CMOS 集成硅压力传感器特性的线性分析

作者对最新设计的具有方形硅膜片的 CMOS 集成硅压力传感器的特性进行了理论的和实验的分析。结果表明:传感器的非线性是由硅膜片的大幅度偏折(deflecti-on)和压阻元件的非线性压阻特性所引起的。文章还指出了将非线性减至最小程度时传感器的最佳结构形式。对所制得的压力传感器的非线性作了测量,其值与数学分析值十分吻合。     

带有温度补偿电路的IC化电力传感器

日立制作所研制一种小型、高性能的IC化压力传感器。它是利用了硅的压阻效应(当加压力时,晶体电阻发生变化的现象)。由于附带了独特的温度补偿电路,使这类压力传感器所存在的温度误差减小了。     

半导体压力传感器电路

这里介绍的半导体压力传感器(FPM-05G)具有小型、轻量、精度高的特点。半导体压力传感器利用了硅的压阻效应。在硅晶片上扩散形成电阻层,作成硅膜片,从而提高了压力灵敏度。将扩散电阻层组合成惠斯通电桥,然后将压力转换成电信号再进行处理。     

固体火箭发动机用高频响压力传感器设计

某固体火箭发动机在试验过程中发生了在压力变化频率超过1 k Hz情况下压力信号部分失真的问题,为解决这一问题,对压力传感器的传压结构进行优化设计,选用硅压阻原理的高频响敏感芯体,选用高增益带宽积的仪表放大器,同时增加时间连续型高阶低通滤波电路设计,分别对传感器的传压结构、敏感芯体、仪表放大器、时间连续型高阶低通滤波电路的幅频特性进行了仿真分析、试验验证。结果表明,优化后的固体火箭发动机用高频响压力传感器频率响应可以达到1k Hz以上,带内不平度不大于1 d B,带外衰减不小于35 d B/oct,具有良好的幅频特性,能够准确测量固体火箭发动机工作压力,且无压力信号失真。     

基于Ag/CNTs-PDMS的高灵敏度柔性压力传感器研制及性能测试

智能传感的应用对柔性压力传感器的需求量和性能提出了更高的要求,因此,需要开发一种简单、廉价、可批量化的方法实现大范围、高灵敏压力传感器的制造。文章基于压阻效应,采用浸渍-干燥法制备了一种基于镀银碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(Ag/CNTs-PDMS)复合结构的柔性压力传感器。研究表明,所制备的压力传感器具有较高的灵敏度(0.718 kPa~(-1))、较宽的工作范围(40 kPa)、较短的响应时间(1.14 s)以及良好的可重复性,有望用于在轨实时压力监测。     

带不锈钢隔膜的硅压阻压力传感器

带不锈钢隔膜的硅压阻压力传感器在航天等许多领域应用很广。它的压力应变膜片是硅应变膜片，其制造工艺是集成电路及微机械加工工艺。将不锈钢隔膜、灌充液及硅应变膜片有机地结合起来，使传感器的精度高、可靠性好、稳定性好及动态性能好，不但用于普通气体及液体的压力测量，还可用于腐蚀性介质的压力测量。文中介绍其工作原理、结构、制造工艺及技术指标最后指出今后研究的工作重点。     

带有补偿电路的互换性硅压力传感器

该文介绍硅压阻式压力传感器。利用多晶硅电阻元件补偿温度影响,该传感器工作范围广,有互换性,兼具多种优点。掺入硼杂质,调节温度系数和灵敏度等重要参量。硅片处理包括615℃时用LPCVD法形成多晶硅;两次掺硼;950℃氮中老化30分钟;湿法制作图案。给出特性参数。工作温度-30～+125℃,满刻度输出7.5mV/V。     

惠斯通电桥式压力传感器温度补偿电路设计

基于惠斯通电桥式压力传感器桥阻随温度变化的特性,电路设计通过利用桥阻随温度变化、桥路电压也随之改变的特性,完成对压力传感器的温度补偿。针对压力传感器灵敏度正温度系数-零位正温度系数、灵敏度正温度系数-零位负温度系数、灵敏度负温度系数-零位正温度系数、灵敏度负温度系数-零位负温度系数这四种情况进行补偿电路设计,并对传感器灵敏度温度补偿部分电路进行公式推导,选择合适的电路参数。计算结果表明,电路补偿达到理想效果。     

