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容膜式压力传感器的研究和应用

传感器技术 1993年第1期12卷 18-20页

作者：冯先水朱云余华付建华河南省地震局

介绍一种研制成功的容膜式压力传感器。该传感器具有高的精度,高的灵敏度,性能稳定,抗干扰能力强,用途广泛。

关键词：电容换能器弹性膜片压电传感器

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MEMS高温压力传感器若干关键技术的研究

MEMS高温压力传感器若干关键技术的研究

作者：颜鹰华中科技大学

学位级别：硕士

本文对一种新型MEMS 高温压力传感器进行了研究,该压力传感器以硅片为弹性片,敏感材料为Ni-Cr 合金,是利用溅射合金薄膜压力敏感元件和先进的加工工艺制作而成。这种压力传感器克服了压阻型压力传感器不能在高温下工作的缺点和传统的溅... 详细信息

本文对一种新型MEMS 高温压力传感器进行了研究,该压力传感器以硅片为弹性片,敏感材料为Ni-Cr 合金,是利用溅射合金薄膜压力敏感元件和先进的加工工艺制作而成。这种压力传感器克服了压阻型压力传感器不能在高温下工作的缺点和传统的溅射薄膜压力传感器尺寸大的缺点,工艺过程简单,工艺周期短,工艺成本相对较低,体积小、重量轻、耐高温,特别适用于对流体介质的测量,是油田生产下井压力传感器的理想选择。本文的主要内容包括: (1)详细阐述应变电阻转换和溅射压力传感器的原理,对溅射式的敏感元件和变换电路作了简要的分析;(2)对压力传感器芯片应变模拟分析。详细介绍了弹性膜近似模型的应变模拟,传感器的几何尺寸、工作温度等对传感器的输出产生的影响。确定了敏感电阻的最佳布置区域,提高了传感器的灵敏度;(3)对压力传感器芯片的设计。在理论分析的基础上,详细介绍了每个参数的设计过程,对此传感器芯片的膜片尺寸、电阻条和版图进行了设计;(4)对传感器的工艺设计和试制的研究。根据实际工艺条件和实践经验,详细地分析完整的制造工艺方案,对关键工艺—各向异性腐蚀硅杯、镀膜工艺进行深入的研究,特别是用溅射金属铬膜作为掩模的各向异性腐蚀的研究,同时采用先进的加工工艺进行了传感器芯片的初步制作,对芯片形貌作了分析。最后,对全文进行了总结,并对所设计的压力传感器提出了展望。

关键词： MEMS 压力传感器弹性膜片各向异性腐蚀有限元

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热声斯特林发动机起消振特性实验研究

热声斯特林发动机起消振特性实验研究

作者：毛长松浙江大学

学位级别：硕士

热声热机由于具有完全无运动部件、可实现长寿命运转、可利用低品位能源以及对环境友好等优点，越来越受到人们的重视。在模拟计算的基础上，本课题组研制了一台热声斯特林型发动机。鉴于热声起振和消振过程对于低品位热能的利用来说非... 详细信息

热声热机由于具有完全无运动部件、可实现长寿命运转、可利用低品位能源以及对环境友好等优点，越来越受到人们的重视。在模拟计算的基础上，本课题组研制了一台热声斯特林型发动机。鉴于热声起振和消振过程对于低品位热能的利用来说非常重要，本文着重就起振和消振过程中的温度和压力特性等开展了以下几方面的工作：1．在前人部分搭建工作的基础上，完成和改进实验台的建设工作，并实现了实验台的成功运转。进而，对所搭建的热声斯特林型发动机的基本性能进行初步实验研究。具体研究内容将主要包括发动机的压比特性、起振和消振特性和频率特性等，便于掌握该发动机的基本性能，为明确下一步研究工作的方向和重点打下基础;2．对热声系统起振和消振行为和过程进行深入细致的研究，在分析热声滞后回路的影响因素和滞后回路的形成过程的基础上，着重考察了加热功率和充气压力对热声起振和消振特性的影响，指出了热声起振和消振过程中的发生滞后回路的条件，为理解热声系统的起振和消振行为提供了有益的参考;3．考察了结构参数对热声系统起振和消振特性的影响，并通过改变该热声发动机的谐振管长度和膜片的安装位置等结构参数来研究了热声系统的起振和消振特性。还研究了热声环路中弹性膜的安装位置对热声系统性能的影响，试验结果表明，在某些条件下，膜片位置对系统压比性能的提高是有益处的。

关键词：热声发动机起振消振弹性膜片

基于光纤光栅的煤矿瓦斯压力测量的关键技术研究

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基于光纤光栅的煤矿瓦斯压力测量的关键技术研究

作者：郑艳河南理工大学

学位级别：硕士

瓦斯是我国煤矿安全生产的最大威胁,是造成瓦斯突出、瓦斯爆炸的重要原因,做好井下特定区域的瓦斯监测是保证生产安全的重要举措。本文拟采用具有本质安全、防爆、抗电磁干扰、耐腐蚀、可分布式测量等突出特点的光纤布拉格光栅(Fiber Br... 详细信息

