壓阻式壓力傳感器作為最成功的微加工傳感器之一,已經(jīng)使用了幾十年。它們從二十世紀(jì)六十年代引入,并隨著新型微制造技術(shù)的發(fā)展,性能顯著提高。對于高精度應(yīng)用方面的傳感器,首要關(guān)注的性能是傳感器輸出信號的高靈敏度和線性度。本論文著重于研究能夠提高MEMS壓阻式壓力傳感器性能的方法。開發(fā)下一代高性能壓阻式壓力傳感器的前提,就是解決與傳感器膜片相關(guān)的關(guān)鍵設(shè)計,即尺寸優(yōu)化方面的挑戰(zhàn)。根據(jù)構(gòu)型設(shè)計的結(jié)果,討論了隔膜結(jié)構(gòu)的形式,并進行了尺寸優(yōu)化。本研究為高性能硅壓阻式壓力傳感器傳感膜片的設(shè)計和開發(fā)提供了基礎(chǔ)�；诮Y(jié)構(gòu)優(yōu)化,該傳感器具有用于微壓測量的組合橫梁膜和半島(CBMP)膜片結(jié)構(gòu),是新型壓阻式壓力傳感器的設(shè)計方法和制造過程中的另一個主要發(fā)現(xiàn)。通過多種實驗分析得出,相比其他傳統(tǒng)隔膜類型,所提出的傳感器在膜偏轉(zhuǎn)和非線性誤差顯著降低的同時,靈敏度實現(xiàn)顯著提高。對于壓阻式壓力傳感器的溫度不穩(wěn)定性,研究了其輸出性能的熱效應(yīng)。通過理論分析了環(huán)境溫度,殘余應(yīng)力對電阻的影響,結(jié)果表明,壓阻式壓力傳感器的輸出特性不僅受環(huán)境溫度的影響,還受制造和封裝過程中的殘余應(yīng)力的顯著影響。最后,探索了一種提高壓阻式壓力傳感器靈敏度的新方法。目標(biāo)是將膜片的類型改進為一種新類型,即引入矩形槽的四花瓣薄膜。結(jié)果表明,四花瓣膜和矩形槽可以顯著提高傳感器的靈敏度。因此,可以得出這樣的結(jié)論:四花瓣膜和引入矩形槽是壓阻式壓力傳感器研究最適合的設(shè)計之一。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP212

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 楊遂軍;康國煉;葉樹亮;;基于最小二乘支持向量機的硅壓阻式傳感器溫度補償[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2016年04期

2 張曉磊;王輝林;;壓阻式壓力傳感器的溫度補償算法研究[J];中國農(nóng)機化學(xué)報;2015年05期

3 賈令劍;常永良;;一種壓阻傳感器溫度誤差校正方法[J];儀表技術(shù);2015年03期

4 何剛;李晉川;黃學(xué)進;鄒遠文;;通用傳感器標(biāo)定軟件設(shè)計與實現(xiàn)[J];實驗科學(xué)與技術(shù);2009年03期

5 郭明威;朱家海;;壓阻式壓力傳感器溫度誤差的數(shù)字補償技術(shù)[J];儀表技術(shù)與傳感器;2008年05期

6 趙艷平;丁建寧;楊繼昌;王權(quán);薛偉;;硅壓力傳感器芯片設(shè)計分析與優(yōu)化設(shè)計[J];微納電子技術(shù);2006年09期

7 王權(quán),丁建寧,王文襄,薛偉;通用型高溫壓阻式壓力傳感器研究[J];中國機械工程;2005年20期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李源;MEMS壓阻式三維微觸覺測頭及其在納米測量機上的應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 牛松杰;MEMS壓阻式壓力傳感器技術(shù)研究[D];蘇州大學(xué);2016年

2 高艷;壓阻式壓力傳感器溫補模型的分析與標(biāo)定[D];東南大學(xué);2016年

3 徐文奎;基于壓阻式懸臂梁傳感器對細胞力學(xué)特性的研究[D];蘇州大學(xué);2016年

4 彭軍皓;壓阻式壓力傳感器自動溫度補償系統(tǒng)的研制[D];中國計量學(xué)院;2014年

本文編號：2808245