通过镜头后变成了电子信号,最后展现在屏幕上。
通过这种方式,我们就能实时监测压力的变化,确保一切正常。
2. 硅压阻式传感器的应用当然,硅压阻式压力传感器可不是只能用在一个地方。
它的应用范围可广泛得很,简直是无所不能。
比如在汽车上,压力传感器能帮助我们监测轮胎压力,确保安全行驶。
谁要是开着轮胎瘪了的车,那可真是开车去约会,结果一路上都是惊心动魄的体验。
压力传感器的工作原理
压力传感器的工作原理压力传感器是一种用于测量介质压力的设备,广泛应用于工业控制、汽车、医疗设备等领域。
它通过将压力转化为电信号,实现对压力的测量和监控。
本文将介绍压力传感器的工作原理及其应用。
一、压力传感器的基本原理压力传感器的基本原理是利用压力产生的力对敏感器件产生变形,进而通过敏感元件上的电阻、电容、压阻或电感等传感元件将变形转化为电信号。
根据不同的工作原理,压力传感器主要分为四种类型:电阻式、电容式、压阻式和电感式。
1. 电阻式压力传感器电阻式压力传感器是通过敏感元件上的电阻变化来感测压力变化的。
常见的电阻式压力传感器有应变片和电阻应变计。
应变片是一种金属薄片,它在受力后产生形变,导致电阻值的变化。
而电阻应变计是在应变片上附加了一些导电材料,当应变片形变时,导电材料的电阻值会随之变化,通过测量电阻值的变化来判断压力的大小。
2. 电容式压力传感器电容式压力传感器是利用敏感元件上的电容变化来感测压力变化的。
敏感元件通常由两个平行的金属片组成,当压力施加在敏感元件上时,金属片之间的距离会发生微小的改变,从而导致电容值的变化。
通过测量电容值的变化来反映压力的大小。
3. 压阻式压力传感器压阻式压力传感器是利用敏感元件上的压阻变化来感测压力变化的。
常见的压阻式压力传感器有硅压阻式和陶瓷压阻式。
硅压阻式传感器是利用硅材料的压阻特性,当压力施加在传感器上时,硅材料会发生变形,导致压阻发生变化。
陶瓷压阻式传感器则利用陶瓷材料的压阻特性,原理类似。
4. 电感式压力传感器电感式压力传感器是利用敏感元件上的电感变化来感测压力变化的。
敏感元件通常是由线圈和铁芯组成,当压力施加在敏感元件上时,铁芯会发生位移,导致线圈中的电感值发生变化。
通过测量电感值的变化来反映压力的大小。
二、压力传感器的应用压力传感器在工业和生活中有广泛的应用。
下面列举几个常见的应用领域:1. 工业控制压力传感器在工业领域中被广泛应用于流体控制和压力监测。
应变式、压阻式、压电式传感器特性比较
应变式、压阻式、压电式传感器特性比较1.应变式传感器应变式传感器是把力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的,应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体,其阻值随力所产生的应变而变化。
应变效应是导体受机械变形时,其电阻值发生变化的现象。
2.压阻式传感器压阻式传感器的灵敏度比金属丝式应变片的灵敏度高,其精度好,而且响应频率好,工作可靠。
缺点是受温度影响较大,应进行温度补偿压阻效应是物质受外力作用发生变形时,其电阻率发生变化的现象。
3.压电式传感器压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应,目前广泛使用的压电材料有石英和钛酸钡等,当这些晶体受压力作用发生机械变形时,在其相对的两个侧面上产生异性电荷,这种现象称为“压电效应”。
压电式压力传感器不能用作静态测量,一般用于测量脉动压力,不能测量静压力;压电传感器产生的信号很弱而输出阻抗很高,必须根据压电传感器的输出要求,将微弱的信号经过电压放大或电荷放大(一般是电荷放大),同时把高输出阻抗变换成低输出阻抗,此信号才能被示波器或其他二次仪表接受。
压电式传感器与压阻式传感器的区别及其优缺点前边的那个受电场的干扰,后边那个受温度的干扰,看你用在那个场合。
前者的原理是压电效应,后者原理是受力后的应变。
前者的缺点是电荷泄露,优点是结构简单,灵敏度和信噪比高。
后者的缺点是信噪比不高,而且结构比前者复杂,优点是便宜,耐用,频率响应好。
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。
其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。
当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。
用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视,尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
