微谐振式压力传感器的差动输出设计与建模

提出一种应用于微谐振式压力传感器的敏感结构,其一次敏感元件为矩形硅膜片,膜片的上表面架设有三个两端固支的硅谐振梁,间接感受压力作用,根据膜片上不同位置设置的硅谐振梁的固有频率对于压力变化有不同的变化规律的特点,实现对被测压力的差动输出检测。针对这种结构,建立被测压力与谐振梁固有频率的数学模型。设计实际尺寸参数进行计算分析,得出谐振梁的分布位置和几何参数对其振动特性的影响规律,给出了由差动输出解算压力的公式,验证了所提出的结构的设计思想和优化参数的可行性。     

梁-膜结构微压传感器研制

由四个弹性梁和一个刚性中心膜构成的梁-膜结构,具有平面应力集中效应,与一般的结构相比,这种膜片在受到微压时即产生较大的应力集中,使传感器在测量微压时有较高的灵敏度,它的特别的结构能解决一般结构膜片在很薄时由膜应力和弯曲应力产生的严重的非线性。介绍的这种双面腐蚀形成的梁-膜结构的硅压阻式微压传感器的设计就是采用这种应力集中原理,芯片结构的力学特性分析及样件测试结果表明,这种结构的微压传感器具有较高的灵敏度和较低的非线性,成功地实现了对微小压力的测量。利用有限元仿真计算对用于100Pa压力测量的梁-膜结构硅压力传感器的结构参数进行优化,并对芯片版图设计、制作工艺技术和传感器的特性等问题进行了讨论。     

热激励谐振式硅微结构压力传感器温度场研究

针对一种以方形硅膜片为一次敏感元件、硅梁谐振子为二次敏感元件 ;采用电阻热激励、压敏电阻拾振的压力微传感器 ,分析了其工作机理 ;依幅值、相位条件讨论了该谐振式微传感器的闭环自激系统 ;建立了微传感器的温度场模型和热应力模型 ,并进行了仿真计算与分析     

CGW—1单晶硅微压传感器简介

一、结构与工作原理 CGW-1单晶硅微压传感器是利用硅的压阻效应,以硅平面工艺为基础制成的一种新型压力传感器,也称压阻传感器。其结构如图。硅膜片组件是传感器的核心,在N型(111)硅膜片(图右部)的<110>晶向上,在等效应区扩散12个P型电阻,选择一组最佳电阻组成电桥,以直径为50微米的金丝热压焊在扩散电阻的铝电极上,并将另一端以锡焊联到绝缘子的柯伐丝上,组成四臂全差动惠斯登电桥。膜片与硅环用金硅共熔法形成刚性连接。硅膜片组件装于壳体与隔环中间,用螺纹压盖通过O型密封圈将其轴向压紧,构成密封压力腔,并     

瞬变温度流场速变压力测量传感器技术研究

从分析压力传感器的平面膜片结构在变温场中存在的失稳现象入手，突破常规设计方法，采用新颖的球壳状膜片结构，克服了失稳现象，结合采取一系列相应的技术措施，实现了瞬变温度流场速变压力的实时精确测量。     

静电封装技术在硅真空膜盒上的应用

静电封装是继玻璃烧结等新工艺后又一种能实现硅敏感膜片刚性联结的理想工艺方法,并日益在制造硅压阻式各型传感器的硅膜盒组件上显示出其优越性。本文着重介绍静电封装技术在硅真空膜盒上的应用,我们建立了一个小于5×10~(-5)毫米汞柱绝对压力的基准压力参考值。这使研制的压阻式绝对压力传感器具有精度高、稳定性好的突出性能。1.静电封装的提出利用单晶硅材料的压阻效应,用半导体平面制造工艺做一个敏感元件-硅膜片。把硅膜片加工成诸如硅杯形一体化整体结构,使其成为周边固定的薄板膜片,有选择地采用胶粘、     

