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     

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。     

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。     

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 。     

石英谐振加速度传感器芯片设计与仿真

分体式石英谐振加速度传感器在性能提升上受到装配误差等因素的影响较大，故提出一种全石英谐振加速度计芯片结构，包括下层的硅结构和上层的石英结构。下层的硅基底仅作为支撑结构进行加工制作，敏感单元为全石英材料，硅结构与石英结构键合到一起，结构加工完成后去除硅材料，以释放石英敏感单元。整体结构为中心对称，包括质量块、音叉结构、微杠杆结构和应力分配梁，芯片通过微杠杆结构来增大传感器的灵敏度，并通过应力分配梁使石英音叉两根振梁上的内应力均匀一致。通过仿真验证了设计的有效性，仿真的差动灵敏度为35Hz/g。     

硅微谐振式加速度计结构设计与仿真优化

硅微谐振加速度计以高精度的频率信号输出成为硅微传感器的研制热点之 一。在分析硅微谐振式加速度计工作机理的基础上,采用一种新的基于双检测质量块和 谐振音叉低附加质量的硅微谐振式加速度计结构形式。运用ANSYS 对加速度计关键结 构尺寸进行仿真优化,明确了关键结构尺寸的变化对加速度计性能的影响规律。结果表 明：杠杆支撑梁长度、杠杆支撑梁宽度、杠杆支撑梁位置、音叉梁宽度、梳齿宽度和质 量块支撑梁宽度对整体结构性能影响最大。所设计的加速度计谐振基频约为21kHz,标 度因数为92Hz/g,在±30g 加速度输入下非线性达到0.322‰。     

晶片级BiCMOS接口电路微型加速度计

本文提出了一种具有微机电传感全微分的晶片级微型加速度传感器，并具有连续时间的BiCMOS接口电路。通过使用微加工技术的过程来完成敏感元件的导向使用。为了保护敏感元件硅结构，提高其可靠性，可通过晶片级密封包装的过程实现，并结合使用硅玻璃。虚构的传感元件可以改善噪声性能的固有高宽比，以及校本管理过程中的不稳定性。     

脉动压力传感器研制

测量脉动压力用压阻式压力传感器，通过有限元应力分析求得灵敏度高，线性又好的双岛硅膜片结构；采用双面对准光刻工艺，各向异性腐蚀微机械加工制硅膜片等新技术。最后给出了脉动压力传感器的动、静态性能指标。     

基于改进的卷积神经网络的步态识别

为了提高惯性传感器采集到的序列数据中步态识别的准确率,建立了一个激励层改进的卷积神经网络(CNN)模型。针对三轴加速度传感器对运动太过敏感导致步态周期划分不准确的问题,采用加速度传感器与弯曲度传感器组合获取人体运动信息。将CNN模型中激励层的线性整流函数(ReLU)改进为带泄露线性整流函数(Leaky ReLU),以解决遇到卷积输出数据小于0时神经元被抑制的问题,进而达到提高步态识别准确率的目的。实验结果表明激励层优化的CNN模型在行走、上下楼和上下坡五种步态模式下识别率达到了95.79%,与未采用弯曲度传感器的改进CNN模型和未进行激励层改进的CNN模型相比,步态识别率有所提高。     

Improved Accuracy Metallic Resonator CVG

Metallic resonator Q-factor is very sensitive to the resonator's material, its thermal and chemical treatment, design, and environment; i.e., pressure and temperature. In order to obtain higher accuracy for CVG it is necessary to use resonator evacuation. Resonator mass plays a very important role in sensitivity to angle rate, in stability of vibration, in response to environmental condition changes, and also to external vibration and shock resistance. tnnalabs Holding Inc. uses a cylindrical resonator with increased rim thickness of up to 2 mmn and more. This concerns resonator material and design parameters selection, material thermal treatment to increase resonator Q-factor, and improved control algorithms in order to increase metallic CVG accuracy. As a result, CVG bias instability of 0.025 degth and random walk of 0.008 degvh for the resonator diameter 43 mmn, and 0.2 deg/h for the resonator diameter 25 mm were obtained. Future opportunities for Innalabs CVG is also discussed herein. Test results are presented for CVG43 and CVG25. Three-axis CVG unit under control of one DSP "Sharc" and IMU parameters are forecasted.     