压电式传感器:基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
压力传感器电路原理
压力传感器电路原理
压力传感器电路原理是用于测量物体压力或力量的电子装置。
它由压力感应元件、信号处理电路和输出电路组成。
压力感应元件通常采用压阻式传感器。
压阻式传感器是一种根据压力大小改变其电阻值的传感器。
当物体施加压力时,压阻式传感器会改变形状,从而改变电阻值。
通常采用的是基于薄膜或硅芯片的压阻式传感器。
薄膜式传感器使用一层薄膜作为感应元件,而硅芯片式传感器则是通过硅芯片上的应变测量电桥来实现。
信号处理电路负责将传感器输出的模拟电信号转换为数字信号。
它包括放大、滤波和模数转换等功能。
放大电路将传感器输出的微弱电压信号放大到合适的电平,以便后续的处理和检测。
滤波电路用于去除传感器输出信号中的噪声和杂散干扰,以提高测量精度。
模数转换电路将模拟信号转换为数字信号,以便于数字信号的处理和存储。
输出电路负责将转换后的数字信号输出为用户可识别的形式。
常见的输出方式包括模拟输出和数字输出。
模拟输出一般通过电压或电流的变化来表示物体的压力大小。
数字输出一般使用数字接口,如串口或I2C接口,将转换后的数字信号传输给其他设备或系统。
整个压力传感器电路通过合理的设计和校准,可以实现准确、可靠的压力测量。
在实际应用中,还需要考虑环境因素、温度
补偿、线性度校正和功耗等问题,以提高传感器的性能和稳定性。
压阻式压力传感器
掩膜版
步骤四:标准淡硼预扩散或离子注入,在经过标准再分布或退火 形成方块电阻率在80-250W可控的压阻,结深1-3微米。
• 恒定表面源扩散:在整个扩散过程中,硅片表面的杂质浓度 始终不变。
• 有限表面源扩散:扩散之前在硅片表面先淀积一层杂质,在 整个扩散过程中以这层杂质作为扩散的杂质源,不再有新源 补充。
1 硅片的清洗处理
2涂胶:涂胶的目的是在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没有缺陷的光刻胶薄膜。
3 前烘:经过甩胶之后的光刻胶虽然液态的光刻胶已经成为固态的薄膜,但含有10%~ 30%的溶剂,容易沾染灰尘。通过在较高温度下进行烘焙,使溶剂从光刻胶中挥发出来。 4 对准与曝光:曝光的光源为紫外光的汞灯,形成平行光束垂直照射到硅片上。受到光照 的光刻胶发生光化学反应,其内部分子结构发生变化。 5 显影:把曝光后的基片放在显影液里,将应除去的光刻胶膜溶除干净,以获得所需要 光刻胶的图形。
2)湿氧氧化:氧气通过盛有950C高纯去离子水的石英瓶后携带水汽到硅片 表面发生氧化反应: Si+O2SiO2 Si+2H2OSiO2+2H2 优点:生长速率较快;缺点:与光刻胶粘附性不好。
(3)氢氧合成氧化:在常压下分别是将纯H2 和纯氧直接通入石英管内,使之在一定温度燃 烧生成水,水在高温下氧化后与硅反应生成 SiO2,生长速度比湿氧快,膜质量好、纯度高。
• 两步扩散:实际生产中的扩散温度一般为900~1200℃,在
这样的温度范围内,常用杂质,如硼、砷等在硅中的固溶度
随温度变化不大,因而采用恒定表面源扩散很难得到低表面
浓度的杂质分布形式。实际生产中将扩散过程分为两步完成。
其中第一步称为预扩散或者预淀积,第二步称为主扩散或再
压阻式柔性压力传感器的研究进展
01 引言
03 技术方案 05 结论与展望
目录
02 研究现状 04 实验结果 06 参考内容
引言
随着物联网、智能穿戴等技术的快速发展,柔性压力传感器作为一种能够感 知和检测压力的传感器,在许多领域中得到了广泛的应用。其中,压阻式柔性压 力传感器由于其灵敏度高、响应速度快、测量范围广等优点,成为了研究的热点。 本次演示将综述压阻式柔性压力传感器的研究现状、技术方案、实验结果以及结 论与展望。
1、石油化工:在石油化工行业中,需要对各种流体进行压力测量,以控制 生产过程和提高产品质量。陶瓷压阻式压力传感器能够适应高温、高压、腐蚀性 环境的要求,因此成为该领域的理想选择。
2、航空航天:在航空航天领域,需要对飞机的气动性能、发动机效率和舱 内压力等进行精确测量。陶瓷压阻式压力传感器具有可靠性高、稳定性好的特点, 因此得到广泛应用。
三、MEMS压阻式压力传感器的 研究现状
近年来,研究者们在MEMS压阻式压力传感器的设计、制造、封装和测试方面 进行了广泛的研究。在制造方面,一些研究者利用微影印刷技术制作出高精度的 硅膜片,以提高传感器的灵敏度和精度。在封装方面,研究者们致力于寻找更可 靠、更稳定的封装材料和工艺,以提高传感器的稳定性和耐用性。在测试方面, 研究者们通过建立数学模型和实验验证,对传感器的性能进行全面的评估和分析。
