一、微桥式传感器在微小气体流量测量中的应用(论文文献综述)
林振钰[1](2021)在《薄膜热电偶的制备及其性能研究》文中指出在现代化高新技术蓬勃发展的大背景下,第四代火工品——MEMS火工品取得了长足的发展,对火工品发火温度的动态测量有了新的要求。发火温度是火工品工作性能的重要指标,对其进行测试、确定发火点对火工品的改进与应用至关重要。针对微小型火工品发火温度动态测试问题,本文以高温薄膜热电偶为基础,经过参数优化与仿真验证,设计了一种具有高温稳定性和较快动态响应的微小型温度传感器,主要的研究内容包括以下三个方面:(1)对薄膜热电偶的制备工艺及性能进行了探索,探讨了薄膜的制备材料,重点开展了Pt-Rh10/Pt型薄膜热电偶的制备及其性能研究,通过丝网印刷技术,在Al2O3陶瓷基底上制备了偶结尺寸≯1mm且厚度为6μm的Pt-Rh10/Pt型薄膜热电偶。对制备好的传感器样品进行了形态与性能评估实验,其导通性与附着性等性能均满足设计要求。用直径为0.3mm的Pt Rh丝、Pt丝作为补偿导线对焊接法、键合法、耐高温无机胶连接法等引线连接方式进行了详细探讨。(2)搭建了薄膜热电偶静态测试平台,分别用便携式温度检定炉和卧式高温检定炉完成了Pt-Rh10/Pt薄膜热电偶在50~600℃和650~1500℃的静态标定。克服了静态标定试验中1500℃高温环境下薄膜热电偶与延长线的连接问题,达到在1500℃下能有效测温的技术指标。通过对实验数据的拟合分析,得到薄膜热电偶的塞贝克系数约为10.70μV/℃,其输出电势-温度曲线与标准S型热电偶基本一致。(3)通过搭建微小尺寸薄膜热电偶温度传感器的动态测试平台,应用脉冲激光法对Pt-Rh10/Pt薄膜热电偶的动态响应进行了测试与研究,建立了其动态数学模型,对其时间常数进行了分析。实验结果表明,所制备的Pt-Rh10/Pt薄膜热电偶的时间常数约为535μs,具有快速响应的特性和高精度测试的特点,满足快速测温的需要,为火工品发火温度的测试奠定了基础。
张琛琛[2](2021)在《高吸收热导通MEMS热电堆红外探测器技术研究》文中研究指明红外探测技术在军事和民用领域中有着广泛而重要的应用。在COVID-19新型冠状病毒疫情中,面对以MEMS热电堆红外探测器为核心器件的测温设备在传感器精度、产品稳定性、工艺一致性、工艺制备能力等方面所遇到的瓶颈,以及国内红外探测器研究起步晚的现状,本文继续深入研究了MEMS热电堆红外探测器,以提高我国在MEMS热电堆探测器领域的研发水平。本文通过对比多种测温探测器的结构与原理,进一步阐述了非接触式MEMS热电堆红外探测器可以室温工作下,成本低、无需斩波、无需外加偏置电压、输出电路简单等优点,明确了研究MEMS热电堆红外探测器的关键结构、工艺设计,以及对疫情防控的重要作用。具体研究如下:本文先设计了一种热导通膜结构的MEMS热电堆红外探测器,主要特点是:探测器采用双层热偶堆叠结构以提高器件的占空比;探测器设计了热导通结构,通过热导通结构的设计将低热导-电绝缘氮化硅材料直接引入热端,降低热传递的中间过程。经COMSOL仿真验证,相比原基本探测器结构,基于热导通膜结构的MEMS热电堆红外探测器仿真温度提升0.11℃,温度利用率提高23.9%;仿真输出电压提升1.67℃,输出性能提高22.57%。随后,基于热导通MEMS热电堆红外探测器研发中涉及的工艺,进行了整体工艺流程的设计、整合与优化,形成一套完成的工艺流程方案,通过L-edit版图绘制软件完成本次流片所需的光刻版图的绘制工作。同时依托中科院微电子研究所0.35μm CMOS工艺研发平台完成流片,采用常规TO46形式对芯片封装。接着,对研发的热导通MEMS热电堆红外探测器进行性能参数测试,针对传统黑体测试探测器响应时间测试存在的问题,提出基于脉冲激光的响应时间测试方案,测试结果表明采用脉冲激光测试热导通MEMS热电堆红外探测器的响应时间可以很好地避免由于斩波器而引入的时间误差。最后,从红外吸收层角度入手,基于等离子体再聚合技术,设计加工了一种与CMOS工艺兼容的宽光谱高吸收纳米森林结构,并利用FDTD对此结构进行光谱仿真,最后将此纳米森林结构作为一个额外的吸收体原位集成到所研发的热导通MEMS热电堆红外探测器上,使得探测器性能进一步提升。通过以上新材料的引进与新结构的设计,高吸收-热导通膜结构的MEMS热电堆红外探测器电压输出性能较原探测器提高20%以上,特别地,在体温段平均提高23%。
