一、微机械加工压力传感器的研究（论文文献综述）
付晓瑞[1]（2020）在《微型谐振传感器非线性动力学特性研究》文中进行了进一步梳理作为微机电系统的重要组成部分,微谐振传感器具有体积小、精度高、与测试电路易集成、响应迅速以及频率信号不易失真等优点,具有广阔的市场前景。本文对微型谐振传感器进行了非线性振动和混沌振动特性研究,设计并研制出低、中、高频检测电路,完成了传感器制作以及相关测试实验。根据薄膜大挠度理论和连续系统振动理论建立了薄膜式压力传感器谐振子多场耦合非线性动力学方程。得到了系统非线性固有频率、接近共振以及远离共振时域动态响应方程。揭示了系统参数对非线性固有频率、接近共振时幅频特性以及远离共振时域动态响应的影响规律。结果表明:当初始间隙低于400nm时,微谐振压力传感器系统应考虑分子力。多场耦合非线性可使传感器固有频率及动态响应发生变化。建立了微谐振气体传感器悬臂梁谐振子多场耦合非线性动力学模型,得到了系统非线性固有频率、幅频特性曲线以及远离共振时域动态响应方程。分析了系统参数对系统固有频率、接近共振时幅频特性以及远离共振时域动态响应的影响规律。结果表明:多场耦合非线性使得系统固有频率和振动响应均发生变化;谐振子间隙小于500nm,长度大于1mm时,分子力对传感器固有频率及动态响应影响变为显着。分析了薄膜式微谐振压力传感器多场耦合混沌振动特性,得到了系统对各影响因素的分叉图及最大Lyapunov指数图。利用时域图、相图、庞加莱截面图和频率谱图揭示了谐振系统由周期振动走向混沌振动的方式为倍周期分叉方式。利用比例微分控制方法对传感器各影响因素引起的混沌振动进行了控制与分析。研究发现:当参数选择不合适时会引起传感器混沌振动;通过比例微分控制方法可以对传感器混沌振动状态进行有效的控制。研究了悬臂梁式微谐振气体传感器多场耦合混沌振动特性,分析了系统影响因素对传感器混沌振动的影响。揭示了传感器在气体检测过程中相关参数对混沌振动的影响规律。利用比例微分控制方法对传感器混沌振动进行了控制分析。研究发现:传感器初始阶段为稳定周期振动时,谐振子在测试过程中也可能转变为混沌振动。利用微机械加工工艺设计研制出薄膜式微谐振压力传感器、悬臂梁式微谐振气体传感器和微谐振生物传感器。利用减少传感器谐振子等效质量以提高传感器频率的闭环反馈方法,设计了基于锁相环的低频检测系统、中频检测系统和高频反馈检测系统,完成了传感器固有频率开环、闭环检测实验,压力传感器通压实验,气体传感器中低频气敏实验以及生物传感器吸氧/脱氧高频检测实验,测得单个氧气分子质量。结果发现:当添加180°反馈时,谐振传感器的灵敏度得到大大提高,验证了设计的高频检测电路在生物传感器领域应用的可行性。
李宇翔[2]（2020）在《基于SON结构的气压传感器的集成设计》文中研究表明MEMS电容式压力传感器因响应时间短、温度范围宽且灵敏度高等优点被广泛应用。随着智能手机系统、GPS定位、人体健康监测系统等便携式电子产品的发展,要求传感器具有微型化、集成化、多功能等特点,因此本文提出一种基于SON结构的绝对压力/差压集成传感器,其中绝对压力传感器是一种感压膜中间固定的电容式绝对压力传感器,用于提高绝对压力传感器的线性度,差压传感器是一种感压膜中间开孔的新型电容式差压传感器,用于实时动态压力测量,这两种传感器集成可以实现绝对气压和相对气压、静态气压和动态气压的同时测量,对传感器的小型化、集成化具有重要的意义。将SON（Silicon-on-Nothing）结构用于压力传感器中,可为压力传感器提供无需密封的一体真空腔和可控厚度的感压硅膜,解决了密封腔体的真空稳定性以及电极线引出的问题。本文主要完成工作如下:（1）SON结构的绝对压力/差压集成传感器的理论研究。对绝对压力传感器和差压传感器工作原理进行分析;采用板壳理论和电容计算公式建立压力-变形、压力-电容理论计算模型,并给出差压传感器的灵敏系数和响应时间计算公式;分析结构参数对绝对压力传感器和差压传感器性能的影响。结果表明对绝对压力传感器性能影响最大的是感压膜半径,其次是感压膜厚度,中间固定区域大小主要影响传感器的强度;对差压传感器阻尼比影响最大的是腔体高度、感压膜开孔半径,其次是感压膜半径和厚度。此外,可通过调节阻尼比ξ控制差压传感器的响应时间,阻尼比越大差压传感器的响应时间越长,压力差对响应时间无影响。（2）利用ANSYS有限元分析软件对绝对压力传感器和差压传感器进行模拟仿真。对绝对压力传感器进行静力分析,得到其在均布压力载荷下的变形、应力和应变分布;分别对两种腔体深度的差压传感器进行单向流固耦合,得到其在不同工作模式下腔体内部压力动态变化规律以及感压膜变形量,为传感器结构优化提供依据。（3）绝对压力/差压集成传感器的制作。基于Auto CAD软件完成集成压力传感器掩膜版的版图设计和绘制,通过光刻加工、真空高温退火、硅玻璃阳极键合等工艺流程,制作出具有SON结构的传感器,并完成上下电极的引出。（4）对制备的传感器进行测试。分别搭建绝对压力传感器和差压传感器的测试系统,测试结果表明:16个感压膜半径r1=200μm,中间固定区域半径r0=4.2μm,感压膜厚度t1=2.5μm,电极间距g=5μm的绝对压力传感器,在30120kPa压力下,全量程内线性度为5.254%,灵敏度为4.634pF/Pa,重复性误差为6.25%,迟滞误差为4.638%,绝对压力传感器整体性能良好;感压膜半径r3=750μm,中间开孔半径r2=5μm,感压膜厚度t2=5μm,传感器腔体高度h2=5μm,电极间距g=5μm的差压传感器,在-60Pa60Pa压差下其灵敏系数为1.554×10-4Pa-1。-40Pa压差下其响应时间为40s左右,与理论计算的结果误差为12.5%。随着压差增大,传感器的响应时间略有增加且进气过程比出气过程的响应时间长,是由于差压传感器腔体体积变化造成阻尼改变,后期可通过增大差压传感器腔体体积缩短响应时间和响应时间差值。