虽然本次演示已经取得了一定的研究成果,但是未来的研究方向还有很多。 例如,可以通过进一步优化敏感材料和制造工艺,提高压阻式柔性压力传感器的 性能和稳定性;可以研究多通道压阻式柔性压力传感器,以满足复杂应用场景的 需求;还可以将压阻式柔性压力传感器与其他类型的传感器相结合,实现多功能 集成化。
总之,压阻式柔性压力传感器作为一种重要的传感器类型,在未来的研究中 将会有更加广泛的应用和推广。我们相信随着科学技术的不断进步和研究的深入 进行,压阻式柔性压力传感器的性能将会得到进一步提升,为推动智能化、便携 化、多功能化的传感器技术的发展做出更大的贡献。
20种身边常见的传感器
20种身边常见的传感器1、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量,如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。
主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。
2、变频功率传感器变频功率传感器通过对输入的电压、电流信号进行交流采样,再将采样值通过电缆、光纤等传输系统与数字量输入二次仪表相连,数字量输入二次仪表对电压、电流的采样值进行运算,可以获取电压有效值、电流有效值、基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、有功功率、基波功率、谐波功率等参数。
3、称重传感器称重传感器是一种能够将重力转变为电信号的力→电转换装置,是电子衡器的一个关键部件。
能够实现力→电转换的传感器有多种,常见的有电阻应变式、电磁力式和电容式等。
4、电阻应变式传感器传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,即在外力作用下产生机械形变,从而使电阻值随之发生相应的变化。
电阻应变片主要有金属和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。
半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。
5、压阻式压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。
其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。
当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。
6、热电阻传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
7、激光传感器利用激光技术进行测量的传感器。
它由激光器、激光检测器和测量电路组成。
激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。
8、霍尔传感器霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
压阻式压力传感器的压力测量实验
压阻式压力传感器的压力测量实验一、实验目的:了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
二、基本原理:扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条,接成电桥。
在压力作用下根据半导体的压阻效应,基片产生应力,电阻条的电阻率产生很大变化,引起电阻的变化,我们把这一变化引入测量电路,则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。
三、需用器件与单元:压力源(已在主控箱)、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源±4V、±15V。
四、实验步骤:1、根据图2-1连接管路和电路,主控箱内的气源部分,压缩泵、贮气箱、流量计主控箱内部已接好。
将压力表放置传感器支架上,三通连接管中硬管一端插入主控板上的气源快速插座中(注意管子拉出时请用手按住气源插座边缘往内压,则硬管可轻松拉出)。
其余两根软导管分别与标准表和压力传感器接通。
这里选用的差压传感器两只气咀中,一只为高压咀,另一只为低压咀。
本实验模板连接见图2-2,压力传感器有4端:3端接+4V电源,1端接地线,2端为U0+,4端为U0-。
1、2、3、4端顺序排列见图2-2。
端接线颜色通过观察传感器引脚号码判别。
图2-1 压阻式压力传感器测量系统2、实验模板上R w2用于调节零位,R w2可调放大倍数,按图2-2接线,模板的放大器输出V02引到主控箱数显表的V i插座。
将显示选择开关拨到20V档,反复调节R w2(R w1旋到满度的1/3)使数显表显示为零。