Resonant sensor for high accuracy pressure measurement usingsilicon technology

A resonant-element transducer developed for aerospace applications using micromachined silicon technology is described. The sensor is a beam supported over a square diaphragm. The resonant frequency of the beam is proportional to the applied pressure on the diaphragm. Results presented show that the prototype's performance rivals that of current high-accuracy pressure transducers     

热障涂层的激光表面改性参数优化和结构设计

热障涂层是航空发动机涡轮叶片关键核心技术之一,但在服役条件下常受环境沉积物、熔盐等的腐蚀而过早失效。激光表面改性是一种提高涂层抗腐蚀性能的有效办法,但改性涂层的激光工艺优化和结构设计亟待研究。本文采用脉冲Nd：YAG激光系统对Y₂O₃部分稳定ZrO₂（YSZ）热障涂层进行表面改性,研究了激光功率、扫描速度以及光束长度对改性层厚度、微观结构的影响。结果表明,激光改性层呈致密的柱状晶结构,并有纵向裂纹贯穿其中。改性层的厚度与激光功率成正比,受扫描速度影响不大,与光束长度成反比。激光功率过高,则改性层裂纹增加明显;光束长度过大,则改性层与下方涂层的界面缺陷增多,不利于界面结合。优化的激光改性参数为：激光的功率为75~80 W,扫描速度8 mm/s,光束长度为160 mm。设计了双层激光改性层,每层中的纵向裂纹不连续,使得整个改性层中无贯穿的纵向裂纹,有助于抑制高温腐蚀熔体的内渗。     

溅射-电镀微成型制造柔性热膜传感器阵列

为了实现流场壁面剪应力等动态定点分布测量,提出了一种新的柔性热膜传感器阵列结构,并介绍了其制作工艺.旋涂并升温固化制备聚酰亚胺柔性薄膜衬底,在衬底上溅射沉积金属镍膜,并用剥离工艺成型热敏电阻元件阵列及其引线区底膜.然后在引线区底膜上电镀沉积铜膜,再剥离成型铜引线.通过电镀可以经济快速地获得较厚的引线铜膜,使得引线电阻远...     

硅谐振压力微传感器开环测试中的信号处理技术

介绍了自行设计的专用开环测试系统。该系统为一个自动测试系统,可测出谐振梁的幅频和相频特性,而且能成功地测出从拾振电阻获得的若干微伏的微弱信号。开环测试中最重要的问题是所谓的同频干扰。发现通过激励电阻与拾振电阻间的分布电容耦合的激励信号是同频干扰的最终来源。用对称激励技术成功地解决了这一问题。     

有缺陷圆柱壳振型进动的研究

谐振陀螺是一种不存在高速转子和活动支承的新型陀螺仪。其敏感部件是一个轴对称壳谐振子,圆柱壳便是其中一种。本文建立了圆柱壳在旋转情况下的动力学方程。研究了有缺陷的圆柱壳谐振子振型的进动情况;分析了其环向振型进动因子的相对扰动和绝对扰动;给出了圆柱壳谐振子环向缺陷对其振型进动特性的影响规律及实际加工,选择谐振子的准则。这些对于设计谐振陀螺有指导意义。     

航空机载镍电阻温度传感器仿真及优化设计

为满足某型航空发动机对配套镍电阻温度传感器动态热响应的技术要求,构建传感器动态热响应分析数学模型,完成6组设计方案的仿真分析,通过样件试制和试验验证,确定最优设计方案。研究表明:采用热扩散系数较高的铜制感温元件骨架材料、填充非金属导热硅脂、骨架结构为螺旋状的传感器动态热响应最快,时间常数仿真结果为17.3 s,样件测试结果为16.58 s,满足动态热响应技术要求。      

石英振梁式加速度计谐振器的结构设计与仿真

英谐振器是石英振梁式加速度计的关键部件,其结构设计的好坏直接影响石英振梁加速度计性能的好坏。本文从切型的选择、电极的设置等方面阐述了石英谐振器结构设计的方法,并利用ANSYS有限元软件对石英谐振器结构的模态、力频特性和压电效应进行了仿真和分析,验证了理论模型的正确性,同时为设计不同用途的石英振梁式加速度计提供理论依据。