彭泳卿,陈青松,戴保平[3]（2019）在《现代航天传感器技术发展趋势分析》文中研究表明根据传感器专业前沿技术的发展方向,结合航天强国建设和航天工业发展对传感器产业发展的需求,系统介绍了国内外先进航天传感器产品的技术发展概况,例举了几类先进传感器产品,包括温度及热流传感器、压力传感器、高性能MEMS陀螺、气体传感器、光纤传感器和无源无线传感器等,并对下一代传感器技术的发展方向进行了展望。
张基强[4]（2019）在《谐振式MEMS压力传感器控制方法研究》文中研究说明硅微谐振式压力传感器是一种新型压力传感器,在军事和民用领域均具有重要的应用价值。本文以硅微谐振压力计为研究对象,研究其闭环驱动电路技术以及高精度频率测量技术,并研制了试验样机。具体工作完成如下:（1）介绍硅微谐振式压力传感器的基本工作原理,建立谐振式压力传感器的动力学模型,设计压阻检测方案并给出理论公式以及仿真模型,完成压力传感器闭环控制的系统框架设计。（2）介绍锁相环的基本工作原理,建立关于锁相环电路的频率模型和线性相位模型,通过模型仿真和实际电路测试来验证锁相环频率控制方案的可行性,同时设计增益自动控制电路,并建立整体闭环系统Simulink仿真模型,根据仿真结果实现闭环控制方案的设计。（3）针对谐振式压力传感器闭环控制的动态特性,设计系统带宽测试方案,实现方案的模型仿真及电路设计。提出一种针对环路滤波器参数的切换电路,实现不同带宽电路的切换,缩短锁相环的跟踪锁定时间。（4）针对谐振式压力传感器的频率测量需求,基于多路移相计数法利用FPGA+STM32的系统架构进行编程,完成相应的算法仿真和硬件电路设计,并对研制的测频模块进行测试,结果表明1Hz采样率时测频误差小于0.2mHz。（5）完成压力传感器的性能测试,在20kPa120kPa量程的测试条件下,测得压力传感器的标度因数为16.5Hz/kPa,精度达到0.015%,标度因数稳定性51.7ppm,正反行程的迟滞为74ppm。本文所进行的工作,为硅微谐振式压力传感器系统的实现提供了理论支撑和实际测控电路方案,为进一步研究奠定了基础。
常庆鹏[5]（2019）在《岩土工程监测中的新型液态金属压力传感器研发》文中指出岩土工程是以岩石体和土体为研究对象的一门学科。获取岩土体的结构、组成以及内部的应力分布等信息对研究分析各种岩土工程问题至关重要。作为获取岩土体内部应力值的一种技术手段,压力传感器可以长时间、远距离、全方位的监测岩土体内部的应力值,对指导岩土工程施工,监测滑坡、泥石流等各种地质灾害有重要的作用。本文设计研发了一款应用于岩土工程中的新型液态金属压力传感器,可以通过测量传感器的电阻变化来得到外部压力的大小。设计的压力传感器主要由40CrMoV合金钢外壳和内部的PDMS微流控芯片两部分组成。40CrMoV合金钢材料具有很高的强度和低滞弹性,在保护内部的PDMS芯片不受破坏的同时,也极大的提高了压力传感器的测试量程保证了测试结果的稳定性和可靠性。压力传感器内部是封装有液态金属EGaIn的PDMS微流控芯片,借助光刻技术可以在PDMS芯片内部形成μm级的微流孔道。本文设计的液态金属压力传感器的工作原理是:PDMS微流控芯片作为压力传感器的敏感元件,在受力时其内部的微流孔道截面发生收缩引起液态金属EGaIn导体的横截面积发生变化,液态金属EGaIn作为压力传感器的转换元件,其电阻值因其横截面积的减小而增大。液态金属压力传感器即是通过将压力信号转换成电信号的方式实现岩土体内部压力值的获取。本文通过研究分析主要得出了以下结论:（1）本文研发的压力传感器主要用到了40CrMoV合金钢、聚二甲基硅氧烷PDMS、液态金属镓铟合金EGaIn等材料。压力传感器为长方体形,长边尺寸为32mm;在压力传感器设计量程20MPa内,传感器电阻变化为800mΩ,实现了传感器小体积、大量程的设计目的。同时液态金属EGaIn的流动性强、导电率高,作为压力传感器的转换元件克服了传统金属导线灵敏度低、易损坏等缺点。（2）本文借助有限元软件FLAC3D,模拟分析了微流孔道的布置对PDMS芯片受力和变形的影响。结果表明微流孔道的尺寸和布置方式能够很好的满足压力传感器的设计要求:既可以让孔道附近的应力和应变明显增大,使得其内的液态金属导体的电阻变化明显,压力传感器信号输出强度增大;又不会对芯片其它部分的应力和应变产生明显影响,避免芯片受力和变形不均被破坏。（3）本文通过多次重复加载实验下测得的传感器电阻变化和施加的压力值数据,利用统计学中回归分析的方法拟合出两者之间的样本回归直线,同时通过显着性检验的方法验证了两者之间存在很高的相关性。在实际工程应用中,可以根据压力传感器输出的电阻值,将其代入得到的样本回归直线得到外部压力值的大小,实现远距离、长时间获取岩土体内部压力值的目的。（4）为了模拟不同的工况对压力传感器信号输出稳定性的影响,本文采用了三种不同的加载速率对传感器施加压力。为了保证测试结果的重复性,使用不同的加载速率对压力传感器重复加载三次。三次重复实验下的结果显示,压力传感器在三种不同的加载速率下的压力-电阻变化曲线十分接近,验证了设计的压力传感器输出信号具有很好的稳定性。