半导体复合机能压力传感器

该文讨论复合机能压力传感器的工作原理。以差压检测器为例,说明复合机能压力传感器的应用。利用该传感器,可以从差压、静压求得质量流量。在气体条下,还可对压力的影响进行修正。今后,若数字传输信号达到标准化,使用多路信息传输技术,复合机能传感器的价值会得到更大的发挥。     

基于柔性传感器的固体火箭发动机界面应力监测

为实现对固体火箭发动机装药结构试件界面应力的实时原位监测,提出了一种基于柔性传感器的界面应力测试方法,分别将柔性压阻传感器与柔性电容传感器预先埋入装药结构试件界面中,通过拉伸机进行扯离实验和剪切实验。结合NI虚拟仪器系统和Lab VIEW图形化软件搭建装药结构界面应力监测系统,在试件扯离和剪切过程中通过对传感器的输出电阻和电容的实时监测以研究装药结构试件的界面应力变化情况。实验结果表明,随着扯离和剪切实验进行,柔性压阻传感器输出电阻由374.7Ω增大至3705Ω,正应力大小由0.408 5 MPa减小至0.029 7 MPa;柔性电容传感器输出电容由298 p F减小至296.7 p F。验证了嵌入式柔性传感器监测和表征装药结构试件界面应力的可行性以及装药结构界面应力监测系统的可靠性。     

硅压阻式湿度传感器

介绍应变式湿度传感器的工作原理,以硅压阻元件为基础,制作了湿度传感器、组成桥式电路,得到电压输出,湿度与输出呈直线关系,滞后特性甚小,满足实用要求。     

带有调节电路和温度补偿的硅压力传感器

本文介绍一种芯片上带有信号调节功能的硅压力传感器。制作时,在标准的3μmCMDS工艺过程中加入了微机械加工工艺,利用带电化学阻蚀剂的各向异性腐蚀技术,在(100)取向硅片上进行腐蚀。控制膜片厚度,使厚度容差小于0.5μm。在同一膜片上,集成了完整的CMDS测量电路。带压阻元件的惠氏电桥的输出信号由一个仪器放大器放大。该放大器的放大率和温度有关,以便补偿灵敏度随温度的变化。另外,灵敏度本身的变化、偏置和偏置随温度的变化亦予以补偿。芯片还具备微调功能,以便在-40～+125℃范围内对所述各参数进行调节。     

一种厚膜应变计式压力传感器

本文介绍一种大批量生产压力传感器的新技术。用这种新技术制得的传感器价廉、长期稳定性好、使用温度范围广。这种新技术使用陶瓷膜片作底基、在膜片上用漏网印刷技术沉积应变计、然后使之高温固化。电阻桥路的输出电压就馈给压力传感器壳体内的混合式信号调制器。因此它能提供高达4.5伏的低阻抗输出或4～20毫安的电流输出。它既可测绝压又可测表压。量程从0.5巴到50巴,工作温度从-40℃到+125℃。     

入口压力对汽蚀管流阻系数测量的影响

汽蚀管流阻系数测量值是液体火箭发动机性能计算和调整的直接依据。针对液流试验中某些汽蚀管入口压力无法加压至额定值的问题,建立了流阻系数分析模型,研究了汽蚀管入口压力对流阻系数测量的影响,得出了流阻系数随入口压力变化的关系式及入口压力对流阻系数影响的修正公式,并对测量流阻系数的五级压力试验方法进行了评估。结果表明:入口压力增大,喉部等效流通面积减小,流阻系数增大;流阻系数随入口压力倒数的减小近似线性增大;额定入口压力两侧对称压力下的流阻系数偏差不同,压力减小引起的流阻系数偏差大于压力增大引起的偏差;五级流量法测定的流阻系数偏小,选取五级入口压力应尽量靠近额定入口压力或不对称选取;当试验入口压力均低于额定入口压力时,采用修正方法修正流阻系数测量值,可有效减小其偏差。     

