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嵌入可動電極的微慣性傳感器的設計

MEMS電容式微慣性傳感器因其具有尺寸小、靈敏度高、穩(wěn)定性好、溫度漂移小、功耗低、很好的工作在力平衡模式下等等優(yōu)點，在軍事、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學、消費電子、慣性導航等領域得到廣泛的應用。 本首先分析了電容式微慣性傳感器的測量控制原理和系統動態(tài)模型，并在此基礎上通過三個方面設計出新型嵌入橫向可動電極的微慣性傳感器，分別是：支撐梁結構、微執(zhí)行器結構和檢測電容結構。通過分別對以上三方面不同結構模型的分析對比，在傳感器設計中選用U形梁結構作為傳感器的支撐梁，電磁執(zhí)行器作為驅動力，梳柵結構作為檢測電容結構。

其中為了克服深反應離子刻蝕關于深寬比不能做大的限制和降低噪聲，詳細介紹了電磁驅動增大傳感器初始檢測電容的工作原理，通過嵌入可動電極和電磁驅動作用減小電容間隙，結果表明，電磁驅動使得傳感器的電容間隙減小4μm，初始檢測電容由1.28pf增大到6.4pf。 根據以上理論分析和參數設計，給出了新型電容式微慣性傳感器的整體結構模型，并利用有限元軟件Ansys進行。結果表明所設計的傳感器在非敏感方向上梁的剛度較大，軸向交叉效應得到了有效抑制；傳感器的靜態(tài)位移靈敏度為0.659μm/g，施加電磁驅動前后的電容靈敏度分別為0.15pf/g和0.192pf/g，增大為原來的1.28倍；同時應力分析結果表明，傳感器能夠抵擋1000g的加速度信號的沖擊而不被損壞。之后利用電磁分析軟件ANSOFT-Maxwell分析了邊緣效應對傳感器性能的影響，表明小尺寸的傳感器電容的邊緣效應不可忽略。

藍寶石壓力傳感器

采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件，具有的計量特性。

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質外延性應變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產生形變，該形變被硅-藍寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。

傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為統一的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為應變片形變，從而達到壓力測量的目的。

藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現象；藍寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（ 1000 OC 以內），因此，利用硅 - 藍寶石制造的半導體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅 - 藍寶石半導體敏感元件，無 p-n 漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。  

用硅 - 藍寶石半導體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性、精度好、溫度誤差、性價比高。

TD傳感器是什么

人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺。而單靠人們自身的感覺，在研究自然現象和規(guī)律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。

為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段。 在現代工業(yè)生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態(tài)或狀態(tài)，并使產品達到的質量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。 

在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F代科學技術的發(fā)展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應。此外，還出現了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、磁場、超弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。