电磁激励谐振式MEMS压力传感器闭环控制研究
MEMS压力传感器综述
图 2.1 硅片上的氧化层
干法制膜结构致密，均匀性好，作为掩蔽层和钝化层效果好，且不会产生浮胶现象，但二 氧化硅生长速度慢。湿法制膜生长速度较快，掩蔽能力和钝化效果可以满足一般器件的要求， 但二氧化硅层结构比较疏松，容易产生浮胶 在制作时采用干湿氧交替氧化法生长二氧化硅：10min 干法+40min 湿法+10min 干法。氧 化过程中要及时观测氧气流量,以便及时调整。 工艺改进及发展。含氯氧化，高压氧化以及惰性气体稀释。 2.1.2 PECVD 制备氮化硅薄膜 等离子增强化学气相淀积是将化学反应与射频辉光放电技术相结合,近些年来迅速发展起 来的一种旨在代替其它一些 CVD(如 LPCVD 等) 的一种新方法。工艺要求温度低、淀积的速率 高、反应气体比较简单,被广泛应用。 影响氮化硅薄膜制备的关键因素：温度（350℃~400℃） 、气体流量配比：氮化硅相对于理 论值（总气体体积的 1/5）为过量、反应压强、射频功率
键合界面将有部分孔隙键合的速率快3表面平整度和清洁度键合压力适中4电压上下限温度5硅上的氧化层厚度一般要小于1m图25阳极键合示意图新材料应用与发展科学的发展对传感器的要求越来越高因而人们开始将一些性能更优秀的材料应用到了mems压力传感器的研制中
MEMS 压力传感器简述
摘要：MEMS压力传感器是发展最早，且市场占有率极大的微型传感器。顾名思义，MEMS传感器是结合 MEMS相关工艺技术与传统IC技术研制出的一类压力传感器。 因而MEMS压力传感器不仅可以用类似集成电 路设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉 的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门， 使压力控制变得简单易用和智能化； 而且还具有MEMS的特有 材料特性与微型化等优势。目前，MEMS压力传感器综合了相对成熟的微电子工艺，如CVD技术，掺杂技 术和新型的阳极键合技术等，以及绝缘体上硅（SOI） 、碳化硅（SiC） 、氧化铝陶瓷等新材料及相关技术。 MEMS压力传感器的新技术的研发与进展使其向工业、医疗、汽车和更广阔的应用范围扩展，同时也为整 个MEMS领域做出重要的贡献。
基于自停止腐蚀技术的H型谐振式微机械压力传感器
关 键 词 ： 机 械 压 力 传 感 器 ； 振 式 压 力 传 感 器 ； 端 固支 梁 ； 分检 测 ； 和 键 合 微 谐 双 差 黏 文献 标 识 码 ： Ａ ｄ ｉ １ ． ７ ８ ＯＰ ． ０ ｌ ９ ２ ２ ２ ｏ：０ ３ ８ ／ Ｅ ２ １ １１ ． ９ ７
中 图 分 类 号 ： ２ ２ １ ＴＰ １ ． ２
Ｈ ｙ ｅ ｍ ｉ ｒ 。 ａ ｈ ｎ ｄ ｒ ｓ ｎ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ｓ ｎ ｏ ｔ ｐ ｃ ｏ。 ｃ ｉ ｅ ｅ ｏ ａ ｔ ｐ ｔｃ ｉ ｕ ａ ｅ ｎ ｓ ｌ－ ｔ ｐｐ ｄ ｅ ｃ ｅ ｈｎ ｑ ｅ
基 于 自停止 腐蚀技术 的 Ｈ 型谐振式微机械压力传感器
李玉欣 陈德勇， ， 王军波， 焦海龙， 罗振宇
（ 中国科学院 电子学研究所 传感技术国家重点实验室， 北京 １０９） ０１０
摘要 ： 为了提高压力传感器 的精度并抑制温漂 ， 出了一种基 于 自停止腐蚀技术的“ 型双端 固支梁 、 提 Ｈ” 电磁激励 、 差分检测
的 微 机 械 （ ＭＳ 谐振 式 压 力 传 感 器 。首 先 ， 过 有 限 元 分析 仿 真 优 化 了传 感 器 的机 械参 数 ， 到 了 较高 的灵 敏度 和分 辨 ＭＥ ） 通 得 率 。然 后 ， 于浓 硼 扩 散 自停 止 腐 蚀 原 理 ， 用 ＭＥ 基 采 ＭＳ体 硅标 准 工 艺 加 工 出 一 致 性 较 好 的 传感 器样 品 。最 后 ， 用 非 光 敏 采 Ｂ Ｂ， 真 空 高温 高 压 条 件 下将 硅 片 与 谐 振器 黏 和 键 合 完 成 了传 感 器 的真 空 封 装 ， 设 计 了应 力 隔离 的后 封 装 方 法 以降 低 Ｃ 在 并
