MEMS微传感器的工作原理课件
mems传感器的工作原理
mems传感器的工作原理
MEMS传感器的工作原理是基于微机电系统（MEMS）技术
的原理。
它利用微小的机械结构和微加工技术，将传感元件和信号处理电路集成在微小的芯片上。
具体而言，MEMS传感器通常包括一个微机械结构和一个检
测元件。
微机械结构通常由硅或其他材料制成，并具有微小的尺寸，以便在一定范围内进行物理测量。
检测元件可以是电容、电阻、压阻或其他类型的传感器。
当物理量作用于MEMS传感器时，微机械结构会产生微小的
运动或变形。
这些运动或变形会导致检测元件的电性能发生变化。
传感器内部的电路或芯片会测量这些变化，并将其转换成电信号。
随后，电信号被送入信号处理电路，进行放大、滤波和其他处理，以确保信号的准确性和稳定性。
最终，处理后的信号被转换成数字信号，可以被电子设备读取和处理。
总结起来，MEMS传感器的工作原理是利用微机械结构和检
测元件感知外部物理量的变化，并通过电路和信号处理电路将其转换为可读取的数字信号。
mems传感器原理
mems传感器原理MEMS传感器原理一、引言MEMS（Micro Electro-Mechanical Systems）传感器是一种微型传感器技术，通过将微机电系统与传感器技术相结合，实现了在微尺度上感知和测量各种物理量的能力。
本文将介绍MEMS传感器的原理和工作方式。
二、MEMS传感器的构成MEMS传感器通常由微机电系统（MEMS）和传感器元件两部分组成。
MEMS部分由微小的机械结构组成，通过微加工工艺制造而成，包括微加速度计、微陀螺仪、微压力传感器等；传感器元件则是通过MEMS部分感知和转换物理量，如加速度、角速度、温度、压力等。
三、MEMS传感器的工作原理1. 加速度传感器原理加速度传感器是MEMS传感器中最常见的一种类型。
它利用微机电系统中的微小质量块和微弹簧构造，通过测量微小弹簧的位移来感知加速度。
当受到外力作用时，微小质量块将发生位移，通过测量位移的变化来计算加速度的大小。
2. 陀螺仪原理陀螺仪是一种用于测量角速度的MEMS传感器。
它利用了旋转物体的角动量守恒原理。
陀螺仪中的微机电系统结构包括一个微小的旋转质量块和微弹簧。
当陀螺仪受到角速度作用时，旋转质量块会产生角动量，通过测量角动量的变化来计算角速度的大小。
3. 压力传感器原理压力传感器利用微机电系统中的微小薄膜结构来感知压力变化。
微小薄膜受到外部压力作用后，会发生微小位移，通过测量位移的变化来计算压力的大小。
薄膜的材料和结构设计对传感器的灵敏度和精度有重要影响。
4. 温度传感器原理温度传感器是一种基于热敏效应的MEMS传感器。
它利用了温度变化对材料电阻或电容的影响。
传感器中的热敏元件受到温度变化的影响，导致电阻或电容发生变化。
通过测量电阻或电容的变化来计算温度的大小。
四、MEMS传感器的应用MEMS传感器在各个领域有广泛的应用。
在汽车行业中，MEMS传感器被用于车辆稳定性控制、空气袋系统和安全气囊等。
在智能手机和可穿戴设备中，MEMS传感器被用于加速度计、陀螺仪和磁力计等。
MEMS传感器
微传感器优点
➢体积小，重量轻。
利用MEMS技术：微传感器封装后尺寸为毫米量级， 或更小；重量一般都在几克~几十克。
如压力微传感器已经可以小到放在注射针头内， 送进血管测量血液流动情况；或装载到飞机或发动机叶 片表面，用来测量气体的流速和压力；
11.2 MEMS传感器加工技术
➢体微加工技术 利用蚀刻工艺对块状硅进行准三维结构的微加工，主
包括蚀刻和停止蚀刻两项关键技术。 ➢表面微加工技术
采用光刻等手段，使得硅片等表面淀积或生长而成的 多层薄膜分别具有一定的图形，然后去除某些不需要的 薄膜层，从而形成三维结构。
➢键合技术
固相键合技术就是不用液态粘结剂而将两 块固体材料键合在一起，且键合过程中材料始终 处于固相状态。（包括阳极键合与直接键合）
传感器+处理器+执行器
测控系统
➢目前测控系统的特点： 处理器性价比较高； 传感器和执行器发展滞后；
系统边界
输入信号 （被测量）
传感器
处理器
执行器
输出 信号
测控系统基本组成
➢微传感器三个层次的含义：
1）单一敏感元件，尺寸小。采用精密加工、微 电技术及MEMS技术加工；
