传感器与微系统
傳感器與微繫統
전감기여미계통
TRANSDUCER AND MICROSYSTEM TECHNOLOGY
2014年
1期
64-67,71
,共5页
任森%苑伟政%邓进军%孙小东
任森%苑偉政%鄧進軍%孫小東
임삼%원위정%산진군%손소동
谐振%压力传感器%静电激励%电容检测%绝缘体上硅
諧振%壓力傳感器%靜電激勵%電容檢測%絕緣體上硅
해진%압력전감기%정전격려%전용검측%절연체상규
resonance%pressure sensor%electrostatic excitation%capacitive detection%silicon on insulator(SOI)
设计了一种静电激励/电容检测的硅微机械谐振压力传感器,采用改进的侧向动平衡双端固支音叉谐振器,利用基于绝缘体上硅的加工工艺制作.为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化,在谐振器固定端设计了全新的桁架结构.针对传感器检测信号微弱和同频干扰严重的特点,在芯体和接口电路设计中采取添加屏蔽电极、降低交流驱动电压幅值、差动电容检测和高频载波调制解调方案等多项措施.同时基于该接口电路设计了开环测试系统,并在常压封装条件下对传感器进行了初步性能测试.实验结果表明:其基础谐振频率为33.886 kHz,振动品质因数为1222;测量范围为表压0～280 kPa,非线性为0.018％FS,迟滞为0.176％FS,重复性为0.213％ FS;在-20～60℃的温度范围内,谐振器的平均温度漂移为-0.037％/℃.
設計瞭一種靜電激勵/電容檢測的硅微機械諧振壓力傳感器,採用改進的側嚮動平衡雙耑固支音扠諧振器,利用基于絕緣體上硅的加工工藝製作.為瞭抑製壓力敏感膜片受壓變形時諧振器的高度變化,在諧振器固定耑設計瞭全新的桁架結構.針對傳感器檢測信號微弱和同頻榦擾嚴重的特點,在芯體和接口電路設計中採取添加屏蔽電極、降低交流驅動電壓幅值、差動電容檢測和高頻載波調製解調方案等多項措施.同時基于該接口電路設計瞭開環測試繫統,併在常壓封裝條件下對傳感器進行瞭初步性能測試.實驗結果錶明:其基礎諧振頻率為33.886 kHz,振動品質因數為1222;測量範圍為錶壓0～280 kPa,非線性為0.018％FS,遲滯為0.176％FS,重複性為0.213％ FS;在-20～60℃的溫度範圍內,諧振器的平均溫度漂移為-0.037％/℃.
설계료일충정전격려/전용검측적규미궤계해진압력전감기,채용개진적측향동평형쌍단고지음차해진기,이용기우절연체상규적가공공예제작.위료억제압력민감막편수압변형시해진기적고도변화,재해진기고정단설계료전신적항가결구.침대전감기검측신호미약화동빈간우엄중적특점,재심체화접구전로설계중채취첨가병폐전겁、강저교류구동전압폭치、차동전용검측화고빈재파조제해조방안등다항조시.동시기우해접구전로설계료개배측시계통,병재상압봉장조건하대전감기진행료초보성능측시.실험결과표명:기기출해진빈솔위33.886 kHz,진동품질인수위1222;측량범위위표압0～280 kPa,비선성위0.018％FS,지체위0.176％FS,중복성위0.213％ FS;재-20～60℃적온도범위내,해진기적평균온도표이위-0.037％/℃.