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄｅ ｏ ｉ ｒ ａ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｎｄ ｒ ｄｕ ｅ ｔ ｍｐｅ ａ ｕｒ ｒｆｓ ｏ ｒ ｓ ｕｒ ｅ ｏ ｓ，ａ ｍｉｒ — — ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｒ ｔ ｎｃ ｅ ｓ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｅ ｃ ｅ ｒ ｔ ｅ ｄ ｉｔ ｆｐ ｅ ｓ ｅ ｓ ｎｓ ｒ ｃ ｏ ｍａ
谐振式传感器
第五章 谐振式传感器
一 概述 二 谐振式传感器的理论基础 三 振动筒压力传感器 四 振动膜式传感器 五 振动弦式传感器 六 振动梁式传感器 七 硅微结构谐振式传感器
二、谐振式传感器的理论基础
1 基本结构 2 闭环自激 3 敏感机理 4 谐振子的Q值 5 设计要点 6 特征与优势
1 基本结构 2 闭环自激 3 敏感机理 4 谐振子的Q值 5 设计要点 6 特征与优势
综上所述，相对其它类型的传感器，谐振式传感器的本质特 征与独特优势是： ① 输出信号是周期的，被测量能够通过检测周期信号而解 算出来。这一特征决定了谐振式传感器便于与计算机 连接，便于远距离传输； ② 传感器系统是一个闭环结构，处于谐振状态。这一特征 决定了传感器系统的输出自动跟踪输入；
将式（5-2）代入式（5-器使用的振动系统总是有振荡的，故式(5-3)的解应写 为
1, 2 n i d (5-4)
n k m c 2 km
在谐振式传感器中，谐振子的品质因素Q值是一个极其重要的指 标，针对能量的定义式为：
每周平均储存的能量 Q 每周由阻尼损耗的能量
(5-16)
1 0 ，利用图5-6所示的谐振子 对于弱阻尼系统， 的幅频特性可给出： 1 Q Am (5-17) 2 n 1 Q (5-18) 2 1 p 2 p1
二、谐振式传感器的理论基础
1 基本结构 2 闭环自激 3 敏感机理 4 谐振子的Q值 5 设计要点 6 特征与优势
实际应用的谐振敏感元件多为弹性敏感元件。在讨论其振动 特性时，可以用一个等效的单自由度有阻尼的系统来描述（如下 图5-2）。图中k，m，c分别为等效刚度、等效质量和等效阻 尼。其自由振动的运动方程为：
2011_0524_北航_传感器技术及应用_樊尚春_012_to
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5.5.1 谐振弦式压力传感器 结构与原理 特性方程 激励方式
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5.5.1 谐振弦式压力传感器 结构与原理
F
传力膜片
石英晶体 (敏感元件)
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5.5.4 石英谐振式集中力传感器 结构与原理 特性方程
f K f f02 F
Kf
与谐波次数，谐振器材料、
F
传力膜片
结构参数，外壳材料、结构
参数等有关的修正系数
——传感器装配 ——功耗高 ——结构复杂
铂电阻 基座
——抗干扰能力差
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5.5.2 谐振筒压力传感器
原理结构示意图（压电激励） 应用特点
——功耗低
——结构简单 ——抗干扰能力强 ——振型的选择 ——传感器装配 ——接触模式
课 程 内 容
第1讲：绪 论 第2讲：传感器的输入输出特性 第3讲：传感器敏感结构的力学特性 第4讲：几种典型的模拟式传感器 第5讲：谐振式传感器 第6讲：发展中的传感器新技术 第7讲：总 结
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mems压力传感器原理及应用
mems压力传感器原理及应用一、MEMS压力传感器的基本原理MEMS压力传感器是一种微机电系统（MEMS）技术应用的传感器，它通过测量介质的压力来实现对物理量的检测。
其基本原理是利用微机电系统技术制造出微小结构，通过这些结构对介质产生的压力进行敏感检测，并将检测到的信号转换为可读取的电信号。
二、MEMS压力传感器的结构1. 敏感元件：敏感元件是MEMS压力传感器最核心的部分，它通常由微型弹性薄膜或微型悬臂梁等制成。
当介质施加在敏感元件上时，它会发生形变，从而改变其阻抗、电容、电阻等物理参数。
2. 支撑结构：支撑结构是用于支撑敏感元件和保持其稳定工作状态的部分。
通常采用硅基板或玻璃基板制成。