2）集成传感器，将微小敏感元件、信号处理、 数据处理装置封装在一块芯片上；
石英晶体谐振器的基本频率ƒ0可根
据对温度灵敏度的要求来选取。例 如，要求温度每变化1℃时频率变 化1000Hz，如果谐振器的频率温度 系数为35.4×10-6/℃，则基本频率 应为 f0 1000 / 35.4 106 28106 Hz
第11章 MEMS传感器
传感器及工作原理通用课件
电容式传感器
总结词
通过电容值的变化来测量物理量
详细描述
电容式传感器是通过测量电容值的变化来测量物理量的一种传感器。它通常由两个金属电极组成，当 被测量的变化引起电极之间的距离变化时，电容值也会发生变化。常见的电容式传感器有平行板电容 传感器和电感电容传感器等。
电感式传感器
总结词
通过电感值的变化来测量物理量
传感器在长时间运行或多次使用后，其输出特性的变 化程度。稳定性越好，传感器性能越可靠。
可靠性
传感器在规定条件下无故障运行的能力。可靠性越高 ，传感器的可用性越好。
CHAPTER 04
传感器的选用原则
根据测量对象选择传感器类型
压力传感器
用于测量气体或液体的压力，如气压、水 压等。
加速度传感器
用于测量物体的加速度，如重力加速度、 振动加速度等。
传感器实际输出与理想输出之间的偏差。非线性误差越 小，传感器的精度越高。
响应时间与频率响应
响应时间
传感器对被测量的变化做出响应的时间。响应时间越 短，传感器对动态变化的响应能力越强。
频率响应
传感器对不同频率的输入信号的响应能力。频率响应 越高，传感器对高频信号的响应能力越强。
稳定性与可靠性
稳定性
CHAPTER 06
典型传感器应用案例分析
案例一：电阻式传感器的应用
总结词
电阻式传感器是一种常见的物理传感器，能 够将物理量转化为电阻值，广泛应用于各种 测量和控制系统。
详细描述
电阻式传感器通常由敏感元件和转换元件组 成，敏感元件能够感知被测量物理量，转换 元件则将感知到的物理量转化为电阻值。常 见的电阻式传感器有热电阻、光电阻、湿敏 电阻等，广泛应用于温度、湿度、压力等物
微机电系统-MEMS简介_图文
分析和遗传诊断 ,利用微加工技术制造各种微泵、微阀、微摄子、微沟槽、
微器皿和微流量计的器件适合于操作生物细胞和生物大分子。所以,微机械
在现代医疗技术中的应用潜力巨大,为人类最后征服各种绝症延长寿命带来
了希望。
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OMOM智能胶囊消化道内窥镜系统
• 金山科技集团研制的胶囊内镜
“胶囊内镜”是集图像处理、信息通讯、光电工程、生物医 学等多学科技术为一体的典型的微机电系统（MEMS） 高科技产品，由智能胶囊、图像记录仪、手持无线监视 仪、影像分析处理软件等组成。
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微射流MEMS技术应用于糖尿病治疗.
这个一次性胰岛素注射泵融合了Debiotech的胰岛素输注系统技术和ST的微射流 MEMS芯片的量产能力。纳米泵的尺寸只有现有胰岛素泵的四分之一. 微射流技术还能 更好地控制胰岛素液的注射量，更精确地模仿胰岛自然分泌胰岛素的过程，同时还能检 测泵可能发生的故障，更好地保护患者的安全。 成本非常低廉。
微机电系统-MEMS简介_图文.ppt
MEMS定义
早在二十世纪六十年代，在硅集成电路制造技术发 明不久，研究人员就想利用这些制造技术和利用硅很好 的机械特性，制造微型机械部件，如微传感器、微执行 器等。如果把微电子器件同微机械部件做在同一块硅片 上，就是微机电系统——MEMS: Microelectromechanical System。
胆固醇,可探测和清除人体内的癌细胞 ,进行视网膜开刀时 ,大夫可将遥控机
器人放入眼球内,在细胞操作、细胞融合、精细外科、血管、肠道内自动送
药等方面应用甚广。
MEMS的微小可进入很小的器官和组织和能自动地进行细微精确的操作的特
点 ,可大大提高介入治疗的精度 ,直接进入相应病变地进行工作 ,降低手术风
MEMS 气体传感器简介ppt课件
图4 FA IMS气体传感器原理
Thank you!
Here is a question of
time.