压阻式大扭矩动态六轴力传感器设计

六轴力传感器在智能制造、精密装配、运动医疗等领域有着重要应用价值。本研究以大量程六轴力传感器为研究目标,针对六轴力解耦测量和交叉干扰抑制的技术难题,提出了一种压阻式大扭矩动态六轴力传感器的设计方法。在传感器结构设计中,采用4个直梁式三轴力传感器组合的方式进行载荷分摊,满足大力值和大扭矩的测量需求;在三轴力传感器设计中,利用弹性体应力对称性分布的特点和惠斯通电桥平衡原理,布置传感器敏感电阻并组合成测量电桥,实现三轴力的解耦测量;根据六轴力传感器在三轴力和三轴力矩作用下的应力变化规律,采用矩阵解耦的方式实现六轴力解耦测量。     

POGO蓄压器变频降幅特性分析

论述纵向耦合振动（POGO）蓄压器的变频降幅特性，指出其主要影响因素是蓄压器容积及连接管路的液阻，根据输送管路的特定频率，选择适当的蓄压器容积，使其固有频率与特定管路的压力脉动频率相一致，可以获得预期的变频降幅效果。给出了蓄压器的变频降幅试验研究结果，可为POGO蓄压器的设计，研制，使得提供参考。     

凹腔布局对高超声速飞行器气动-推进性能影响

采用二维耦合隐式N-S方程和标准k-ε湍流模型,对高超声速飞行器在发动机通流状态下的内外流场进行了数值仿真,研究了超燃冲压发动机燃烧室中单凹腔和双凹腔串并联布局对飞行器气动-推进性能的影响。发现因粘性而产生的摩阻、摩升以及摩擦力引起的俯仰力矩较压阻、压升以及压力引起的俯仰力矩很小,对于飞行器整体性能而言,可忽略;凹腔之间距离的长短对飞行器气动-推进性能影响强烈,短距离凹腔并联使得燃烧室主流压力抬高得更大,短距离凹腔串联使得上游凹腔对下游凹腔流场影响更大;同时,性能高的凹腔组合在一起能显著提高飞行器整体性能。     

CMOS集成硅压力传感器

新型的CMOS集成硅膜压力传感器由一个含四个压阻元件的电桥电路,一个放大器和一个新设计的能抑制电源电压变化和温度漂移的激励电源电路组成。敏感元件用自准直双元硅门CMOS工艺技术制得。方形的硅膜片由异向腐蚀剂N_2H_4·H_2O经腐蚀加工而成。在0～70℃范围内,灵敏度和偏置电压的温度漂移量小于±0.5％。这些数据比常用的杂化技术制得的元件所达到的数值小。利用新设计的激励技术,当电源电压变化±10％时,灵敏的变化不超过±1.5％。     

传感器安装对爆炸冲击测试结果影响的试验研究

为了找到爆炸冲击测试结果精确度的影响因素,利用轻气炮冲击试验装置作为冲击源,设计了专用对比工装,模拟安装过程中的实际操作因素的影响程度。以压阻式传感器为研究对象,以激光多普勒测振仪校准结果为基准,对比耦合剂种类、连接螺栓规格、表面粗糙度、安装力矩以及传感器安装数量等因素对测试结果的影响。结果表明前4种因素对冲击测试的影响较小,均在3 dB的容差范围以内;而传感器安装数量和与被测对象的连接方式对冲击测试结果影响较大。     

小推力泵压式发动机自身起动过程仿真分析

根据二级箭体钝化处理的需要,小推力泵压式游动发动机需要在低入口压力下 实现自身起动,进入稳态工作.在MWorks通用仿真平台的基础上,建立发动机起动过程系统仿真模型,通过试车数据验证了仿真模型的合理性.进一步分析了发动机的入口压力条件、主阀流阻以及环境压力对发动机起动过程的影响.结果表明:发动机能够实现自身起动,但起动过程较长;氧化剂的入口压力对发动机自身起动过程影响很大,氧化剂入口压力降低,涡轮泵起旋时间延迟明显,起动品质变差;降低发动机主阀流阻,能够使涡轮泵起旋时间提前,改善起动品质;环境压力降低使推进剂充填过程加快,涡轮泵起旋和工况爬升加快,有利于发动机的自身起动过程.