胡海霖[6]（2019）在《硅微谐振式压力传感器设计与分析》文中研究表明硅微谐振式压力传感器是一种典型的在外界压力作用时通过检测谐振器固有频率的变化来实现压力测量的MEMS器件。器件的工作机理最终导致它比一般扩散硅压力传感器的性能都要优秀,并且工作过程对电漂移、电噪声等电路参数的抗干扰能力很强;此外,谐振式压力传感器为准数字输出,可以轻易的同计算机组件相配进而组成高性能的微型机、电测控系统。因此,硅微谐振式压力传感器可以很好的应用于对精度、稳定性等性能指标严格把关的航空航天、工业监控以及医疗等精密测量领域,在国内外军用及民用领域均有着非常高的市场需求。因此,本篇论文提出一种基于静电激励/压阻检测的硅微谐振式压力传感器,以面内动平衡的姿态进行振动,为了尽可能减小所设计传感器在工作时可能产生的谐振器高度变化,优化设计谐振器固定端结构,保证工作时谐振器振动系统与同振质量之间互不干扰,二者之间无能量耦合,从而大大增强传感器的稳定性。本文基于单端固支导梁理论的建模,推导谐振器工型梁的频率公式,进一步分析轴向应力与频率变化量的对应关系,对敏感薄膜的小变形、应力传递以及静电激励与压阻拾振这一过程进行理论分析与建模,并对谐振器的固有频率以及动力学特性进行分析,进而对传感器进行优化设计,最终确定传感器参数,根据对传感器数学模型的分析与建立,并利用MEMS有限元仿真软件对传感器在0-120kPa范围以及全范围过压1.5倍下进行模拟分析与仿真验证,初始频率为24.01kHz,传感器灵敏度可达18Hz/kPa。设计基于绝缘体上硅（SOI）的硅微谐振式压力传感器加工工艺,研究对比几种体微加工工艺,利用硅-硅键合技术实现压力传感器的真空封装,并利用纳米吸气剂与双墙室的封装盖帽结构设计来进一步提高封装寿命。最终通过TSV通孔技术将传感器与电路芯片进行三维混合集成封装及对器件进行了版图设计。
焦文龙[7]（2018）在《振动式MEMS与接口电路的系统级协同设计方法与关键技术》文中研究指明与主要关注器件电学特性的IC（Integrated Circuit）设计不同,MEMS（Micro Electro Mechanical System）的设计具有多学科交叉、多能量域耦合的特点。因此,MEMS器件与其接口电路的协同设计在流程、效率等方面一直面对着巨大的挑战。如何通过系统级方法实现MEMS的高效快速仿真成为MEMS设计中的一个重要研究方向。MEMS器件与接口电路的协同设计在平台一致性、流程优化、参数迭代、高速仿真等方面具有非常高的要求。本文基于多端口组件网络（Multi Port Element Networks,MuPEN）系统级建摸与仿真方法,提出了一种MEMS器件与接口电路的系统级协同设计方法与流程。以经典的振动式MEMS为对象,深入研究了其关键技术和实现过程。论文主要工作和创新点如下:1.针对挠曲振动MEMS器件的主要功能结构等截面矩形梁,研究了梁形变的形函数,总结了梁类组件系统级行为模型建模理论。以非线性梁、侧向梁电极和磁致动梁为例,介绍了梁类组件的建模过程。推导了组件的系统级解析数学模型,利用MuPEN方法建立了对应的系统级多端口参数化组件,同时对新建组件进行了仿真验证。2.非线性梁是实现谐振式MEMS传感器功能的主要结构。为了拓展非线性梁组件的应用,研究了基于可重用参数化组件库的谐振式MEMS传感器的系统级建模与仿真方法,并对典型的谐振式加速度计和谐振式磁强计进行了系统级建模与仿真。仿真结果显示基于MuPEN方法可以高效、高精度地进行谐振式MEMS传感器的设计,同时新建立的梁类系统级参数化组件也得到进一步验证。3.针对提取MEMS谐振器刚度、质量等参数的解析计算、有限元、实验等方法的不足,提出采用可重用参数化组件库对MEMS谐振器进行建模与仿真提取谐振器参数的方法。在不降低提取精度的情况下,提高了参数提取效率。采用双端自由梁MEMS谐振器论述了系统级提取方法的流程。将系统级方法提取的刚度、质量参数同实验方法和有限元方法提取的数据进行对比,结果显示系统级参数提取方法具有很高的精确性。4.为实现振动式MEMS器件与接口电路的快速迭代设计,提出采用全参数化MEMS低阶集总单元模型与接口电路进行协同仿真的设计思路。以谐振式MEMS压力传感器为例,研究了构建全参数化MEMS低阶系统级模型的流程。通过全对称解耦轴微机械陀螺的系统级设计,对提出的振动式MEMS与接口电路的系统级协同设计方法进行了展示。器件仿真结果和设计过程表明:全参数化低阶系统级模型与接口电路的仿真效率比基于可重用参数化组件库的高阶模型与接口电路的仿真效率高约300倍,并且相对仿真精度在9%以内;同时验证了论文提出的系统级设计流程的可行性和高效性。综上所述,论文旨在提高MEMS+IC的协同设计效率,研究系统级仿真与设计的关z键技术,并对系统级设计流程进行优化。针对不同振动式MEMS的研究结果表明,论文提出的MEMS+IC的系统级协同设计方法保证了仿真的精度,同时可以极大地提高设计效率。这对于改进当前MEMS设计技术,缩短MEMS产品研发周期,降低研发成本具有重要意义。
刘园园[8]（2017）在《压电式MEMS压力传感器的设计与工艺研究》文中研究指明压电式MEMS压力传感器是微器件中应用较广泛的一种,而敏感材料则是传感器技术的关键。所以本文主要的研究内容是微机电系统中的压电式MEMS压力传感器,以具有压电性能的PZT和BiFeO3为敏感材料,分别利用溶胶-凝胶法和旋涂工艺相结合制备PZT压电薄膜,利用静电纺丝技术制备BiFeO3纳米纤维,并与通过光刻、磁控溅射、干法刻蚀等微加工工艺制备的硅基底片相结合,制作出基于PZT压电薄膜和BiFeO3纳米纤维的压电式MEMS压力传感器。最后设计并搭建一套压力传感器的测试平台,对其进行初步的性能测试实验,为多铁材料在微器件上的应用提供理论依据和实验基础。首先,基于平行叉指电极结构,设计三种不同结构类型的压力传感器,即基于PZT压电薄膜的MEMS压力传感器、有弹性薄膜腔且基于BiFeO3纳米纤维的MEMS压力传感器、无弹性薄膜腔且基于BiFeO3纳米纤维的MEMS压力传感器,对于无弹性薄膜腔的结构,需要使用PDMS膜来代替受力的弹性薄膜,然后分析和对比三种不同类型传感器的特性。其次,研究微加工工艺和静电纺丝技术。对于微加工工艺,重新拟定本课题三种压力传感器的加工流程,改良工艺参数和加工方式,其中利用溶胶-凝胶法和旋涂法制备PZT压电薄膜,利用干法刻蚀得到弹性薄膜腔,利用旋涂工艺制备PDMS膜等。对于静电纺丝技术,优化推进速度、电场强度、极板间距、接收距离等实验参数,在电极上制备出趋于平行的BiFeO3纳米纤维,并对退火后的纳米纤维进行XRD和SEM表征分析。最后,设计测试系统并搭建压力传感器测试平台,测试系统主要包括真空装置、数字压差计、测试电路等,对制备成功的压力传感器实行初步性能测验,分析实验数据,得到压力输入和电压输出的关系。