3. 封装壳体：封装壳体主要用于保护敏感元件和支撑结构不受外界环境影响，并提供良好的密封性和机械强度。
三、MEMS压力传感器的工作原理1. 压电式压力传感器：压电式压力传感器是利用压电效应来测量介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时，会使得其发生形变，并产生相应的电荷，从而实现对介质压力的检测。
2. 电阻式压力传感器：电阻式压力传感器是利用敏感元件阻值随着形变程度的变化来检测介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时，会使得其发生形变，从而改变其阻值大小。
3. 电容式压力传感器：电容式压力传感器是利用敏感元件与基板之间的微小空气间隙产生的电容值随着形变程度的变化来检测介质的压力。
当介质施加在敏感元件上时，会使得其发生形变，从而改变其与基板之间空气间隙大小。
四、MEMS压力传感器的应用1. 工业领域：MEMS压力传感器广泛应用于工业自动化、流量计量、液位控制等领域中。
2. 汽车领域：MEMS压力传感器在汽车领域的应用主要包括轮胎压力检测、制动系统控制、发动机燃油喷射等方面。
3. 医疗领域：MEMS压力传感器在医疗领域的应用主要包括血压计、呼吸机等方面。
4. 生物医学领域：MEMS压力传感器在生物医学领域的应用主要包括心脏起搏器、人工耳蜗等方面。
2024年MEMS压力传感器市场分析现状
2024年MEMS压力传感器市场分析现状引言MEMS压力传感器是一种基于微机电系统（MEMS）技术实现的压力测量装置。
其小型化、低成本及集成度高的特点，使其在各个领域都得到了广泛的应用。
本文将对MEMS压力传感器市场的现状进行分析，包括市场规模、应用领域、竞争态势等方面。
市场规模随着物联网、智能制造等技术的迅猛发展，MEMS压力传感器市场呈现出快速增长的趋势。
根据市场研究机构的数据显示，截至2020年，全球MEMS压力传感器市场规模已超过XX亿美元，预计将在未来几年内继续保持高速增长。
应用领域MEMS压力传感器广泛应用于多个领域，包括汽车、智能手机、医疗设备、环境监测等。
其中，汽车行业是MEMS压力传感器的主要应用领域之一。
随着汽车电子化的趋势加强，对于汽车中各种参数的精确测量需求不断增加，这为MEMS压力传感器的应用提供了巨大的市场机遇。
在智能手机领域，MEMS压力传感器主要用于支持气压计功能，提供高海拔区域的定位和气象信息等。
此外，医疗设备、环境监测领域对于MEMS压力传感器的需求也在不断增长。
技术进展与挑战MEMS压力传感器市场的快速增长得益于技术的不断进步。
随着MEMS技术的发展，传感器的精度和性能得到了显著提升。
同时，MEMS压力传感器的制造成本也在不断降低，使得其在大规模应用中变得更加经济实用。
然而，市场竞争激烈也给压力传感器厂商带来了挑战。
为了在市场竞争中立于不败之地，压力传感器厂商需要不断创新，提高产品的性能和可靠性，并寻求更广泛的应用领域。
市场竞争态势MEMS压力传感器市场竞争激烈，主要厂商包括XX公司、XX公司、XX公司等。
这些公司拥有雄厚的技术实力和市场渗透能力，在市场中占据一定的份额。
此外，一些新兴企业和创业公司也涌现出来，在技术创新和市场定位方面具有一定的优势。
市场竞争的加剧使得压力传感器产品不断升级迭代，以满足客户不断提升的需求。
总结综上所述，MEMS压力传感器市场在全球范围内呈现出快速增长的态势。
第9章谐振式传感器
9.2
谐振式传感器的特性与设计要点
谐振式传感器通过测量谐振频率来确定被测量 的大小，而谐振频率与被测量之间通常是非线性关 系。因此，分析其特性时不仅要分析其输出输入关 系、灵敏度等，还要分析其非线性误差。谐振式传 感器的设计则主要是振子的设计，因为它是实现将 被测量的变化转换为输出频率变化的关键元件。
3—放大器；4—激振线圈
9.1.2
谐振式传感器的基本原理
③电荷法。对振子材料为石英晶体的谐振式传 感器，用金属蒸发沉积法在石英振梁上下表面对称 地设置四个电极。左边两个为一组，右边两个为一 组。当一组电极加上某方向的电场时，因逆压电效 应产生厚度切变，矩形梁段变成平行四边形；电场 反向，平行四边形的倾斜也反向。
传感器原理与应用
第9章
谐振式传感器
第9章
谐振式传感器
谐振式传感器是直接将被测量的变化转换 为物体谐振频率变化的装置，也称频率式传感器。 优点：①精度高、分辨力高；②稳定性高、 可靠性高、抗干扰能力强；③适于长距离传输且 功耗低；④能直接与数字设备相连接；⑤无活动 部件，机械结构牢固等。