3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮,开通流量计。
图2-2 压力传感器压力实验接线图4、合上主控箱上的气源开关K3,启动压缩泵,此时可看到流量计中的滚珠浮起悬于玻璃管中。
5、逐步关小流量计旋钮,使标准压力表指示某一刻度。
6、仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮,使在4~14KP之间每上升1KP 分别读取压力表读数,记下相应的数显表值列于表(2-1)表(2-1)压力传感器输出电压与输入压力值7、计算本系统的灵敏度和非线性误差。
硅基压阻式压力传感器工作原理
硅基压阻式压力传感器工作原理硅基压阻式压力传感器是一种常用的压力测量设备,它利用薄膜材料的机械变形特性,将外界施加的压力转化为电信号输出。
本文将详细介绍硅基压阻式压力传感器的工作原理以及其应用领域。
一、硅基压阻式压力传感器的结构与组成硅基压阻式压力传感器由四个主要部分组成:薄膜材料、传感电路、导线和封装壳体。
1. 薄膜材料硅基压阻式压力传感器的核心元件是由硅薄膜组成的压敏电阻器。
薄膜的制备通常采用微电子加工技术,将高纯度的硅片通过化学腐蚀等方法,制作成微米级厚度的薄膜。
2. 传感电路传感电路是将薄膜材料的电阻变化转化为电信号的重要组成部分。
传感电路通常由电桥电路构成,其中包括一个或多个传感电阻和补偿电阻。
3. 导线导线将传感电路连接至外部的电子设备,将传感器的输出信号传递出去。
4. 封装壳体封装壳体是为了保护传感器内部的组件,并提高传感器的可靠性和耐用性。
封装壳体通常由金属或塑料材料制成。
二、硅基压阻式压力传感器的工作原理1. 压力作用下的薄膜变形当外界施加压力作用于硅基压阻式压力传感器时,薄膜材料会发生一定程度的弯曲变形。
这是因为薄膜具有压电效应,当压力施加在薄膜上时,薄膜的形状会发生变化。
2. 电阻的变化薄膜材料的形变会导致材料内部的电阻发生变化。
通常情况下,当薄膜材料被压缩时,电阻值会有所增加;当薄膜材料被拉伸时,电阻值会有所减小。
3. 传感电路的作用传感电路通过连接在传感器上的电桥电路,对电阻值的变化进行检测和测量。
电桥电路通常由一个或多个传感电阻和补偿电阻组成。
当压力作用下,薄膜材料产生形变,导致传感电阻值的变化,进而引起电桥电路失衡。
传感电路通过检测电桥电路失衡的大小,将失衡量转化为电压或电流信号输出。
4. 输出信号的转化传感器的输出信号可以是电压信号或电流信号,其数值与受测压力成正比。
通过对输出信号的测量和计算,可以得到被测压力的实际值。
三、硅基压阻式压力传感器的应用领域硅基压阻式压力传感器具有结构简单、精度高、响应速度快、线性度好等特点,广泛应用于各个领域的压力测量和控制中。
硅微压阻式加速度传感器的设计
电源招聘专家硅微压阻式加速度传感器的设计硅微加速度传感器是。
MEMS器件中的一个重要分支,具有十分广阔的应用前景。
由于硅微加速度传感器具有响应快、灵敏度高、精度高、易于小型化等优点,而且该种传感器在强辐射作用下能正常工作,使其近年来发展迅速。
与国外相比,国内对硅微传感器的研究起步较晚,所做的工作主要集中在硅微加速度传感器的加工制造和理论研究。
文中以双端固支式硅微加速度传感器为研究对象,借助Aasys软件对其性能进行仿真分析,从而选出性能优良的结构形式。
1 传感器结构及工作原理压阻式加速度传感器是最早开发的硅微加速度传感器,弹性元件的结构形式一般均采用微机械加工技术形成硅梁外加质量块的形式,利用压阻效应来检测加速度。
在双端固支梁结构中,质量块像活塞一样上下运动,该结构形式的传感器示意图,如图1所示。
2 压阻式加速度传感器压阻式加速度传感器是最早开发的硅微型加速度传感器,也是当前使用较多的一种。
20世纪80年代初,美国斯坦福大学的Roylance和Angell发表了第一篇介绍硅微型加速度传感器的文章后,全硅传感器开始问世。
随着对硅微型加速度计原理研究的深入以及工艺实现的多样性,硅微型加速度传感器的种类日益繁多,各种应用于不同场合下的硅微型加速度计层出不穷,对硅微型加速度计的研究也越来越受到人们的重视。
压阻式加速度传感器体积小、频率范围宽、测量加速度的范围宽,直接输出电压信号,不需要复杂的电路接口,大批量生产时价格低廉,可重复生产性好,可直接测量连续的加速度和稳态加速度,但对温度的漂移较大,对安装和其它应力也较敏感,它不具备某些低gn 值测量时所需的准确度。
3 压阻式硅微加速度传感器结构形式3. 1 结构形式压阻式加速度传感器的弹性元件一般采用硅梁外加质量块,质量块由悬臂梁支撑,并在悬臂梁上制作电阻,连接成测量电桥。
在惯性力作用下质量块上下运动,悬臂梁上电阻的阻值随电源招聘专家应力的作用而发生变化,引起测量电桥输出电压变化,以此实现对加速度的测量。
