热温差型微流量传感器的温度补偿方法研究

热温差型微流量传感器的性能受多个因素的影响,如环境温度的变化、供电电源的波动、加热电阻的冷却和导线电阻的引入等。通过ANSYS软件对环境温度及加热电阻温度的改变进行了有限元仿真,发现当两者的温度差值为恒定值时,传感器的输出信号偏差较小。从环境温度与加热电阻温度差值恒定的思路出发,结合目前补偿方法存在的不足——导线引入误差、环境温度检测电阻的自热效应使其检测出错误的环境温度、加热电阻受被测流体冷却后使测量发生偏差以及供电电源波动的影响等,提出了一种可行的补偿方案,包括对前端信号采集电路的优化和后续单片机电路的设计,使影响流量传感器测量性能的诸多因素被削弱,且控制也更灵活。通过分析验证,在相同测试条件下,所提出的方法比常用补偿方法的测试精度高出约1.2%,误差为0.2%。     

电阻悬浮的MEMS热膜式气体流量传感器设计

设计了一种新型电阻悬浮结构的热膜式气体流量传感器,具有测量精度高、灵敏度好、抗压能力强、微加工工艺简单等特点。采用ANSYS软件对传感器芯片在不同流速下的温度场进行了有限元仿真,得出了上下游温差与流速的关系曲线。通过比较热膜电阻非悬浮与悬浮时的导热损失和压力分布,得到了将热膜电阻悬浮的流量传感器的性能要优于一般传感器的结论,其灵敏度为一般传感器的3.6倍。分析表明,传感器的响应时间仅为0.17 ms,比一般传感器快了好几倍;流速在0～0.5 m/s和0.5～2.5 m/s时,传感器输出信号都有较好的线性度,使其能够应用于小流量和大流量的测量当中;流道高度为150μm时,流量为0～2.7 L/h。根据工艺条件和仿真结果,确定了传感器芯片的结构尺寸和微加工工艺流程。     

热敏电阻风速传感器的线性补偿

热敏电阻风速传感器的风速/电压曲线受到气体温度、湿度等的影响,呈现明显的非线性化.通过设计基于双恒流源的双臂电桥,与常用的惠斯登电桥进行比较.实验表明,双恒流源双臂电桥比惠斯登电桥能更好地补偿热敏电阻风速传感器的非线性关系,并获得较高的灵敏度.     

基于MEMS海洋湍流传感器实验研究

运用压阻式的基本原理和MEMS技术共同应用于海洋湍流传感器中。首先分析MEMS传感器的基本原理,重点研究了对MEMS传感器性能的实验测试。在风洞实验中,设计有风没风交替作用于传感器和不同风速下作用于传感器的实验;在水下实验中,设计了不同流速下水流作用于传感器的实验。通过实验能够得到MEMS传感器在不同响应下的结果。     

军用硅微加速度计的信号检测与控制电路

介绍军用硅微加速度计信号检测与控制电路的工作原理、电路结构及其各单元电路的设计考虑。     

传感器电桥电路的非线性补偿方法探讨

传感器电桥电路的非线性参数测量技术误差的补偿消除问题,始终是我国电力科学技术事业发展版图中的重要问题,文章针对传感器电桥电路的非线性补偿方法问题,首先简要阐述了文章研究问题的实际产生背景,之后围绕传感器电桥电路的非线性反馈补偿技术的实现原理展开了具体的论述讨论,预期为相关领域的技术人员提供借鉴参考。     

热电薄膜型气体流量传感器的热模拟分析

本文利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场.并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响.将最终的模拟计算结果与实验数据进行比较,发现二者基本吻合.利用此热学模型来模拟和分析此类传感器,不但可以减少大量的模拟分析过程而且可以降低计算的复杂度,同时也为该类传感器的进一步优化设计提供了一个非常简单而有效的方法.     

一种半岛型结构谐振梁压力传感器

提出了一种新型结构压力传感器，器件由上下两硅片键合而成，上硅片制作半岛型结构氮化硅谐振梁，下硅片制作矩形压力膜。应用有限元软件对器件结构及灵敏度进行了计算机模拟分析，器件利用MEMS技术研制并采用电热激励压阻拾振方式进行了测试。实验及理论模拟分析结果证实新型结构可以大大提高压力传感器灵敏度。     

动态精密应变仪的关键技术分析

近十多年来,应变电测与传感器技术得到很大的发展,并广泛应用于各种工程领域。作为应变电测技术的重要设备应变测量仪,也一直是业界竞相研发的对象。文中从电源部分、惠斯通桥路、应变校准、调理电路等方面对动态精密应变仪设计中的关键技术加以研究和探讨。     

热式空气流量传感器设计

在燃油喷射发动机系统中，需对空燃比进行控制，控制的依据则为发动机的进气流量。本文介绍一种热式空气流量传感器的设计和典型应用。     

CMOS热流量风速计恒温差控制环路的研究

分析了恒温差控制模式在CMOS热流量风速计中遇到的振荡问题.为了能够用Pspice等电路软件对环路进行分析,建立了传感器热域到电域的转换模型.分析可知,检测芯片温度的PN结与加热电阻间的距离以及芯片材料的热容和热阻等参数对恒温差控制环路的工作频率有很大的影响.为了调节环路的振荡频率使它能更好的控制芯片温度并且优化测风速和风向时的性能,对上述芯片的参数都要仔细选取.实际电路测试验证了仿真结果.     

