基于MEMS技术的微型电场传感器设计与仿真

报道了一种新型的基于MEMS技术的微型电场传感器。该传感器采用半导体微加工工艺制备，具有体积小、重量轻、功耗低等优点。阐述了传感器的工作原理，描述了设计方案，介绍了计算机模拟仿真结果。     

单电容式及差分电容式MEMS传感器检测系统

传感器技术是信息社会的四大支柱之一,传感器和计算机结合形成的智能系统大大的拓展了人类生活的空间。在传感器家族中,根据电容的物理特性制作的传感器占有重要地位。电容传感器是很好的状态传感器,可提高电容检测,尤其是微小电容检测的精度,是目前测控技术的热点。本文重点介绍一套微小电容差分高精度检测电路,该套电路可测物体的运动加速度,加速度计的分辨率可达2-18。     

基于MEMS技术的微型电场传感器设计与仿真

报道了一种新型的基于MEMS技术的微型电场传感器。该传感器采用半导体微加工工艺制备 ,具有体积小、重量轻、功耗低等优点。阐述了传感器的工作原理 ,描述了设计方案 ,介绍了计算机模拟仿真结果     

基于MEMS技术的微型电场传感器设计与仿真

报道了一种新型的基于MEMS技术的微型电场传感器.该传感器采用半导体微加工工艺制备,具有体积小、重量轻、功耗低等优点.阐述了传感器的工作原理,描述了设计方案,介绍了计算机模拟仿真结果.     

一种基于MEMS芯片的新型地面大气电场传感器

该文基于MEMS电场敏感芯片,研制出了一种新型的地面大气电场传感器,解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备,其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法,设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案,并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试,测量范围为-50 kV/m~50 kV/m,总不确定度为0.67%,分辨力达到10 V/m,功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明,MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果,与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性,说明该传感器能满足预测雷暴要求,实现雷电监测和预警功能。     

SOI微型电场传感器的设计与测试

该文研制了一种新型的基于SOI (Silicon-On-Insulator)微机械加工技术的高性能电场传感器敏感结构。为提高传感器的灵敏度和信噪比,该器件采用侧面屏蔽感应电极的独特设计方案,降低了传感器屏蔽电极的边缘效应;并基于有限元仿真,进一步优化了传感器敏感结构参数。在室温和室内大气压条件下,测试表明,测试量程0～50 kV/m,传感器总不确定度优于2%,分辨率为50 V/m。     

MEMS电容式超声传感器设计

在传统的电容式超声传感器(CMUT)制造过程中,用低压化学气相淀积技术形成的氮化硅薄膜残余应力大且机械性能难以预知。为此,设计了一种基于阳极键合技术的CMUT,传感器薄膜和空腔分别定义在均匀性好、残余应力低的SOI片和玻璃片上。建立了一个简化的分析模型对该结构进行机械性能分析,采用有限元分析软件ANSYS仿真验证该所建立的分析模型并预估传感器的性能。利用ANSYS静电 结构耦合仿真给出了塌陷电压。介绍了敏感单元的工艺流程。所设计的传感器频率为1.48 MHz,灵敏度为0.24 fF/Pa,塌陷电压为70 V,量程为48 kPa。     

电容式MEMS压力传感器的优化设计

由于MEMS压力传感器的制作过程中存在着许多不可控因素,例如,制备环境、工艺误差、设备误差等,因此,整个MEMS压力传感器的稳健优化设计是极其重要的。本文对电容式MEMS压力传感器进行优化设计,以期为后续研究开发电容式MEMS压力传感器奠定必要的基础依据。     

低轴间耦合的MEMS三维电场传感器

轴间耦合干扰是影响3维电场传感器测量准确性的重要因素。该文提出了一种低耦合干扰的MEMS 1维电场敏感芯片,并将3个上述的芯片正交组合研制出一款低轴间耦合的MEMS 3维电场传感器。不同于已见报道的测量垂直方向电场分量的MEMS 1维电场敏感芯片,该文提出的芯片采用轴对称设计,在差分电路的配合下能够测量垂直于对称轴方向的面内电场分量,并能够消除正交于测量轴方向的电场分量的耦合干扰。该MEMS 3维电场传感器具尺寸小和集成度高等优点。实验结果表明在0～120 kV/m电场强度范围内,该MEMS 3维电场传感器的轴间耦合灵敏度小于3.48%,3维电场测量误差小于7.13%。     

MEMS热膜式微型流量传感器的研制

针对微型流量传感器的应用问题,提出了一种可以准确测量各种气体微型流量、基于MEMS工艺的新型MEMS热膜式传感器。基于热量传递原理的热膜式流量传感器由一个加热器和一对微型温度传感器组成,只要测得两个温度传感器的温度差值,就能得到气体的流量。分析了该器件的原理并进行了ANSYS仿真,设计了器件的结构,进行MEMS工艺开发,制作出可实用化的产品。测试表明,该器件的测量量程达到0.5～200m3/h,精度1.5级,响应时间20ms,量程比1:400,显示该器件测量流量的功能达到了实用化水平。     