第9章
谐振式传感器
+
-
+
9.1.2
谐振式传感器的基本原理
两组电极所加电场的极性相反时，梁就呈一 阶弯曲状态；变换这两组电极上电场的极性，梁 向相反方向弯曲。这样就可组成自激振荡电路， 使梁在一阶弯曲状态下起振，通过正反馈维持等 幅振荡。
+ -
+
+
+
-
9.1.2
谐振式传感器的基本原理
④电热法。用半导体扩散工艺，在硅微桥上 表面中部制作激振电阻，在一端制作压敏拾振电 阻。激振电阻中通以交变的激励电流，产生横向振 动。拾振电阻受到交变的应力作用，阻值周期性变 化，通过正反馈电路使硅微桥按谐振频率振动。
MEMS传感器研究现状和发展趋势
MEMS传感器研究现状和发展趋势摘要：微型化、集成化及智能化是当今科学技术的主要发展方向。
随着微机电系统（MicroElectroMechanicalSystem，MEMS）和微加工技术的发展，微型传感器也随之迅速发展。
介绍了MEMS传感器概念及种类，并对其研究现状、应用领域进行了分析总结和介绍。
最后，对MEMS传感器的一些发展趋势进行了论述和展望。
关键词：MEMS；传感器；微系统0引言MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。
与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。
同时，微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
第一个微型传感器诞生于1962年，至此开启了MEMS 技术的先河[1]。
此后，MEMS传感器作为MEMS技术的重要分支发展速度最快，长期受到美、日、英、俄等世界大国的高度重视，各国纷纷将MEMS传感器技术作为战略性技术领域之一，投入巨资进行专项研究。
随着微电子技术、集成电路和加工工艺的发展，传感器的微型化、智能化、网络化和多功能化得到快速发展，MEMS传感器逐步取代传统的机械传感器，占据传感器主导地位，并在消费电子、汽车工业、航空航天、机械、化工、医药、生物等领域得到了广泛应用。
1MEMS传感器及分类从微小化和集成化的角度，MEMS（或称微系统）指可批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通讯和电源等于一体的微型器件或系统[2]。
微机电系统（MEMS）是在微电子技术的基础上发展起来的，融合了硅微加工和精密机械加工等多种微加工技术，并应用现代信息技术构成的微型系统。
是20世纪末、21世纪初兴起的科学前沿，是当前十分活跃的研究领域，涉及多学科的交叉，如物理学、力学、化学、生物学等基础学科和材料、机械、电子、信息等工程技术学科[3]。
mems压力传感器的原理和应用
MEMS压力传感器的原理和应用1. 原理MEMS（微电子机械系统）压力传感器是一种基于微机械加工技术制造的压力测量装置。
其工作原理主要包括压力传感元件、信号处理电路和输出界面。
1.1 压力传感元件MEMS压力传感器的核心是压力传感元件。
常用的压力传感元件包括微结构薄膜和微压阻。
其中，微结构薄膜压力传感元件是最常见的一种。
它采用硅材料进行加工，通过在硅膜表面形成微孔，当外界压力作用于薄膜上时，会造成薄膜的微小弯曲，其引起的变形导致电阻值发生变化。
根据变化的电阻值，可以间接测量出压力的大小。
1.2 信号处理电路信号处理电路主要用于将压力传感元件输出的微小电阻变化转化为可测量或可读取的电信号。
信号处理电路通常包括放大电路、滤波电路和模拟/数字转换电路。
放大电路用于放大微小的电阻变化信号，使其可被测量设备接收和识别。
滤波电路用于去除噪声干扰，提高传感器信号的准确度和稳定性。
模拟/数字转换电路则将模拟信号转换为数字信号，以便于存储和处理。
1.3 输出界面输出界面是将传感器获得的信号输出到外部设备或系统的接口。
常见的输出界面包括模拟电压输出和数字通信接口。
模拟电压输出可以直接连接到仪表等设备进行读取和显示。
数字通信接口则可以将传感器数据通过串口、I2C、SPI等方式传输给主控制系统。
2. 应用MEMS压力传感器的特点包括小尺寸、低功耗和高精度，使得它被广泛应用于各个领域。
2.1 工业自动化MEMS压力传感器在工业自动化领域具有重要应用。
通过测量液体或气体在工业过程中的压力变化，可以实时监测系统的状态，确保系统正常运行。
例如，压力传感器可以应用于液位控制、液压系统、气体泄漏检测等方面，提高工业生产的安全性和效率。
