壓力傳感器結(jié)構(gòu)設計和優(yōu)化分析.pdf

1、壓力傳感器廣泛應用于工業(yè)控制、生物醫(yī)療、環(huán)境檢測、航空航天等領域，是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器。在眾多原理的壓力傳感器中，壓阻式壓力傳感器由于制造工藝簡單，具有良好的線性度，同時直接輸出電壓信號，并且簡化了傳感器與后續(xù)電路的接口問題等優(yōu)點，占據(jù)了MEMS壓力傳感器的主流市場。當一個壓力傳感器從設計到加工制作，直到最后正式投入工業(yè)實踐應用之前，為了確保加工制作出的傳感器性能符合設計要求，必須先要經(jīng)過測試、標定等一系列環(huán)節(jié)來研究分析及優(yōu)

2、化傳感器的性能。
　　傳統(tǒng)的壓力傳感器檢測方法是將壓力傳感器放置在壓力箱，通過給壓力箱設定不同的壓力值，使得整個壓力箱中的壓力滿足測試條件，利用這一方法來模擬實際壓力環(huán)境。
　　針對傳統(tǒng)檢測方法，本文首次提出了將靜電力應用于壓力傳感器的檢測環(huán)節(jié)，有效地解決了壓力傳感器傳統(tǒng)檢測及標定效率低、耗時長的缺點。本文對設計加工出的壓阻式氣壓傳感器進行測試，實驗測得本次氣壓傳感器的靈敏度為1.77mV/hPa，非線性度為1.19％，各項

3、實驗結(jié)果表明壓阻式壓力傳感器具有良好的線性、重復性和遲滯特性。同時，用靜電檢測結(jié)構(gòu)進行測試，測試結(jié)果表明，對于本結(jié)構(gòu)尺寸的氣壓傳感器，靜電檢測可以在量程110hPa～500hPa內(nèi)代替氣壓箱施加氣壓變化，測得氣壓傳感器在靜電力作用下的傳感器特性。在此基礎上，對傳感器的特性進行進一步分析，也提出了改進的方法。
　　本論文主要完成的工作分為四個部分:
　　1.針對本文提出的復合膜壓阻式傳感器結(jié)構(gòu)，進行理論建模，給出了周邊固支可動

4、電極在驅(qū)動電壓作用下靜電力的數(shù)學解析模型，并進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析。
　　2.用ANSYS有限元仿真軟件對壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)進行建模仿真，其中包括彈性復合敏感膜在外加壓力負載作用下的撓度與應力分布。同時，仿真分析了彈性復合敏感膜在靜電力作用下的撓度與應力分布，分析施加外力與靜電力之間的關系，驗證數(shù)學解析模型。
　　3.基于華潤上華MEMS加工現(xiàn)狀及中科院納米所納米加工平臺的工藝設備，提出了一條基于倒裝焊的靜電檢測氣壓傳感器工藝設