叶俊,吴宏熊,叶晓伟[9]（2017）在《硅微机械谐振压力传感器技术的发展》文中研究说明现阶段,硅微机械谐振压力传感器应该是稳定性最好及精确度最高的传感器,在航空航天及工业等领域内广泛应用。按照硅微机械谐振压力传感器目前研究成果,对硅微机械谐振压力传感器工作原理进行阐述,分析不同类别硅微机械谐振压力传感器芯体结构,对硅微机械谐振压力传感器未来发展方向进行分析,希望能够增加对硅微机械谐振压力传感器技术的了解。
张瑞[10]（2016）在《小量程MEMS电容式压力传感器设计与工艺研究》文中研究指明研究小量程压力传感器的目的在于解决小量程压力环境下的压力测量问题。针对传统MEMS压力传感器在测量小量程压力时灵敏度会下降的问题,本文设计了一种小量程压力传感器。鉴于电容式传感器在测量小量程压力时的潜在优势,传感器采用电容结构,基于变间隙式平行板电容器的原理来测量压力。目前,利用表面微加工工艺来生产MEMS器件已经成为实现MEMS器件微型化、小成本、低功耗、集成化、智能化、系列化和标准化的重要途径。本文以表面微加工工艺为设计思路,提出了一种超薄压敏极板的制备方法。传感器压敏极板极板厚度仅为3μm,从而可以提高传统MEMS电容式压力传感器测量小量程压力时的灵敏度。本文对小量程MEMS电容式压力传感器的研究从下面三个方面进行:传感器的结构设计、传感器力学性能和电容响应的有限元分析仿真以及传感器芯片的工艺研究。以解决小量程压力测量的难点为目标和出发点,设计了传感器的整体结构;采用理论与仿真相互结合的研究方法,借助有限元分析软件模拟了传感器的性能;基于表面微加工工艺设计了传感器芯片的工艺制备流程,对其中的关键工艺进行了探索性实验,确定了具体的工艺参数,成功实现了复合薄膜的制备和牺牲层的腐蚀。对加工完成的芯片进行均匀加压测试,测试结果表明传感器的灵敏度可达0.007pF/kPa,为实现50kPa以下实际可用的小量程MEMS压力传感器打下坚实的理论和技术基础。
二、微机械加工压力传感器的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微机械加工压力传感器的研究（论文提纲范文）
（1）微型谐振传感器非线性动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微谐振传感器 |
| 1.2.1 薄膜式微谐振压力传感器 |
| 1.2.2 悬臂梁式微谐振气体传感器 |
| 1.2.3 谐振传感器信号激励与检测 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 微谐振压力传感器国内外研究现状 |
| 1.3.2 微谐振气体传感器国内外研究现状 |
| 1.4 存在问题与研究目的 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 微谐振压力传感器薄膜谐振子多场耦合非线性动力学特性研究 |
| 2.1 压力传感器谐振子非线性多场耦合动力学建模 |
| 2.2 薄膜谐振子非线性自由振动分析 |
| 2.3 薄膜谐振子非线性受迫振动分析 |
| 2.3.1 接近共振受迫振动分析 |
| 2.3.2 远离共振受迫振动分析 |
| 2.4 结果分析 |
| 2.4.1 自由振动结果分析 |
| 2.4.2 接近共振幅频特性分析 |
| 2.4.3 远离共振时域响应分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 微谐振气体传感器谐振子多场耦合非线性振动分析 |
| 3.1 气体传感器非线性多场耦合动力学建模 |
| 3.2 谐振梁多场耦合非线性自由振动分析 |
| 3.3 谐振梁多场耦合非线性受迫振动分析 |
| 3.3.1 接近共振时受迫振动分析 |
| 3.3.2 远离共振受迫振动 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 自由振动分析 |
| 3.4.2 接近共振时幅频特性分析 |
| 3.4.3 远离共振时域响应分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 薄膜式微谐振压力传感器多场耦合混沌振动研究 |
| 4.1 薄膜式压力传感器非线性振动方程 |
| 4.1.1 混沌振动基本特征 |
| 4.1.2 走向混沌的方式 |
| 4.1.3 薄膜非线性动力学方程 |
| 4.2 谐振压力传感器系统混沌振动分析 |
| 4.2.1 谐振薄膜与基底初始间隙的影响 |
| 4.2.2 初始拉伸应力的影响 |
| 4.2.3 谐振薄膜宽度的影响 |
| 4.2.4 气体动力粘度的影响 |
| 4.2.5 谐振薄膜厚度的影响 |
| 4.2.6 激励电压的影响 |
| 4.2.7 分子力的影响 |
| 4.3 混沌控制 |
| 4.3.1 间隙混沌控制 |
| 4.3.2 初始拉伸应力混沌控制 |
| 4.3.3 谐振薄膜宽度混沌控制 |
| 4.3.4 气体动力粘度混沌控制 |
| 4.3.5 谐振薄膜厚度混沌控制 |
| 4.3.6 激励电压混沌控制 |
