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上海申思特自動(dòng)化設(shè)備有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： 美國(guó)E E傳感器,美國(guó)E E減壓閥,意大利ATOS阿托斯油缸,丹麥GRAS麥克風(fēng),丹麥GRAS人工頭, ASCO電磁閥,IFM易福門(mén)傳感器 |
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更新時(shí)間：2016-12-27 10:44:32瀏覽次數(shù)：584
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E+E微壓力傳感器的設(shè)計(jì)與制作工藝研究
E+E微壓力傳感器是在微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域zui早開(kāi)始研究并且產(chǎn)業(yè)化的微機(jī)電器件之一,微機(jī)電系統(tǒng)以微加工工藝為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。主要對(duì)E+E微壓力傳感器的相關(guān)部分進(jìn)行設(shè)計(jì),并在研究相關(guān)微加工工藝的基礎(chǔ)上制作了一種驗(yàn)證性的壓阻式E+E微壓力傳感器。主要內(nèi)容如下:利用壓阻效應(yīng)、大(小)撓度理論、膜的應(yīng)力形變等力學(xué)、電學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了一種壓阻式E+E微壓力傳感器。
E+E微壓力傳感器的設(shè)計(jì)與制作工藝研究
在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,可侵入人體內(nèi)的微型壓力傳感測(cè)量技術(shù)在疾病診斷中發(fā)揮著重要的作用。在高溫、高壓、強(qiáng)電磁擾和腐蝕性的工業(yè)環(huán)境下,也需要微型傳感器對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)試。工作是研制一種微型非本征法布里一珀羅涉(Extrinsic Fabry-Perot Interferometric,EFPI)E+E微壓力傳感器,它的全石英結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期穩(wěn)定性好,結(jié)構(gòu)小巧,制作技術(shù)簡(jiǎn)單,成本低廉,非常適用于高溫高壓、強(qiáng)腐蝕性的惡劣環(huán)境及狹小空間。利用光的涉理論分析了EFPI傳感頭的涉原理,通過(guò)參考EFPI微傳感器的各種典型結(jié)構(gòu),確立了微型EFPIE+E微壓力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案:在單模微末端熔接一段中空石英絲,在石英絲的另一端熔接石英膜片,通過(guò)研磨和腐蝕法將膜片加工成一定厚度的薄膜。單模微末端面和薄膜之間形成F-P涉腔,整個(gè)傳感頭外徑只有125μm。并提出一種初始腔長(zhǎng)的確定方法,實(shí)驗(yàn)中腔長(zhǎng)可以精確地設(shè)置在20μm以上。研制出一種微型EFPIE+E微壓力傳感器,并采用白光源光譜域解調(diào)方法進(jìn)行了壓力的定標(biāo)和溫度敏感性的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的微型EFPIE+E微壓力傳感器性能良好,在0～25MPa范圍內(nèi),壓力-腔長(zhǎng)關(guān)系曲線的線性度達(dá)0.99996,腔長(zhǎng)一壓力靈敏度為2nm/MPa;該傳感器溫度敏感性小,在22～200℃的溫度范圍內(nèi),腔長(zhǎng)的溫度敏感性約為0.03nm/℃。此種傳感器理論上具有較大的靈敏度,測(cè)壓范圍能根據(jù)要求而變化。研究了微電容式壓力傳感器的差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和微諧振式壓力傳感器的微諧振子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用ANSYS軟件對(duì)微差動(dòng)電容的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。初步研究了利用PECVD淀積Si3N4薄膜的工藝,討論了影響薄膜質(zhì)量的相關(guān)工藝參數(shù);初步研究了用ICP刻蝕SiO2和Cr的相關(guān)工藝;通過(guò)分析不同濃度TMAH腐蝕液在不同溫度下其PH值的變化,研究了以溶液PH值作為腐蝕溶液的控制參數(shù)。基于某些微加工工藝制訂了一套工藝流程,成功制作了前面所設(shè)計(jì)的壓阻式E+E微壓力傳感器芯片。
E+E微壓力傳感器的設(shè)計(jì)與制作工藝研究
實(shí)驗(yàn)過(guò)程表明:此工藝流程簡(jiǎn)便、可操作性強(qiáng)、成品率高。基于惠斯頓電橋的測(cè)量原理,利用兩級(jí)放大電路和兩級(jí)巴特沃思低通濾波電路搭建了一簡(jiǎn)單的測(cè)試電路系統(tǒng),成功地檢測(cè)出了輸出電壓的微小變化值并得出了一些初步的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了芯片設(shè)計(jì)和工藝流程的正確可行性。論文的相關(guān)研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于E+E微壓力傳感器的設(shè)計(jì)、制作具有一定的參考價(jià)值,微加工工藝的相關(guān)研究結(jié)論也可以應(yīng)用在其它微機(jī)電器件的制作上。