2.2 汽车电子MEMS压力传感器在汽车电子领域的应用越来越广泛。
汽车中的压力传感器可以用于测量发动机油压、轮胎压力和制动液压力等。
通过实时监测这些关键参数，可以帮助驾驶员保持车辆的安全性能，并提高燃油利用率。
MEMS微传感器的工作原理(1)
改变2倍。利用这个原
d
It
(3)隧道电流敏感原理 隧道电流式微传感器是一种高灵敏度的微传感器，具有噪声小、温度系数小以及动态性能好等 特点。
隧道电流随距离d的变化曲线
(4)压电敏感原理 压电效应:某些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时，其两个表面上会产生极性相 反的电荷；若将外力去掉时，又重新回到不带电的状态。 逆压电效应：在压电材料两端施加一定的电压，材料会表现出一定的形变（伸长或缩短）。
d
d
It
(Байду номын сангаас)隧道电流敏感原理
It V b e xpd
I: 隧道电流，单位为A；
:t 直流驱动电压，单位为V；
1.0 2n 5m eV V: 常数，等于
；
:b 有效隧道势垒高度，单位为eV；
: 隧道电极间距，单位为nm。
1 12
在标准情况下(0.5eV,1nm)，隧道电极间距d 变化0.1nm时，隧道电流
微传感器的分类 按传感机理分
压阻 压电 隧道 电容 谐振 热对流
微传感器的敏感原理 (1)压阻敏感原理 当压力作用在单晶硅上时，硅晶体的电阻发生显著变化的效应称为压阻效应。
在外力的作用下，结构中的薄膜 或梁上产生应力分布，应力的存 在使得压敏电阻的阻值发生变化。
E
压阻变化的具体过程
东南大学压阻式微加速度计样品 SEM（扫描电镜）照片
美国IC Sensor公司生产的压阻式加速度计
电容式
悬浮支架 加速度
固定支架 导电电极
质量块
衬底
a)垂直敏感电容微加速度计结构
固定支点
加速度 质量块
感应叉指
悬浮支架
压力传感器MEMS简介
MEMS制造工艺较为复杂，生产成本 较高，且良品率有待提高。
04
压力传感器MEMS的应用实例
汽车行业应用
总结词
压力传感器MEMS在汽车行业中应用广泛，主要用于 监测发动机、气瓶压力、进气压力等，提高汽车性能 和安全性。
MEMS器件
基于MEMS技术制造的微型传感器、执行器、微电子器件等 。
MEMS发展历程
1950年代
微电子技术起步，集成电路出 现。
1980年代
MEMS技术诞生，出现第一批 商业化的MEMS产品。
1990年代
MEMS技术进入快速发展阶段 ，应用领域不断扩大。
21世纪
MEMS技术逐渐成熟，成为许 多领域的关键技术之一。
压力传感器MEMS的基本原理是利用压力敏感元件将压力信 号转换为电信号，再通过电路处理和数字化技术进行信号的 传输、存储、显示和控制等操作。
压力传感器MEMS的种类
根据敏感元件材料的不同，压力传感器MEMS可以分为硅基MEMS和陶瓷MEMS两 类。
硅基MEMS通常采用单晶硅、多晶硅或SOI（硅-二氧化硅-硅）材料制作，具有较高 的灵敏度和可靠性。
工业自动化应用
总结词
在工业自动化领域，压力传感器MEMS主要用于流体 控制、过程监控、环境监测等，提高生产效率和产品 质量。
详细描述
工业自动化是现代制造业的重要组成部分，对生产效率 和产品质量的要求越来越高。压力传感器MEMS作为 一种重要的工业自动化元件，广泛应用于流体控制、过 程监控、环境监测等领域。它们能够实时监测各种流体 介质的压力变化，为控制系统提供准确的数据反馈，确 保生产过程的稳定性和可靠性。同时，压力传感器 MEMS还可以用于环境监测，如空气质量、气体泄漏 等，提高工业生产的安全性和环保性。
基于微波光子学的f-p腔式光纤mems压力传感技术研究
基于微波光子学的f-p腔式光纤mems压力传感技术研究引言部分的内容：1. 引言概述：本篇长文将介绍基于微波光子学的F-P腔式光纤MEMS压力传感技术的研究。
随着科技的快速发展和人们对精确度越来越高的需求，压力传感器作为一种重要的传感器应用，具有广泛的应用领域和巨大的市场需求。
然而，传统压力传感技术在某些方面存在一些局限性，如精密度、稳定性和尺寸等方面。
因此，发展一种新型的压力传感器技术显得极为重要。
本文将以微波光子学为基础，并结合MEMS技术，设计和研究了F-P腔式光纤MEMS压力传感器。
2. 文章结构：本文共分为五个部分，具体结构如下：第一部分是引言部分。
主要介绍了论文概述、文章结构以及论文研究目标。