| 4.4 位移突变仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 微谐振气体传感器多场耦合混沌振动分析 |
| 5.1 气体传感器非线性振动方程 |
| 5.2 初始状态混沌振动影响因素分析 |
| 5.2.1 谐振子与基底初始间隙的影响 |
| 5.2.2 悬臂梁谐振子厚度的影响 |
| 5.2.3 悬臂梁谐振子宽度的影响 |
| 5.2.4 小参数的影响 |
| 5.2.5 激励电压的影响 |
| 5.2.6 气体动力粘度的影响 |
| 5.2.7 分子力的影响 |
| 5.3 传感器测试过程中混沌振动影响因素分析 |
| 5.3.1 间隙对传感器工作时混沌振动影响 |
| 5.3.2 激励电压对传感器工作时混沌振动影响 |
| 5.3.3 空气动力粘度对传感器工作时混沌振动影响 |
| 5.4 混沌控制 |
| 5.4.1 间隙混沌控制 |
| 5.4.2 激励电压混沌控制 |
| 5.4.3 气体动力粘度混沌控制 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 微谐振传感器及检测系统研制 |
| 6.1 谐振传感器微机械加工 |
| 6.1.1 传感器芯片加工 |
| 6.1.2 引线及封装 |
| 6.2 低频开环检测系统 |
| 6.2.1 薄膜压力传感器开环测试实验 |
| 6.2.2 气体传感器开环测试 |
| 6.3 低频闭环检测系统 |
| 6.3.1 压力传感器固有频率闭环检测 |
| 6.3.2 气体传感器固有频率闭环检测 |
| 6.3.3 传感器非线性振动实验 |
| 6.3.4 压力传感器通压闭环实验 |
| 6.3.5 气体传感器气敏实验 |
| 6.4 中频检测系统 |
| 6.4.1 中频闭环反馈检测电路 |
| 6.4.2 气体传感器中频气敏实验 |
| 6.5 高频检测系统开发及生物传感器测试 |
| 6.5.1 高频检测系统设计 |
| 6.5.2 高频闭环测试系统搭建 |
| 6.5.3 生物传感器测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（2）基于SON结构的气压传感器的集成设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 压力传感器的发展 |
| 1.1.2 压力传感器的分类 |
| 1.2 MEMS压力传感器国内外研究现状 |
| 1.2.1 MEMS电容式绝对压力传感器 |
| 1.2.2 MEMS差压传感器 |
| 1.2.3 集成压力传感器 |
| 1.3 SON结构在气压传感器上的应用 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 绝对压力/差压集成传感器设计与分析 |
| 2.1 绝对压力传感器 |
| 2.1.1 基本结构 |
| 2.1.2 工作原理 |
| 2.1.3 绝对压力传感器的结构分析和优化 |
| 2.2 差压传感器 |
| 2.2.1 基本结构 |
| 2.2.2 工作原理 |
| 2.2.3 气体阻尼 |
| 2.2.4 性能分析 |
| 2.2.5 差压传感器的结构分析和优化 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 绝对压力/差压集成传感器的数值模拟 |
| 3.1 绝对压力传感器的数值模拟 |
| 3.1.1 静力分析 |
| 3.2 差压传感器的数值模拟 |
| 3.2.1 流固耦合数值模拟原理 |
| 3.2.2 模拟计算 |
| 3.2.3 模拟结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 绝对压力/差压集成传感器的工艺设计与制作 |
| 4.1 掩膜版图设计 |
| 4.2 绝对压力/差压集成传感器芯片制作工艺 |
| 4.3 关键工艺讨论 |
| 4.3.1 阳极键合(Bonding) |
| 4.3.3 真空高温退火 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 绝对压力/差压集成传感器的测试 |
| 5.1 绝对压力传感器测试 |
| 5.1.1 测试系统 |
| 5.1.2 测试结果及分析 |
| 5.2 差压传感器测试 |
| 5.2.1 测试系统 |
| 5.2.2 测试结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（3）现代航天传感器技术发展趋势分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 航天型号中的传感器应用 |
| 2 典型航天传感器技术介绍 |
| 2.1 压力传感器 |
| 2.2 温度及热流传感器 |
| 2.3 高精度微机械陀螺 |
| 2.4 气体传感器 |
| 2.5 光纤传感器 |
| 2.6 无源无线传感器 |
| 3 结论 |
（4）谐振式MEMS压力传感器控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅微谐振式压力传感器国内外研究现状 |
| 1.3 研究背景和意义 |
| 1.4 课题来源及研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 硅微谐振压力传感器工作原理 |
| 2.1 硅微谐振式压力传感器结构及原理 |
| 2.2 压力传感器驱动原理 |
| 2.3 压力传感器接口电路设计 |
| 2.3.1 恒压源电桥 |
| 2.3.2 交变电压源电桥 |
| 2.3.3 恒流源电桥 |
