陣列式MEMS壓阻智能壓力傳感器系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著壓力傳感器技術(shù)的發(fā)展，市場對MEMS(微電子機械系統(tǒng))壓阻式壓力傳感器提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)單一量程的壓阻式壓力傳感器存在著大量程傳感器靈敏度低、小量程線性度差，遲滯重復(fù)性誤差明顯的缺點。陣列式多量程壓力傳感器測量結(jié)構(gòu)為解決上述問題開辟了一條新思路。為此，本文設(shè)計與實現(xiàn)了一套陣列式MEMS壓阻智能壓力傳感器系統(tǒng)。
　　本文提出了一種由兩組大小量程分別為100kPa和50kPa的四個壓力傳感器構(gòu)成的陣列式MEMS壓力傳感結(jié)構(gòu)

2、，并對該陣列傳感結(jié)構(gòu)參數(shù)進行詳細的理論計算與有限元優(yōu)化仿真。同時結(jié)合有限元仿真的應(yīng)力分布結(jié)果，通過靈敏度和信噪比理論分析確定陣列式MEMS壓力傳感器的尺寸和材料特性參數(shù)。隨之按照確定的具體參數(shù)完成傳感器與測試結(jié)構(gòu)版圖設(shè)計，并根據(jù)所提出的制作工藝流程完成陣列式壓力傳感芯片的加工與封裝，最后對包含基本參數(shù)信息的測試結(jié)構(gòu)進行了測量與分析。在完成陣列式MEMS壓阻壓力傳感器設(shè)計和制備的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種壓力傳感信號智能采集和處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)以s

3、3c2440微處理器作為信號采集與數(shù)據(jù)處理的硬件核心部件，結(jié)合基于遺傳算法改進的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與最小二乘法對對陣列式壓力傳感器測量信號進行溫度漂移補償和遲滯誤差補償，并通過以太網(wǎng)技術(shù)與Qt/Embedded編寫的人機交互圖形界面的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對近/遠端現(xiàn)場的溫度與壓力信號進行定時高精度采集，數(shù)字信號實時處理、儲存、顯示與傳輸?shù)墓δ堋?br>　　實驗標定和測試驗證結(jié)果表明，在-20℃～20℃溫度范圍內(nèi)，陣列式壓力傳感器在0～50kPa范圍內(nèi)