硅諧振式壓力傳感器的研究

諧振式傳感器具有穩(wěn)定性好，精度高、與微機(jī)接口方便等特點(diǎn)而倍受重視。我們采用微機(jī)械加工技術(shù)研制了微諧振器和諧振式壓力傳感器。其特點(diǎn)是用單晶硅梁做諧振器、梁厚僅數(shù)微米，用靜電激勵(lì)。其振動(dòng)頻率取決于器件設(shè)計(jì)、材料性能和梁的軸向應(yīng)力，并受外界壓力調(diào)制。研究工作包括器件設(shè)計(jì)；激振與拾振技術(shù)；關(guān)鍵工藝包括硅健合，薄梁制備技術(shù)和封裝技術(shù)，并對(duì)樣品進(jìn)行了分析測(cè)試 。研究表明，用兩端固支梁理論分析微諧振梁作為一階近似是可行的。單晶梁的工藝難度大，但工藝上仍可行。傳感器固有頻率穩(wěn)定；一般在一百千赫以上，空氣中品質(zhì)因數(shù)達(dá)數(shù)百；靈敏度高，當(dāng)壓力電O升到O·1MPa時(shí)，頻移達(dá)十幾千赫，是一種有前途的新型傳感器。 2100433B

簡介

利用諧振元件把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)的壓力傳感器。它是諧振式傳感器的重要應(yīng)用方面，主要有振弦式壓力傳感器（見振弦式傳感器）、振筒式壓力傳感器（見振筒式傳感器）、振膜式壓力傳感器（見振膜式傳感器）和石英晶體諧振式壓力傳感器（見石英晶體諧振式傳感器）。

為進(jìn)一步改善聲表面波無線壓力傳感器準(zhǔn)確度、量程和溫度穩(wěn)定性等性能，利用石英基片上表面橫向模式壓力靈敏度高，諧振器加載Q值高和插損低的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)用于智能輪胎的高準(zhǔn)確度諧振式壓力傳感器。采用分布間隙打嗝結(jié)構(gòu)，解決表面橫向模式諧振器電學(xué)特性受工藝誤差影響大這個(gè)制約表面橫向模式壓力傳感器實(shí)用化的關(guān)鍵問題。采用頂針- - 懸臂梁結(jié)構(gòu)提高傳感器靈敏度和量程。通過選擇零溫度系數(shù)切向、差動(dòng)補(bǔ)償和優(yōu)化傳感器結(jié)構(gòu)三種措施解決由于傳感器封裝的彈性體材料與石英的熱膨脹系數(shù)不同造成預(yù)應(yīng)力變化而引起的頻率變化，實(shí)現(xiàn)-40℃-150℃寬溫度范圍內(nèi)的溫度漂移補(bǔ)償。 2100433B