硅谐振梁式压力微传感器边界结构参数优化

对一种硅谐振式压力微传感器敏感结构的边界结构参数进行了优化设计。所讨论的敏感结构以方形硅膜片作为一次敏感元件,直接感受被测压力。在膜片的上表面制作浅槽和硅梁,以硅梁作为二次敏感元件,间接感受被测压力。为减少敏感结构内外能量耦合,提高振子的Ｑ值,采用有限元仿真分析的方法,优化敏感边界结构参数。     

提高膜片式F-P腔光纤压力传感器灵敏度的试验研究

膜片式F-P腔光纤压力传感器是基于法布里-珀罗干涉原理,采用微电子机械系统(MEMS)技术加工而成。在实际应用中,不同的测试环境对传感器灵敏度的要求各不相同,如果针对不同灵敏度,分别采用MEMS工艺批量化生产,则会造成生产成本过高,经济化效益降低。本文利用湿法腐蚀的方法对传感器进行膜片减薄试验,在一定范围内提高了传感器的压力灵敏度,从而满足了不同的测试需求。膜片减薄后,传感器的灵敏度可达34.2 nm/kPa,压力标定曲线的线性度为0.9997,传感器的非线性误差为0.05%,能够实现0~120 kPa(绝压)范围内压力的准确测量。     

热激励谐振式硅微结构压力传感器

对一种以方形硅膜片作为一次敏感元件,硅梁作为二次敏感元件的热激励硅谐振式压力微传感器进行了较系统的研究 :建立了微传感器敏感结构的工程用数学模型;以所建立的模型实际设计了敏感结构参数 :方形膜边长 4 mm,膜厚 0.1 mm,梁谐振子长 1.3mm,宽 0.0 8mm,厚 0.0 0 7mm;采用微机械加工工艺加工出了原理样件;采用电热激励、压阻拾振方式对其进行了开环测试     

低压对加力燃烧室压力脉动和放热脉动的影响

运用ＣＨ离子浓度传感器及其测试系统，研究燃烧室内低压对两态混气紊流燃烧的压力脉动和放热脉动的影响。结果表明，燃烧装置的结构参数决定了燃烧装置的固有频率，随着压力升高，剧烈化学反应区向上游移动，对蒸发式稳定器而言，低压下油气比对压力脉动值影响较小。     

微压压力传感器的结构改进

硅压力传感器具有小型和高灵敏等的优点，近年来小型高灵敏度的压力传感器的量程已低到１ｋＰａ。在这一发展过程中硅弹性体结构的改进起了很大的作用，本文介绍了作者首先提出了适用于微压压力传感器的梁膜（岛）结构以及以后几年来出现的相近的结构，用这些结构都已制成量程为１ｋＰａ的压力传感器 。     

容腔效应对压气机压力脉动影响的分析

对2台压气机在不同排气容腔下进行对比试验，利用高频响动态压力传感器测取了压气机进口、出口和1级转子出口的壁面静压脉动。并采用时域和频域分析方法对不同出口容积下的压力脉动进行了分析，给出了压力脉动时频图、三维功率谱和自相关、互相关分析。     

光纤F—P腔压力传感器的研究进展

光纤F—P腔压力传感器因其独有的优点广泛应用于军事、民用领域。国内外诸多高校、科研院所都在对其进行研究。本文介绍了光纤F—P腔压力传感器的研究进展,对全光纤结构F-P压力传感器、激光加工微型光纤压力传感器、二氧化硅膜片压力传感器的结构和制作过程进行了总结,并对利用MEMS制作压力传感器的工艺进行了详述,对比分析了不同加工工艺下传感器的性能及其优缺点。     

旋转系下的实时压力测量方法研究

航空发动机旋转盘表面的压力测量需要压力传感器与旋转盘一同旋转,因此压力传感器在感受测点压力的同时,其感压膜片还将受到旋转离心力的影响。为了能使压力传感器能反应真实被测点的压力值,在旋转设备上的压力传感器的实时标定技术成为解决这一问题的关键。本文利用空气柱在离心力场中的理论压差给出了旋转状态下的标准压力,进而对传感器进行了实时标定。      