第二部分是微波光子学基础知识。
首先介绍了光纤传输原理，包括单模光纤和多模光纤，并展示了其在通信系统中的应用。
然后概述了微波光子学的基本概念，包括微波信号和光信号之间的相互转换原理。
最后，介绍了F-P腔式光纤MEMS 压力传感器的概述，包括其结构、工作原理和应用领域。
第三部分是F-P腔式光纤MEMS压力传感技术原理研究。
首先介绍了MEMS 技术的基础知识，包括MEMS的定义、发展历程以及在不同领域中的应用。
接着详细说明了F-P腔式光纤MEMS压力传感器的工作原理，包括其结构设计和工作原理分析。
最后，探讨了压力传感性能分析与优化方法研究。
第四部分是实验设计与结果分析。
首先介绍了实验的设计和搭建过程，包括所使用的设备和材料等。
然后详细描述了数据采集和处理方法，以及相应的结果展示。
最后对实验结果进行分析并进行相关讨论。
第五部分是结论与展望。
首先总结并阐述本文研究工作的贡献，并指出存在问题以及未来改进方向。
最后展望基于微波光子学的F-P腔式光纤MEMS压力传感技术在未来的应用前景。
2. 微波光子学基础知识:2.1 光纤传输原理:光纤传输原理是指通过光纤中的光信号传递和传输的机制。
一般情况下，光信号主要通过光纤的全内反射来进行传输。
低频微振检测MEMS传感器悬臂结构设计及仿真
低频微振检测MEMS传感器悬臂结构设计及仿真【摘要】：针对传统有线微振检测传感器故障几率高、测试成本高的问题，基于MEMS制造技术，设计并制造了无线微振检测传感器。
设计实验系统研究其动态特性，实验结果表示，该检测传感器的动态响应速度比较快，并且具备良好的重复稳定性、良好线性度，能够实现低频振动测试。
【关键词】：低频微振检测；MEMS传感器；悬臂结构；仿真低频微振检测MEMS传感器以梁结构作为核心部分，具有较高的过载功率和在线检测功能。
本文分析其谐振特性，给出MEMS仿真加工工艺，为实际生产加工[1]提供理论依据。
1工作原理为了使谐振器能够不断振动，要使用合适的激励方式。
在传感器设计中的激励方式包括静电激励、电磁激励、电热激励、压电激励、光热激励等。
为了能够对梁振动频率进行实时检测，拾振方式包括电磁、电容、压电、光信号和压阻等。
本文使用电热激励驱动，压阻拾振方式进行检测。
电热激励的方法比较容易被控制、结构简单，是基于梁的热膨胀原理。
激振电阻能够产生热量，在梁长度和法向构成温度梯度，法向温度梯度导致梁在法向上膨胀梯度，能够使梁产生弯曲变形。
所以，对热激励电阻施加变焦电压，梁能够产生交变温度应力，从而使悬臂梁出现振动，梁上的幅值和应力是最大化。
在悬臂梁根部表面实现拾振电桥的设计，对悬臂谐振器谐振导致的应力变化检查，从而检测谐振信号[2]，微悬臂梁谐振频率为：公式中的E指的是梁的杨氏模量，指的是梁密度，I指的是梁的截面惯量矩，A指的是梁的横截面积，L为梁的长度。
2结构设计2.1微热板的制备工艺在单晶硅表面通过低压化学气相沉积技术和热氧化技术制作Si3N4和SiO2薄膜，对两者进行控制，使微热板压力得到降低。
然后实现铂薄膜的制作，刻蚀图形化铂薄膜加热电阻，通过等离子体使化学气相沉积（PECVD）在硅片正面实现SiO2钝化层的沉积，并且制作引出电极。
通过背面湿法去除异性腐蚀多余的硅材料，固支边和微热板利用相同材料的微型梁相互连接，制作工艺为：（1）热氧化SiO2。
振动传感器的原理及应用
压电激励方案
（2）振动膜式传感器
这种传感器的Q值很高，一般约为104， 因此，输出信号的通频带很窄。膜片是振 荡器中的谐振元件，振荡器的输出是频率 变化的正弦波信号，经放大、整形、限幅 后，作为高分辨力计数器的门控信号。这 样，就提供了正比于加在膜片上压力的计 数输出。使用的数字线性化电路与振筒式 压力传感器相类似，不再赘Байду номын сангаас。
4、波纹管
波纹管的作用是把输入压力差转换为振 动梁的测量力，使用高纯度材料经特殊加 工制成。这是因为石英振动梁相当坚硬， 要使梁在力作用下发生即使仅几十微米的 挠曲，没有足够大的力是不行的。此外， 还要求波纹管的迟滞小。
5、配重
当石英晶体谐振器的形状、尺寸、位置 决定后，配重可以调节运动组件的重心与 支点重合。在受到外界加速度干扰时，配 重还有补偿加速度的效应，因其力臂几乎 是零，使得谐振器仅仅对压力造成的力矩 起反应而不感受外力。
一、概述
二、原理 1、振动筒传感器 2、振动膜式传感器 3、振动弦式传感器 4、振动梁式传感器
三、应用及产品
VIB-10b便携式智能振动测量仪 ——上海胜利测试技术有限公司