| 2.3.4 交变电流源电桥 |
| 2.4 硅微谐振式压力传感器测控系统框架 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 硅微谐振传感器压力计闭环控制系统设计 |
| 3.1 锁相环控制基本原理 |
| 3.1.1 异或鉴相器 |
| 3.1.2 环路滤波器 |
| 3.1.3 压控振荡器 |
| 3.2 锁相环设计和仿真 |
| 3.3 硅微谐振式压力传感器幅度控制 |
| 3.4 硅微谐振式压力传感器闭环系统仿真 |
| 3.5 系统硬件电路 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 硅微谐振式压力传感器带宽测试系统设计 |
| 4.1 带宽测试方法 |
| 4.2 频率调制源设计 |
| 4.2.1 DDS基本原理 |
| 4.2.2 频率调制的FPGA实现 |
| 4.3 带宽测试模块设计 |
| 4.3.0 频率带宽测试原理 |
| 4.3.1 带宽测试模块框架 |
| 4.3.2 带宽测试实验验证 |
| 4.4 低带宽下的环路设计优化 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 硅微谐振式压力传感器频率检测技术研究 |
| 5.1 频率测量需求分析 |
| 5.2 频率测量方案对比论证 |
| 5.2.1 直接计数法 |
| 5.2.2 多周期同步计数法 |
| 5.2.3 移相时钟计数法 |
| 5.3 基于FPGA与 STM32 方案的实现 |
| 5.3.1 测频方案设计 |
| 5.3.2 配套上位机设计 |
| 5.3.3 外围电路设计 |
| 5.4 测频电路精度试验分析 |
| 5.4.1 测量误差分析 |
| 5.4.2 测频模块量程测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 硅微谐振式压力计实验测试与分析 |
| 6.1 实验测试设备 |
| 6.2 锁相环跟踪稳定性测试 |
| 6.3 压力计性能测试 |
| 6.3.1标度因数实验 |
| 6.3.2 漂移及噪声 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（5）岩土工程监测中的新型液态金属压力传感器研发（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 主要符号 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 国内外研究现状 |
| 1.2.2 压力传感器分类 |
| 1.2.3 发展趋势 |
| 1.3 本文的研究目的及内容 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 2 压力传感器的材料选取 |
| 2.1 材料选取原则 |
| 2.2 40CrMoV合金 |
| 2.3 聚二甲基硅氧烷PDMS |
| 2.4 液态金属镓铟合金EGaIn |
| 2.5 本章小结 |
| 3 结构设计及加工制作 |
| 3.1 微流控技术 |
| 3.2 PDMS微流控芯片的设计 |
| 3.3 微流控芯片的加工制作 |
| 3.4 PDMS芯片的封装 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 理论分析与数值模拟 |
| 4.1 理论分析 |
| 4.1.1 实验原理 |
| 4.1.2 实验假设 |
| 4.2 数值模拟 |
| 5 实验测试与结果分析 |
| 5.1 实验设备及测试系统 |
| 5.1.1 伺服控制压缩仪器 |
| 5.1.2 直流电阻仪 |
| 5.1.3 实验现场布置 |
| 5.2 压力传感器电阻变化与轴压相关性分析 |
| 5.2.1 实验测试结果分析 |
| 5.2.2 传感器电阻变化与轴压的样本回归直线 |
| 5.2.3 传感器电阻变化量与压力值之间的相关性分析 |
| 5.3 压力传感器的信号输出稳定性分析 |
| 5.3.1 三次重复实验下的压力-电阻变化曲线对比 |
| 5.3.2 不同加载速率下的压力传感器信号输出偏离度 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论及展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 后续研究方向及展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（6）硅微谐振式压力传感器设计与分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 MEMS技术的概述 |
| 1.2 压力传感器 |
| 1.2.1 压阻式压力传感器 |
| 1.2.2 电容式压力传感器 |
| 1.2.3 谐振式式压力传感器 |
| 1.3 硅微谐振式压力传感器国内外现状 |
| 1.4 硅微谐振式压力传感器应用需求和研究意义 |
| 1.5 本论文的主要内容和章节安排 |
| 第二章 硅微谐振式压力传感器理论分析 |
| 2.1 硅微谐振式压力传感器总体方案 |
| 2.2 工型谐振梁分析 |
| 2.2.1 单端固支导梁理论计算 |
| 2.2.2 工型谐振梁理论计算 |
| 2.3 压力敏感膜片分析 |
| 2.4 谐振器研究 |
| 2.4.1 谐振器固有频率计算 |
| 2.4.2 动力学分析 |