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1.1气体声光效应法 气体的光声效应(photoacoustic spectroscopy)早在1880
年就由贝尔发现,但直到20世纪80年代,随着激光器和高灵敏麦克 风技术的成熟, 才在气体传感器领域得到研究。
光声气体传感器由调制光源（modulated light source）、 光声池（photoacoustic cell ）、高灵敏麦克风（High sensitive microphone ）系统3个主要部分组成(如图1) 。
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4、高场非对称波形离子迁移谱(Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry )技术气体传感器
FA IMS技术是基于离子迁移谱技术( IMS)发展而来, 原理如图4。载 气与样品混合电离后经过离子门送到离子飘移区,在高压(大于11 000V / cm)交变电场的作用下,不同离子的迁移速性有关,因此,高电场可以区分低电场迁移相近的 离子。对于交变电场再增加一个直流偏置电压,抵消待检测气体离子的高 电场迁移效果,即可使得特定离子通过飘移区达到检测电极。在样品检测 过程中对直流偏置电压进行扫描即可分析样品气体中的成分。
2.2电导型气体传感器
2.3谐振式微悬臂梁气体传感器
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2.1声表面波型气体传感器
比较电路
产生声表面波
图3 SAW气体传感器原理图
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接收声表面波
3、Gas sensor for inflammable and explosive gas catalytic combustion
催化燃烧式气体传感器的原理源自宏观的气体传感 器,主要用于甲烷, CO等易燃易爆气体检测领域。通过 MEMS技术将催化剂制做为薄膜,对其加热。当空气中有易 燃易爆气体存在时,气体分子在催化剂表面发生催化氧化 反应（catalytic oxidation reaction）,并放出热量。经 过热敏元件将温度变化转换为电信号,与参比薄膜进行比 对得到气体体积分数变化,热敏元件常用热敏电阻器,常用 催化剂有氧化Pd, Pt等。MEMS工艺实现催化剂薄膜化、 微型化,并对加热电极、热敏元件进行集成,从而有效减小 传感器的体积。
MEMS微传感器的工作原理1
MEMS微传感器的工作原理1MEMS微传感器的工作原理1MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微传感器是一种利用微纳米加工技术制造而成的具有微机械结构和电子集成功能的传感器。
其工作原理主要由微机械结构和电子部分组成，通过电磁、热、压电等方式进行传感和信号处理。
首先，MEMS微传感器通过微纳米加工技术制造出微机械结构，这些结构通常由微梁、微桥、微膜等组成。
其中最常见的微梁结构，通过悬臂梁或压电材料的屈曲变形，实现对外部物理量的测量。
例如，用金属薄膜制成的微梁，通过激光刻蚀等技术加工形成悬臂结构，当外部施加力量时，微梁发生弯曲，产生电磁信号或光信号，从而实现测量。
其次，MEMS微传感器中的微机械结构通常与电子部分集成在一起，电子部分包括传感电路、信号处理电路和输出电路等，用于接收、放大、滤波和解码传感器的信号。
传感电路是将微机械结构产生的信息转化为电信号的部分，对于不同的传感器结构和测量物理量有不同的设计和实现方法。
信号处理电路用于对传感电路输出的微弱信号进行放大、滤波、去噪等处理，以提高传感器的灵敏度和抗干扰能力。
输出电路则将信号处理后的电信号转化为输出信号，可以是电压信号、电流信号、数字信号或无线通信信号，根据不同的应用场景和需求选择相应的输出方式。
另外，MEMS微传感器还可根据所测量的物理量的不同，采用不同的工作原理，常见的工作原理有压电、热敏、电容、光电等。
例如，压电MEMS微传感器利用压电材料的结构变形而产生电荷信号，通过测量电荷信号的大小来确定外部物理量的大小。
热敏MEMS微传感器利用热敏效应，测量物体的温度变化。
电容MEMS微传感器则通过改变微机械结构的电容值，测量介质的相对介电常数变化，从而实现对压力、加速度、湿度等物理量的测量。
光电MEMS微传感器则利用光电效应，通过测量光的散射、吸收或反射来获得外部环境的信息。
总之，MEMS微传感器的工作原理是基于微纳米加工技术制造微机械结构，并将其与电子部分集成，通过微机械结构对外部物理量的感应和电子部分的信号处理，实现对物理量的测量和输入输出信号的转化。
mems传感器工作原理
mems传感器工作原理mems传感器是一种微型化的传感器，其工作原理是通过微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS）技术将传感器的核心部件制造成微型结构，从而实现对外界环境的感知和测量。
mems传感器的工作原理主要基于微纳加工技术和物理效应。
首先，在mems传感器的芯片上制造出微型结构，包括微薄膜、微梁、微柱等。
这些微型结构的制造通常使用光刻、薄膜沉积、离子刻蚀等工艺，通过精密的控制和加工技术将这些微结构制造到芯片上。
接下来，mems传感器的工作原理主要基于微型结构的物理效应。
当外界环境产生相应的物理量时，比如温度、压力、湿度等，这些物理量会导致微型结构发生微小的形变或位移。
mems传感器通过对这些微小变化的感知和测量，实现对外界环境的监测和检测。
具体来说，mems传感器通常采用电容、电阻、压阻等物理效应来实现对外界环境的感知和测量。
以电容式mems加速度传感器为例，当外界发生加速度变化时，mems传感器中的微型结构会产生微小的位移，从而改变了微结构之间的电容值。
通过测量电容值的变化，就可以得到外界加速度的信息。
除了电容式传感器，mems传感器还可以基于其他物理效应来实现不同类型的感知和测量，比如压阻式传感器、电阻式传感器等。
这些不同类型的mems传感器在结构和工作原理上存在差异，但都可以通过微纳加工技术制造出微型结构，并利用物理效应实现对外界环境的感知和测量。
总的来说，mems传感器通过微纳加工技术制造微型结构，并利用物理效应实现对外界环境的感知和测量。
这种微型化的传感器具有体积小、功耗低、响应速度快等优点，在各个领域中得到了广泛应用，比如汽车电子、医疗设备、智能手机等。
随着mems技术的不断发展和创新，mems传感器将会在更多领域中发挥重要作用，为人们的生活带来更多便利和舒适。