机械运行振动中包含着从低频到高频各 种频率成分，而不同的频率与振幅所对应 的设备工作状况及故障原因都是不同的， 因此，该领域的专家们利用这一结论开发 出了不少
位移
加速度
频率范围 速 度
位移
精 度 显 示 电 源 自动关断功 能 体 积 质 量
技术参数 0.1--199.9m/s2（峰值）
0.1--199.9mm/s（真有效值） 0.001--1.999mm（峰峰值） LO档10Hz～1KHz Hi档1KHz～10KHz
基于MEMS技术的压力传感器设计与制备
基于MEMS技术的压力传感器设计与制备随着科技的不断发展，人们的生活越来越依赖于电子技术的应用。
而压力传感器就是电子技术应用的重要组成部分之一。
压力传感器可以将物理信息转化为电信号进行处理和传输，广泛应用于汽车、医疗、机械、环保等领域。
本文将详细介绍基于MEMS技术的压力传感器的设计与制备过程。
一、压力传感器的基本原理压力传感器是一种将压力信号转换成电信号的设备。
一般压力传感器可分为电阻式、电容式、晶体管式、压电式、磁电式和微机械式等。
而基于MEMS技术的压力传感器是微机电系统中的一种典型应用。
其工作原理基于微机械系统技术，采用铭刻、薄膜加工、微加工等方法制作出微型结构，借助压电、热电、电阻等效应完成信号的检测与测量。
二、基于MEMS技术的压力传感器的设计1、压力检测部件的设计压力检测部件即传感器的核心部件，其设计应符合高响应速度、高灵敏度和高稳定性等要求。
首先应确定硅基膜片上的压力敏感器件的长宽，其大小应根据实际应用场景进行选择。
其次，应考虑到压力传感器运作时受到的力和热的影响，对其进行综合考虑，采用微型补偿结构来解决问题。
2、信号采集部件的设计信号采集部件是将压力检测部件传来的信息转换为电信号的组成部分。
其设计主要包括模拟电路和数字电路两个部分。
模拟电路主要是放大、测量电流和电压等信号变化，对信号放大并滤波。
数字电路则将模拟信号进行转换和存储，并进行特定的计算，以达到正确的压力测量值。
三、基于MEMS技术的压力传感器的制备过程1、制备硅基膜片压力传感器的制备首先要制备硅基膜片，以便在薄膜加工和微加工中发挥作用。
首先选用高质量的硅片，采用化学腐蚀、机械切割等手段制备出合适大小和厚度的硅基膜片。
2、制备压力检测部件压力检测部件包括金属电极、薄膜材料、通道和导电部件等组成。
其中，通道和导电部件的制备采用薄膜加工和微加工的方法，而金属电极和薄膜材料则需要采用物理、化学等方法进行制备，最终形成压力敏感材料。
21秋学期南开大学《感知技术与应用》在线作业精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版21秋学期（1709、1803、1809、1903、1909、2003、2009、2103）《感知技术与应用》在线作业1：下列关于二维码特点的描述，错误的是（）A、二维码可以用来表示数字、文字、照片、声音等信息，还可以表示图像、视频信息B、二维码的破损面积不超过50%时，软件可以根据容错算法正确的恢复出丢失的信息C、二维码使用了纠错算法，因此读码的误码率低于千万分之一D、二维码标签易于打印和粘贴，造价低廉，持久耐用答案：A2：CCD图像传感器的最大特点是以（）为信号。
A、电荷B、电压C、电流D、电阻答案：A3：光纤传感器是近年来随着光导纤维技术的发展而出现的新型传感器，下列不属于其优点的是（）A、灵敏度高B、电绝缘性能好C、耐腐蚀、耐高温D、体积大、质量轻答案：D4：下列哪一种传感器不是按照其制造工艺分类得到的结果（）A、集成传感器B、液面传感器C、薄膜传感器D、陶瓷传感器答案：B5：下列关于RFID标签工作频率的描述，不正确的是（）A、通常RFID标签工作的频段可以分为低频、中高频、超高频和微波段B、低频RFID标签芯片造价低、省电，适合近距离、低传输速率、数据量较小C、中高频RFID标签的工作原理不同于低频RFID标签，为有源RFID标签D、超高频和微波段无线电波绕射能力较弱，发送天线与接收天线之间不能有物体阻挡答案：C6：（）是视频摄像机中进行光电转换的一种主要的真空光电部件，将光的图像转换成电视信号的专用电子束管。
A、光电转换器B、放大极C、光电管D、光导摄像管答案：D7：CCD图像传感器是按一定规律排列的（）组成的阵列。
A、云母电容器B、MOS电容器C、陶瓷电容器D、纸介电容器答案：B8：下列哪一种传感器不是按照其用途分类得到的结果（）A、位置传感器B、能耗传感器C、速度传感器D、振动传感器答案：D9：（）是具有化学敏感层的分子识别结构。