测压孔径对下沉安装压力传感器测量的影响

对于高超声速飞行试验,飞行器在飞行过程中产生的气动加热会使其表面安装的传感器烧坏并导致试验测量失败。传感器下沉安装可以避免其与飞行器周围的高温气体直接接触,减轻传感器的热载荷。采用下沉安装传感器的方式对高超声速边界层的脉动压力进行了试验测量,研究了测压孔径对脉动压力特性的影响。结果表明,随着孔径增大,脉动压力强度减小,流场相关性增强。传感器下沉安装会引起空腔流动,随着孔径的增大,空腔流动对脉动压力测量的影响降低。在频带10~20 kHz范围内,测压孔径仅仅影响脉动压力强度,在频带1~10 kHz范围内,测压孔径对脉动压力波形周期的影响更为显著。非线性耦合将能量由高频小尺度向低频大尺度传递,导致发生自相互作用和非线性相位耦合的流动结构趋向低频,随着孔径增大,非线性相位耦合消失。此外,孔径越大,不同尺度结构的能量分布与齐平安装的相似性越高。     

高温光纤压力传感器在南航通过鉴定

南京航空学院302教研室在国内首先研制成功GGY-1型高温光纤压力传感器,并已通过了部级技术鉴定。 该传感器主要用于航空发动机压气机及燃烧室的压力测量,也可用宋测量内燃机及压缩机的高温气流动态压力测量。其工作原理是:光导纤维将膜片感受的压力信号转换成光强调制信号,并传递到硅光电池变换成微电流信号,经微电流放大器、差分放大器放大后输出与压力呈线     

采用长细管法进行脉动压力转捩探测的实验研究

为了简便地使用测量模型表面脉动压力特征的方法探测边界层转捩位置,需要研究脉动压力传感器接在传统测压模型外的适用性,即通过长细管将模型表面的脉动压力信号传递到脉动压力传感器上的方式是否可得到转捩的特征信号。首先采用信号发生器驱动扬声器,在无风条件下,测量了长细管对不同频率声压信号的传递损失情况。证明了所采用的长细管系统具有合适的工作频带。然后在西北工业大学NF-3低速风洞二元实验段、实验风速为30m/s的条件下,对弦长为800mm、展长为1.6m的翼型模型沿弦向进行了脉动压力信号测量,并通过改进的数据处理技术判断了模型表面的转捩位置。研究结果表明,采用长细管系统进行脉动压力方法转捩探测具有一定应用价值,值得进一步深入研究。     

基于MAX1452的硅压阻压力传感器数字补偿设计与拟合分析

随着现代科学与技术的高速发展,高精度传感器的应用日趋成熟。MAX1452作为一种高度集成的模拟传感器信号处理器,具有16引脚SSOP封装、全模拟信号通道、低功耗、温度范围宽等特点,可用于硅压阻压力传感器的数字补偿。硅压阻压力传感器输出的信号经过MAX1452校准补偿版输出模拟信号,再经过A/D转换器输出数字信号,在这个过程中,MAX1452全模拟信号通道没有引入量化噪声,利用16位DAC实现数字化校正,16位DAC对信号的偏移量和跨度进行校准,实现硅压阻压力传感器的数字补偿。     

压气机转子叶片表面动态压力测量的探索研究

将一个Kulite动态压力传感器埋入轴流压气机转子叶片50%叶高、25%轴向弦长位置,对该点吸力面动态压力进行了实验测量,并与CFD数值模拟结果进行了对比,为今后进一步测量转子表面静压分布和动态压力脉动积累了丰富的经验。实验中数据采集系统固定在压气机转轴上随其一起旋转,可以对压力信号直接进行采集、放大并存储。结果表明：①叶片表面静压实验测量值与计算结果吻合较好,说明测量结果是可信的;②可以成功地捕捉到转子叶片表面的非定常压力脉动,测量点非定常压力脉动的周期与转子转动周期相同。     

激波管壁面边界层脉动特性的分析与计算

本文分析了激波管壁面湍流边界脉动压力的强度、脉动压力的频率特性及其传播与衰减特性，给出了这些特性的计算方法，通过算例说明了②区和③区壁面脉和压力的强度及其频率随激波马赫数的变化规律，并讨论了壁面脉动对激波管气流品质的影响。