本文關(guān)鍵詞：硅微機(jī)械諧振壓力傳感器技術(shù)發(fā)展，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第４９卷第２０期機(jī)械

工

程學(xué)報(bào)

Ｖｏｌ＿４９Ｎｏ．２０２０１３年１０月

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

Ｏｃｔ．

２０１３

ＤＯＩ：１０．３９０１，ＪＭ匝．２０１３．２０．００２

硅微機(jī)械諧振壓力傳感器技術(shù)發(fā)展

苑偉政１，２任森１，２鄧進(jìn)軍１，２

喬大勇

１，２

（１．西北工業(yè)大學(xué)空天微納系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

西安７１００７２：２．西北工業(yè)大學(xué)陜西省微／納米系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

西安７１００７２）

摘要：硅微機(jī)械諧振壓力傳感器是目前精度最高、長期穩(wěn)定性最好的壓力傳感器之一，是航空航天、工業(yè)過程控制和其他精密測量領(lǐng)域壓力測試的最佳選擇。系統(tǒng)闡述３０年來國內(nèi)外硅微機(jī)械諧振壓力傳感器技術(shù)的研究成果，簡單介紹硅微機(jī)械諧振壓力傳感器的分類及工作原理，針對壓力敏感膜片與諧振器復(fù)合結(jié)構(gòu)和振動膜結(jié)構(gòu)兩種主要的芯體結(jié)構(gòu)形式，詳細(xì)論述硅微機(jī)械諧振壓力傳感器的研究歷史、主要研究機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及最新的研究成果，重點(diǎn)根據(jù)不同激勵與檢測方式對各種硅微機(jī)械諧振壓力傳感器的芯體結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析比較。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納不同芯體結(jié)構(gòu)及其激勵與檢測方式的特點(diǎn)，并對硅微機(jī)械諧振壓力傳感器的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞：微機(jī)械諧振壓力傳感器諧振器激勵檢測中圖分類號：ＴＰ２１２

ＡＲｅｖｉｅｗｏｆＳｉｌｉｃｏｎ

ＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄＲｅｓｏｎａｎｔ

ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｅｎｓｏｒ

ＹＵＡＮ

Ｗｅｉｚｈｅｎ９１，２ＲＥＮＳｅｎｌ，２

ＤＥＮＧ

Ｊｉｎｊｕｎｌ，２

ＱＩＡＯ

Ｄａｙｏｎ９１＇２

（１．Ｋｅｙ

Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ

ｏｆＭｉｃｒｏ／Ｎａｎｏ

ＳｙｓｔｅｍｓｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，

ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２；

２．ＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｃｒｏａｎｄＮａｎｏＥｌｅｃｔｒｏ—ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ，

ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｌｉｃｏｎｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄｒｅｓｏｎａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅ

ｓｅｎｓｏｒ

ｉｓｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ

ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄｓ，ｆｏｒｉｔｓｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｌｙｌｏｎｇ—ｔｅｒｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｎ

３０

ｙｅａｒｓｏｆｒａｎｇｅｓｉｌｉｃｏｎｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄｒｅｓｏｎａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅ

ｓｅｎｓｏｒ

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ

ｏｎ

ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓ

ｓｅｎｓｏｒ

ｃｈｉｐｓｕｓｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ

ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｉｌｉｃｏｎ

ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ

ｒｅｓｏｎａｎｔ

ｐｒｅｓｓｕｒｅ

ｓｅｎｓｏｒａｒｅ

ｉｎＵｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｈｉｓｔｏｒｙ，ｔｈｅ

ｍａｊｏｒ

ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｔａｔｕｓ

ａｎｄ

ｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓａｒｅ

ｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｗｏｍａｉｎｔｙｐｅｓｏｆ

ｓｅｎｓｏｒ

ｃｈｉｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ

ｄｉａｐｈｒａｇｍａｎｄｒｅｓｏｎａｔｏｒ，ａｎｄ

ｖｉｂｒａｔｉｎｇｄｉａｐｈｒａｇｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｎ

ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ

ａｒｅ

ｍａｄｅｉｎ

ｓｅｎｓｏｒ

ｃｈｉｐｓｆｆｕｃｔｕｒｅｓ，ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄ

ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ．Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ

ｆｏｒｔｈｅｆｏｒｅｓｅｅａｂｌｅｆｕｔｕｒｅｏｆｓｉｌｉｃｏｎｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄｒｅｓｏｎａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒｉｓ

ｐｒｏｐｏｓｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ

ＲｅｓｏｎａｎｃｅＰｒｅｓｓｕｒｅ

ｓｅｎｓｏｒ

ＲｅｓｏｎａｔｏｒＥｘｃｉｔａｔｉｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎ

測物體的固有頻率間接測量壓力，為準(zhǔn)數(shù)字信號輸

０前言

出，適用于遠(yuǎn)距離傳輸，信號采集和處理方便。由

于工作于機(jī)械諧振狀態(tài)，因此其精度主要受傳感器

基于微機(jī)電系統(tǒng)（Ｍｉｃｒｏ—ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ機(jī)械特性的影響，信噪比高�？垢蓴_能力強(qiáng)，其精ｓｙｓｔｅｍｓ，ＭＥＭＳ）技術(shù)的硅微機(jī)械諧振壓力傳感器是度和長期穩(wěn)定性一般優(yōu)于硅壓阻壓力傳感器和電容目前精度最高、長期穩(wěn)定性最好的壓力傳感器之一，壓力傳感器一個數(shù)量級【Ｉ也Ｊ。與振動筒壓力傳感器和

非常適合對精度和長期穩(wěn)定性要求嚴(yán)格的航空航石英諧振壓力傳感器相比，硅微機(jī)械諧振壓力傳感

天、工業(yè)過程控制和其他精密測量場合。它通過檢

器還具有體積小、重量輕、功耗低、結(jié)構(gòu)緊湊、溫度響應(yīng)快、抗沖擊、易于集成化和利于批量生產(chǎn)等

２０１３０５２７收到初稿，２０１３０８１５收到修改稿

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