硅热流量传感器封装的热模拟分析

针对硅热流量传感器的封装,给出了其一维简化理论模型,并采用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN,建立了该封装结构的热模型．模拟结果显示,该封装后的传感器的温度场与未封装传感器相似,证明陶瓷封装结构是可行的;同时比较了封装前后传感器性能的差异,并进一步分析了传感器的热性能和其特征尺寸的关系．该模型的建立,可以减少大量的模拟分析过程,减小计算量,研究结果将为该传感器封装的进一步优化设计提供理论参考和依据．     

柔性MEMS流速传感器的制造及其电路设计

针对流速传感器大多存在测量量程小、柔性小而无法适应较大量程和复杂曲面的测量问题,提出了一种宽量程柔性MEMS流速传感器,结合热损失和热温差的工作原理实现对流速的测量.选取聚酰亚胺(PI)作为柔性衬底材料和铂(Pt)薄膜为热敏材料,采用金属牺牲层MEMS工艺制造了带空腔的柔性流速传感器芯片,尺寸为9 mm×7 mm×30μm.设计了采用双惠斯通电桥的恒温差测控电路.测量结果表明:制造的柔性MEMS流速传感器的TCR为0.2418％/℃,实验实现了0～36 m/s的输入风速测量,在低速、高速段内的灵敏度分别为2和0.295 mV/(m/s).同时,测量电路还展现出良好的温度补偿效应.所提出的柔性MEMS流速传感器具有宽量程、测试精度高、灵敏度高和易于实施温度补偿的优点,有望用于航空航天、国防等领域.     

具有温度补偿的微细圆柱基MEMS流速传感器研究

目前常见的流速传感器由于尺寸原因,只能介入管径较大的管道进行液体流速测量。设计并制造了一种可介入小管径管道的、具有温度补偿功能的圆柱基流速传感器,器件采用旋转投影曝光和微机电系统(MEMS)技术制作而成,包含一个薄膜型加热电阻和一个稳定补偿电阻,基于热阻原理可实现对不同温度流体流速的精确测量。测试结果表明：该流速传感器的温度系数为0.2236%/℃,灵敏度为4.25 mV/(cm·s^-1)。研制的圆柱基MEMS流速传感器可在内径为2 mm的管道中对具有一定温度变化的流体进行流速测量,有望应用于工业、生物医学等领域。     

CMOS硅风速传感器热性能的分析

给出了一种能同时测量风速和风向的基于CMOS工艺的二维硅风速传感器的工作原理、结构及其热学模型。针对恒温差和恒定功率两种控制方式,建立各自的一维传感器热学模型,并采用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN141分析和比较了不同控制条件下传感器的热性能及其和传感器特征尺寸的关系。最后,通过试验结果验证了模拟的正确性。     

Low‐Voltage Current‐Sensing CMOS Interface Circuit for Piezo‐Resistive Pressure Sensor

A new low‐voltage CMOS interface circuit with digital output for piezo‐resistive transducer is proposed. An input current sensing configuration is used to detect change in piezo‐resistance due to applied pressure and to allow low‐voltage circuit operation. A simple 1‐bit first‐order delta‐sigma modulator is used to produce an output digital bitstream. The proposed interface circuit is realized in a 0.35 µm CMOS technology and draws less than 200 µA from a single 1.5 V power supply voltage. Simulation results show that the circuit can achieve an equivalent output resolution of 9.67 bits with less than 0.23% non‐linearity error.     

硅压阻式压力传感器温度补偿建模与算法研究

微电子技术的发展促进了硅传感器的加工工艺水平的提高,使硅传感器获得良好的一致性、稳定性和可靠性,而半导体的温度特性使硅压力传感器的零点和灵敏度随温度而发生漂移。针对硅压阻式压力传感器这一"弱点",介绍一种基于压力芯片的惠斯顿电桥建立外接电阻补偿网络的数学模型,利用MatLab优化工具箱提供的优化方法构建算法,对补偿电阻求解,实现对温度漂移的补偿。该方法更有助于基于硅压阻式压力芯片的OEM型产品的大规模量产。     

硅压阻式压力传感器温度补偿建模与算法研究

微电子技术的发展促进了硅传感器的加工工艺水平的提高，使硅传感器获得良好的一致性、稳定性和可靠性，而半导体的温度特性使硅压力传感器的零点和灵敏度随温度而发生漂移。针对硅压阻式压力传感器这一“弱点”，介绍一种基于压力芯片的惠斯顿电桥建立外接电阻补偿网络的数学模型，利用MatLab优化工具箱提供的优化方法构建算法，对补偿电阻求解，实现对温度漂移的补偿。该方法更有助于基于硅压阻式压力芯片的OEM型产品的大规模量产。