| 2.5 静电驱动力分析与压阻效应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 硅微谐振式压力传感器设计与仿真验证 |
| 3.1 谐振器设计与仿真 |
| 3.1.1 谐振器结构设计 |
| 3.1.2 谐振器建模与仿真 |
| 3.2 压力敏感膜与固定端设计 |
| 3.2.1 固定端设计 |
| 3.2.2 压力敏感膜片与硅岛设计 |
| 3.3 整体建模与仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SOI硅微谐振式压力传感器工艺与版图 |
| 4.1 简介 |
| 4.2 传感器工艺制备流程 |
| 4.3 版图设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的学术活动及成果情况 |
（7）振动式MEMS与接口电路的系统级协同设计方法与关键技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 MEMS及其设计技术 |
| 1.2 振动式MEMS器件及其设计 |
| 1.2.1 经验修正方法 |
| 1.2.2 解析方法 |
| 1.2.3 数值方法 |
| 1.2.4 系统级方法 |
| 1.3 系统级设计方法 |
| 1.3.1 等效电路法 |
| 1.3.2 硬件描述语言法 |
| 1.4 振动式MEMS+IC系统级设计现状 |
| 1.5 论文研究目的与意义 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 MEMS谐振器理论分析 |
| 2.1 MEMS谐振器动态特性 |
| 2.2 MEMS谐振器的非线性 |
| 2.2.1 机械非线性 |
| 2.2.2 静电驱动非线性 |
| 2.3 MEMS谐振器中的阻尼 |
| 2.3.1 粘滞阻尼--压膜阻尼 |
| 2.3.2 粘滞阻尼--滑膜阻尼 |
| 2.3.3 锚点阻尼 |
| 2.3.4 热弹性阻尼 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 梁类组件系统级建模 |
| 3.1 MEMS组件库的扩展 |
| 3.2 梁的形函数 |
| 3.2.1 轴向拉伸/压缩 |
| 3.2.2 平面内侧弯 |
| 3.2.3 平面外侧弯 |
| 3.3 非线性梁数学模型 |
| 3.3.1 线性梁理论与模型 |
| 3.3.2 非线性梁理论与模型 |
| 3.4 侧向梁电极数学模型 |
| 3.4.1 侧向梁电极定义 |
| 3.4.2 电容的边缘与有限尺寸效应 |
| 3.4.3 力学模型 |
| 3.4.4 电学模型 |
| 3.5 磁致动梁数学模型 |
| 3.6 组件模型建立与验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 谐振式MEMS传感器的系统级建模与仿真 |
| 4.1 谐振式加速度计的建模与仿真 |
| 4.1.1 谐振式加速度计 |
| 4.1.2 谐振式加速度计案例 |
| 4.1.3 谐振式加速度计理论分析 |
| 4.1.4 谐振式加速度计系统级建模 |
| 4.1.5 谐振式加速度计系统级仿真分析 |
| 4.2 谐振式磁强计的建模与仿真 |
| 4.2.1 谐振式磁强计 |
| 4.2.2 谐振式磁强计案例 |
| 4.2.3 谐振式磁强计理论分析 |
| 4.2.4 谐振式磁强计系统级建模 |
| 4.2.5 谐振式磁强计系统级仿真分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 MEMS谐振器参数的系统级提取 |
| 5.1 MEMS谐振器参数提取 |
| 5.2 双端自由梁谐振器案例 |
| 5.2.1 双端自由梁谐振器 |
| 5.2.2 谐振器参数提取数学模型 |
| 5.2.3 一阶模态谐振器系统级建模 |
| 5.2.4 一阶模态谐振器参数的提取与分析 |
| 5.2.5 二阶模态谐振器系统级建模 |
| 5.2.6 二阶模态谐振器参数的提取与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 振动式MEMS与 IC的系统级协同设计 |
| 6.1 振动式MEMS仿真效率分析 |
| 6.2 全参数化低阶系统级模型构建与仿真 |
| 6.2.1 谐振式压力传感器介绍 |
| 6.2.2 敏感结构建模 |
| 6.2.3 机电耦合建模 |
| 6.2.4 阻尼建模 |
| 6.2.5 模型仿真与分析 |
| 6.3 振动式MEMS与 IC的系统级协同设计 |
| 6.3.1 微机械陀螺仪案例 |
| 6.3.2 系统级模型构建与结构设计 |
| 6.3.3 MEMS+IC系统级仿真分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 论文的主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（8）压电式MEMS压力传感器的设计与工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 MEMS压力传感器概述 |
| 1.2.1 MEMS压力传感器应用 |
| 1.2.2 MEMS压力传感器国内外研究现状 |
| 1.2.3 敏感材料PZT和BiFe03的压电性能 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 第二章 MEMS压力传感器结构设计 |
| 2.1 MEMS压力传感器结构和工作原理 |
| 2.2 MEMS压力传感器尺寸选择 |