A、接收器B、输入层C、换能器D、处理层答案：A10：广义地说，传感器就是一种能将物理量或化学量转变成便于利用的（）的器件。
基于参数激励的MEMS陀螺电馈通抑制方法
基于参数激励的MEMS陀螺电馈通抑制方法赵鹤鸣;郑奋;程梦梦;徐大诚;郭述文【摘要】由于硅微陀螺仪材料和加工工艺以及电路上的非理想因素,驱动信号会对敏感检测端产生串扰.为抑制此种串扰,降低驱动激励幅度,采用了基于参数激励法的陀螺驱动模态激励系统.在锁相环控制中新增一个压控振荡器模块,用于输出稳幅的二倍谐振频率激励信号,即参数激励信号.将此信号与驱动激励信号一同对驱动激励电极进行激励,达到了降低刚度系数来减小驱动对敏感电馈通干扰的目的.实验结果表明,参数激励法对陀螺仪进行激励,将陀螺仪敏感输出信号幅度从141.25 mV降至38.75 mV,Allan方差零偏不稳定性从6.864(°)/h降至4.316(°)/h.表明了参数激励法对陀螺仪性能具有一定的提升作用.【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2018(026)006【总页数】6页(P817-821,829)【关键词】硅微陀螺仪;参数激励法;刚度系数;电馈通干扰【作者】赵鹤鸣;郑奋;程梦梦;徐大诚;郭述文【作者单位】苏州大学微纳传感技术研究中心,苏州 215100;苏州大学微纳传感技术研究中心,苏州 215100;苏州大学微纳传感技术研究中心,苏州 215100;苏州大学微纳传感技术研究中心,苏州 215100;苏州大学微纳传感技术研究中心,苏州215100【正文语种】中文【中图分类】U666.1;V241.5硅微陀螺仪是基于科氏效应测量目标物旋转角度或角速度的传感器[1]。
陀螺工作时，包含两个振动模态，即驱动模态和敏感模态。
通过科氏效应，实现两个模态间的能量转换。
理论上，硅微陀螺仪的对称性使其驱动模态和敏感模态具有相同的谐振频率，通常采用与谐振频率同频的驱动激励信号对谐振子进行振动激励。
然而在实际情况下，由于工艺、材料等方面的不可抗因素，硅微陀螺仪的对称性并非能够达到理想值，使用该方法时会引起从驱动模态到检测模态的耦合效应[2]，同时也会产生误差信号。
MEMS压力传感器原理与应用.
MEMS压力传感器原理与应用摘要：简述MEMS压力传感器的结构与工作原理，以及应用技术，MEMS压力传感器Die的设计、生产成本分析，从系统应用到销售链。
关键词：MEMS压力传感器惠斯顿电桥硅薄膜应力杯硅压阻式压力传感器硅电容式压力传感器MEMS（微电子机械系统）是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。
MEMS压力传感器可以用类似集成电路（IC）设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门，使压力控制变得简单易用和智能化。
传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，因此它不可能如MEMS压力传感器那样做得像IC那么微小，成本也远远高于MEMS压力传感器。
相对于传统的机械量传感器，MEMS压力传感器的尺寸更小，最大的不超过1cm，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
MEMS压力传感器原理目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。
硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的，具有较高的测量精度、较低的功耗，极低的成本。
惠斯顿电桥的压阻式传感器，如无压力变化，其输出为零，几乎不耗电。
其电原理如图1所示。
硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。
MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁，采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01%～0.03%FS。
硅压阻式压力传感器结构如图3所示，上下二层是玻璃体，中间是硅片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝压压力传感器。