瓦斯是我国煤矿安全生产的最大威胁,是造成瓦斯突出、瓦斯爆炸的重要原因,做好井下特定区域的瓦斯监测是保证生产安全的重要举措。本文拟采用具有本质安全、防爆、抗电磁干扰、耐腐蚀、可分布式测量等突出特点的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating)压力传感器,以实现煤矿井下高灵敏度分布式测压和瓦斯压力突出预测、预警的目标,对相关理论及关键实现技术进行了研究,其主要研究工作如下:第一,针对传统煤壁瓦斯压力测量精度低、安全性差等问题,提出了一种适用于煤层瓦斯压力分布测量的基于金属弹性膜片的FBG压力传感器封装方法,其压力的测量范围为00MPa,以满足线性度、灵敏度、稳定性的要求。第二,针对煤层瓦斯压力的应用需求和设计目标,基于煤矿工作环境采用理论分析以及ANSYS仿真分析并通过实验标定完成压力传感器的优化设计。并通过采用膜片与腔体整体加工的方案可以有效地避免安装误差和迟滞误差,进而完成FBG压力传感器的研制工作。第三,针对FBG压力传感器存在的温度-应力交叉敏感问题,研究了温补解决方案,并对该传感器分别进行压力实验标定和温度影响实验标定,实验结果表明FBG压力传感器的温度灵敏度系数为27pm/MPa,温补后的压力灵敏度系数为251.88 pm/MPa。并根据《压力传感器鉴定规程》对压力传感器的各项误差进行分析。第四,针对生产过程中煤矿瓦斯压力分布式动态测量及煤层稳定性实时预测的要求,构建了基于光纤传感技术的分布阵列式测量体系方案,可实时对作业区域进行高效监测和预测。结果表明该测量系统并具有较好的线性度、稳定性,能够满足0.01MPa的测压精度的要求。

关键词：瓦斯瓦斯压力光纤光栅压力传感器弹性膜片

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光纤光栅压力传感技术

光纤光栅压力传感技术

作者：蔡安武汉邮电科学研究院

学位级别：硕士

光纤光栅是近年来发展最迅速的无源光器件之一,因其具有电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、尺寸小巧、重量轻等特点,被广泛应用于传感领域,对应力、温度、压力等外界量进行精确的测量,并成为光纤传感领域的一个研究热点。本文首先简要地阐述... 详细信息

光纤光栅是近年来发展最迅速的无源光器件之一,因其具有电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、尺寸小巧、重量轻等特点,被广泛应用于传感领域,对应力、温度、压力等外界量进行精确的测量,并成为光纤传感领域的一个研究热点。本文首先简要地阐述光纤光栅传感技术的背景以及光纤光栅传感技术的特点,总结国内外压力传感技术研究进展;利用耦合模理论分析了光在光纤布拉格光栅中的传播规律,推导出光栅布拉格方程;系统介绍了光纤光栅制作方法的相关理论。分析了光纤光栅的温度、应变以及压力传感机理,推导出光纤光栅的应变灵敏度、温度灵敏度以及压力灵敏度。其次,研究了光纤光栅传感中的两个关键问题,即解决交叉敏感问题和提高灵敏度。分析了光纤光栅交叉敏感问题,详细讨论了实现国内外光纤光栅同时测量温度和应变的多种方案,提出一种被动温度补偿结构减小温度的影响;通过基于弹性力学原理的理论推导,得到周边固支圆形平面弹性膜片的压力传感原理经典公式,在此基础上分析了光纤光栅与周边固支圆形平面弹性膜片连接受力情况,推导出本方案的压力响应灵敏度。最后,对光纤光栅压力传感器样品进行了温度和应变传感性能测试。实验结果表明,本课题中温度去敏设计可以解决温度压力交叉敏感问题,实现对压力的精确测量,并使传感器具有良好的分辨率、线性度、准确度。同时,结果表明通过调整膜片的参数,如几何尺寸,可以使该结构压力传感器满足不同的测量范围和响应度。

关键词：光纤布拉格光栅(FBG) 压力传感弹性膜片温度补偿

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ACF结构对射频互连性能的影响分析

电子工艺技术 2019年第6期40卷 311-313,327页

作者：吕英飞肖晖中国电子科技集团公司第二十九研究所

利用一种内嵌金属丝的各向异性弹性导电膜片对微波模块和测试板进行临时性垂直互连,实现微波模块的高效率、无损伤测试。利用HFSS17.0对膜片结构进行建模仿真,分析膜片的结构参数变化(金属丝间距、金属丝截面边长、金属丝倾斜角度和膜... 详细信息

利用一种内嵌金属丝的各向异性弹性导电膜片对微波模块和测试板进行临时性垂直互连,实现微波模块的高效率、无损伤测试。利用HFSS17.0对膜片结构进行建模仿真,分析膜片的结构参数变化(金属丝间距、金属丝截面边长、金属丝倾斜角度和膜片厚度等)对互连结构射频传输性能的影响,得到了应用环境下膜片结构参数的最优值。

关键词：微波测试垂直互连弹性膜片 HFSS仿真