单电容式及差分电容式HEMS传感器检测系统

传感器技术是信息社会的四大支柱之一,传感器和计算机结合形成的智能系统大大的拓展了人类生活的空间.在传感器家族中,根据电容的物理特性制作的传感器占有重要地位.电容传感器是很好的状态传感器,可提高电容检测,尤其是微小电容检测的精度,是目前测控技术的热点.本文重点介绍一套微小电容差分高精度检测电路,该套电路可测物体的运动加速度,加速度计的分辨率可达2-18.     

小型三维电场传感器设计与测试

目前电场传感器只能探测大气电场强度矢量一维或者二维方向分量,尚无法精确地反映空中电场强度大小。该文介绍一种结构新颖的小型三维空中电场传感器,由轴向(Z)和径向(X, Y)三路电场测量单元和驱动单元以及电路单元组成,用于探测电场强度的三维方向矢量。在地面实际测试中,传感器输出信号与电场强度的理论关系得到了验证,证明了三维电场传感器结构设计和检测方法的合理性。     

微型电场传感器在工频电场测量中的应用研究

该文基于高性能的MEMS电场敏感芯片研制出一种新型的工频电场测量系统。针对芯片调制被测电场后其输出信号的特征,采用正交相关检测原理提出一种可抑制背景干扰噪声的工频电场解调算法,设计出小型化、空间分辨力高的工频电场测量探头,并在基础上提出MEMS工频电场测量系统的系统级设计方案,成功实现了MEMS电场敏感芯片输出信号的无线采集、滤波、以及电场信号的高精度解调。高压输电线路下工频电场测量结果表明,MEMS工频电场测量系统与传统电场测量仪的测量结果具有良好的一致性。     

聚酰亚胺振动膜微型电场传感器

设计并分析了一种新型的以硅为基底、聚酰亚胺为振动膜的微型电场传感器。此种传感器利用了聚酰亚胺耐热、耐腐蚀并具有良好机械性能的特点,采用MEMS技术制造,使其具备体积小、重量轻、功耗低、便于与其他器件集成等特点,而且制作工艺简单,成本较低。本文阐述了此传感器的工作原理,并通过计算机模拟确定了增强信号的方法,同时描述了新型传感器的结构设计和加工工艺过程。     

一种用于MEMS电场传感器的CMOS可控增益前置放大电路

为了将基于MEMS技术的微型电场传感器与其信号处理电路集成在一个芯片上,设计了一种CMOS前置放大电路.该电路利用工作在线性区的长沟道MOSFET晶体管代替传统的无源器件做反馈来降低所占硅片面积,使用分流原理构建分流网络产生可编程的偏置电流来控制放大电路的增益.仿真结果表明该电路结构具有较好的线性度和很好的温度特性,长沟道晶体管的等效电阻与偏置电流相关,可以达到兆欧量级.     

MEMS双光纤位移声传感器设计与分析

提出了一种新型强度调制型光纤传感器的理论模型。该模型使用单模光纤,讨论了光在准直透镜中的传播规律,利用光学透镜的准直作用,即矩阵光学原理和高斯耦合理论实现光强调制。强度型光纤传感器采用微电机系统MEMS结构的压力振动膜片拾取振动位移,通过分析施加在膜片上压力的变化及膜片尺寸得到影响双光纤位移传感器灵敏度的相关参数。仿真结果表明:合理的选择参数可以使传感器的灵敏度在不增加结构复杂性的前提下较传统方法有103量级的提高。     

新型集成压力与温度MEMS传感器

本文提出一种MEMS传感器,单片集成温度和气压的检测单元。该传感器采用SOI硅片的上层硅作为压阻薄膜,因此各管芯的薄膜厚度有良好的一致性。传统的背面体硅腐蚀方法未被采用,因为碱性溶液腐蚀体硅会在<111>面自停止,形成57.4°的斜坡,从而增大管芯面积,取而代之的是ICP深硅刻蚀。片上集成两个PN结,结区面积呈比例,可以实现温度检测功能。测试表明在-40-100℃之间都有良好的线性度,PN结的离子注入工艺与压阻注入工艺完全兼容,减少了工艺成本。     

微型多传感器MEMS模块

LSM330模块整合一个3轴数字陀螺仪、一个3轴数字加速度计和两个嵌入式有限状态机（finite State machine）,达两个可编程电路可在模块内部实现自定义运动识别功能。可编程状态机可让模块识别特定的运动或手势,并启动相关的操作或应用。