| 2.3 掩膜版的设计 |
| 2.4 本章总结 |
| 第三章 微压力传感器的制作工艺研究 |
| 3.1 微机械加工工艺研究 |
| 3.1.1 薄膜淀积技术 |
| 3.1.2 光刻技术 |
| 3.1.3 刻蚀技术 |
| 3.1.4 剥离技术 |
| 3.2 MEMS压力传感器的制作工艺研究 |
| 3.2.1 微机械加工工艺流程的设计 |
| 3.2.2 PZT压电薄膜的制备 |
| 3.2.3 叉指电极的制作 |
| 3.2.4 压力弹性薄膜腔的制作 |
| 3.2.5 PDMS薄膜的制作 |
| 3.3 本章总结 |
| 第四章 静电纺丝技术与BiFeO_3纤维性能分析 |
| 4.1 静电纺丝技术研究 |
| 4.1.1 静电纺丝工作原理 |
| 4.1.2 静电纺丝工艺设计 |
| 4.1.3 静电纺丝工艺分析 |
| 4.2 BiFeO_3纤维退火形貌 |
| 4.3 纳米材料的表征分析 |
| 4.3.1 BiFeO_3纤维SEM形貌分析 |
| 4.3.2 BiFeO_3纤维XRD图谱分析 |
| 4.4 BiFeO_3压电性能分析 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 测试实验及数据分析 |
| 5.1 测试目的 |
| 5.2 工作原理及实验装置 |
| 5.3 实验方案设计 |
| 5.4 测试结果分析 |
| 5.5 本章总结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（9）硅微机械谐振压力传感器技术的发展（论文提纲范文）
| 1 硅微机械谐振压力传感器工作原理 |
| 2 压力敏感膜片与谐振器复合结构 |
| 2.1 静电激烈与电容检测方式 |
| 2.2 静电激烈与压阻检测方式 |
| 3 硅微机械谐振压力传感器技术发展趋势 |
| 3.1 提高硅微机械谐振压力传感器精确度 |
| 3.2 降低能耗, 简化结构 |
| 3.3 完善加工及检测手段 |
| 4 结论 |
（10）小量程MEMS电容式压力传感器设计与工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 小量程MEMS压力传感器研究现状 |
| 1.2.1 小量程MEMS压阻式压力传感器 |
| 1.2.2 小量程MEMS电容式压力传感器 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 小量程MEMS电容式压力传感器理论分析及结构设计 |
| 2.1 传感器工作原理 |
| 2.2 压敏极板力学性能分析 |
| 2.3 传感器机电性能分析 |
| 2.4 小量程MEMS电容式压力传感器研制难点 |
| 2.5 传感器结构设计 |
| 2.5.1 传感器总体设计 |
| 2.5.2 传感器尺寸设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 小量程MEMS电容式压力传感器仿真分析 |
| 3.1 压敏极板力学仿真 |
| 3.1.1 压敏极板静力学分析 |
| 3.1.2 压敏极板模态分析 |
| 3.1.3 压敏极板谐响应分析 |
| 3.2 传感器电容仿真 |
| 3.2.1 传感器初始电容仿真 |
| 3.2.2 传感器可变电容仿真 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 小量程MEMS电容式压力传感器芯片工艺研究 |
| 4.1 工艺流程设计 |
| 4.2 ICPECVD制备复合薄膜工艺 |
| 4.2.1 ICPECVD设备及工艺简介 |
| 4.2.2 工艺参数对薄膜性能的影响 |
| 4.2.3 ICPECVD制备SiO2/Si3N4薄膜 |
| 4.2.4 工艺结果及讨论 |
| 4.3 牺牲层腐蚀释放工艺 |
| 4.3.1 牺牲层腐蚀释放工艺简介 |
| 4.3.2 SiO2牺牲层腐蚀与释放 |
| 4.3.3 牺牲层释放孔设计 |
| 4.3.4 工艺结果及讨论 |
| 4.4 传感器芯片测试 |
| 4.4.1 测试方案介绍 |
| 4.4.2 测试结果及讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、微机械加工压力传感器的研究（论文参考文献）
- [1]微型谐振传感器非线性动力学特性研究[D]. 付晓瑞. 燕山大学, 2020
- [2]基于SON结构的气压传感器的集成设计[D]. 李宇翔. 江苏大学, 2020(02)
- [3]现代航天传感器技术发展趋势分析[J]. 彭泳卿,陈青松,戴保平. 计测技术, 2019(04)
- [4]谐振式MEMS压力传感器控制方法研究[D]. 张基强. 东南大学, 2019(06)
- [5]岩土工程监测中的新型液态金属压力传感器研发[D]. 常庆鹏. 重庆大学, 2019(01)
- [6]硅微谐振式压力传感器设计与分析[D]. 胡海霖. 合肥工业大学, 2019(01)
- [7]振动式MEMS与接口电路的系统级协同设计方法与关键技术[D]. 焦文龙. 西北工业大学, 2018(02)
- [8]压电式MEMS压力传感器的设计与工艺研究[D]. 刘园园. 北方工业大学, 2017(08)
- [9]硅微机械谐振压力传感器技术的发展[J]. 叶俊,吴宏熊,叶晓伟. 电子技术与软件工程, 2017(06)
- [10]小量程MEMS电容式压力传感器设计与工艺研究[D]. 张瑞. 中北大学, 2016(08)
标签：压力感测器论文; 传感器技术论文; 应变式压力传感器论文; 微机电系统论文; 振动传感器论文;