AlN基MEMS風(fēng)速風(fēng)向集成傳感器的設(shè)計(jì).pdf

1、氣象問(wèn)題一直是人們所關(guān)注的重要問(wèn)題，氣象參數(shù)主要包括氣溫，氣壓，濕度，水汽通量，風(fēng)向風(fēng)速等，其中風(fēng)速風(fēng)向是氣象資料中至關(guān)重要的部分，風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量在環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)和控制等方面都有著廣泛的應(yīng)用。隨著MEMS技術(shù)迅速發(fā)展，熱流量風(fēng)速風(fēng)向傳感器也隨之有了新的突破和發(fā)展。熱流量傳感器體積小、成本低，具有很多傳統(tǒng)流體測(cè)量裝置不具備的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前流體測(cè)量的發(fā)展方向之一。
　　本文采用MEMS技術(shù)設(shè)計(jì)和制作了一種基于AIN基熱隔離四陣

2、列熱流量風(fēng)速風(fēng)向傳感器。本文研究的主要內(nèi)容有:
　　1.在厚度為0.2mm的AIN基片上通過(guò)光刻工藝和激光微加工工藝實(shí)現(xiàn)二維微結(jié)構(gòu)風(fēng)速風(fēng)向傳感器制備。傳感器由中間加熱器、四個(gè)溫度探測(cè)器和一個(gè)溫度傳感器組成，四個(gè)溫度探測(cè)器之間通過(guò)激光微加工刻蝕8個(gè)熱隔離通孔減少熱傳導(dǎo)損失，提高有效熱流量交換。
　　2.通過(guò)對(duì)AlN基熱隔離四陣列熱流量風(fēng)速風(fēng)向傳感器的ANSYS仿真及性能測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性及工藝的可行性。分析得出采用熱隔離

3、可有效提高四個(gè)探測(cè)器的靈敏度，降低加熱電極的功耗和熱傳導(dǎo)損失，減小了傳感器設(shè)計(jì)尺寸，提高了設(shè)計(jì)的集成度。
　　3.為使傳感器輸出電阻變化成為更加易于測(cè)量的電信號(hào)，設(shè)計(jì)了信號(hào)變送電路，并對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試，完成了傳感器的性能指標(biāo)測(cè)試及標(biāo)定。
　　4.對(duì)系統(tǒng)測(cè)量的風(fēng)速、風(fēng)向進(jìn)行誤差分析與處理。進(jìn)一步驗(yàn)證傳感器設(shè)計(jì)的合理性以及工藝的可行性。
　　所設(shè)計(jì)的傳感器具有體積小、功耗低、便于集成等特點(diǎn)，可應(yīng)用于各種便攜式流量計(jì)及復(fù)雜環(huán)境