王铮[3](2021)在《摩擦电式气动浮子流量传感器机理分析与试验研究》文中指出流量检测与压力检测、温度检测并列为工业生产过程中的三大检测。其中,流量检测作为能源计量的重要组成部分,在工农业生产、人民生活、军事国防和科学研究等领域均有广泛的应用。为了解决传统流量传感器主要依靠电源或化学电池供电导致的系统布线复杂、使用寿命有限、成本高等问题,本文基于摩擦起电与静电感应耦合原理,结合流体力学相关理论,提出了一种摩擦电式气动浮子流量传感器的设计方法,并根据实际应用需求设计了两种摩擦电式浮子流量传感器。主要研究内容如下:论文首先介绍了摩擦纳米发电机的基本工作原理,揭示了其产生电能的内在物理机制。然后选取单电极式摩擦纳米发电机为研究对象,分析了单电极式摩擦纳米发电机的电输出性能规律。进一步地,研究了浮子流量传感器的流量检测实现机理,并形成了摩擦电式浮子流量传感器的设计理论。最后分析了摩擦电式浮子流量传感器输出开路电压随流量的变化规律,阐明了摩擦电式浮子流量传感器的检测原理。建立了单电极式摩擦传感单元仿真模型,并通过COMSOL Multiphysics软件分析了摩擦传感单元间纵向分离距离和水平滑动距离下的电压输出规律,为摩擦电式流量传感器的设计提供了研究基础。随后开展了三角电极型摩擦传感单元和磁翻板型摩擦传感单元的仿真分析,分别研究了浮子位置变化和磁滚柱翻转状态对摩擦传感单元电势分布规律的影响,为后续原理样机的设计提供支撑。结合理论研究和仿真分析的结果,开展了摩擦电式浮子流量传感器的结构设计。先后设计了可用于气动流量监测的三角电极型摩擦电式传感器和气液两用的多功能磁翻板型摩擦电式传感器。随后分别开展了两种摩擦电式传感器原理样机的加工制作,确定了原理样机的具体结构和尺寸,并初步测试了摩擦传感单元间输出开路电压随其重叠面积变化的关系,为摩擦电式流量传感器的实验研究提供指导和借鉴。搭建了实验测试系统,开展了流量、气压、液位等不同工况下输出性能的实验研究,确定了两种摩擦电式传感器的检测范围、线性度以及最小分辨率。进一步地,对摩擦电式传感器进行功能展示,通过与商用流量/液位传感器的性能对比对摩擦电式传感器的准确性和稳定性进行了评估。本课题通过理论分析、仿真模拟和实验研究等手段系统研究了摩擦电式浮子流量传感器的输出特性,该研究可为促进摩擦电式传感器面向流体工程内的实际应用提供借鉴和参考。
肖世瑾[4](2021)在《MEMS热式质量流量传感器研制》文中研究表明流量传感器作为测量流量的关键器件,在工业生产、航空航天、汽车电子和医疗健康等领域都发挥着至关重要的作用。流量传感器根据测量原理的不同可以分为多种类型,其中热式流量传感器因为结构简单、测量灵敏度高、功耗低、可以测量流体的质量流量等优势,受到了科研人员的广泛关注。随着MEMS工艺的不断成熟,以MEMS工艺为基础的热式流量传感器因为尺寸小、功耗低、精度高等优势逐渐应用到各行各业。本文设计并制作了一款基于MEMS工艺的低功耗、高灵敏度的热式质量流量传感器,并对传感器的特性进行了测试和分析。本文以基于热电堆结构的热式质量流量传感器为研究对象,对一种基于MEMS工艺的热式质量流量传感器在仿真、设计、工艺开发、封装等过程中遇到的问题进行了详细的研究和分析。首先,分析并总结了热式质量流量传感器工作时涉及到的热学和流体力学方面的理论知识,以及热电堆的结构和材料选择;然后,利用COMSOL多物理场仿真软件,对基于热电堆结构的热式质量流量传感器进行了电场、热场和流体场的多物理场有限元仿真,了解各个参数对传感器性能的影响;最后,依据仿真结果,采用MEMS工艺加工制作了传感器芯片,并搭建实验平台对传感器的性能进行了测试。测试结果显示所设计的MEMS热式质量流量传感器具有功耗低(13.56mW)、归一化灵敏度高(4.905mV/sccm/mW)、尺寸小(1mm × 3mm)等优势,可以应用于航空航天、汽车电子、医疗健康等对流量传感器要求较高的领域。
刘佳欣[5](2021)在《热式气体质量微流量计研发》文中研究指明热式气体质量流量计是当今的研究热点,包括热线风速仪,热分布式气体质量流量计,插入式气体质量流量计等。在测量应用方面,热分布气体质量流量计主要用于测量低速微小流量。插入式气体质量流量计偏向于测量中高流速气体体积流量,适合于大中型管道气体流量测量。目前,市面上能用于测量腐蚀性气体、毒气等核工业、特殊化工行业所需气体的热式气体质量流量计都是上世纪70-80年代的产物,其测量精度大(5%),进入市场经济后,由于此类流量计需求小,适用面窄的因素,其研制进展长期处于空白。本论文研究就是基于上述现状开展的,目的是设计一款可用于对微流量腐蚀/毒性气体测量的高精度热式气体质量微流量计。确定设计目标后,针对热式气体质量流量计传感器测量经过方案对比和功能需求考量,确定传感器测量管测量方案为非接触管段式热分布型测量,遵循此测量方案设计选型设计传感器测量管。使用STM32L072LZT单片机为主控芯片,基于功能模块化设计思想,设计信号放大模块、电压恒流源模块、数据显示通信等模块电路,器件选型上为提升测量精度选择高精度器件。论文采取分时程序结构,功能模块划分在不同的时间间段内,降低了程序模块间的耦合性,方便对各个功能子模块管理升级和系统维护。上述工作完成后,设计了实验平台对流量计性能进行了调试实验,检测了设计的测量精度,通过对测量数据的分析和线性拟合,最终的测量精度符合设计预期,同时实验结果显示本课题研发设计的热式气体质量微流量计的测量精度达到了设定的3%同时测量量程满足0.5L/h-10L/h。
熊伟[6](2020)在《恒温差型热式气体质量流量变送器研制》文中研究表明热式质量流量计可以直接测量出被测气体的质量流量,可测流量范围比较大,广泛应用于化工和发电等领域。针对核电站空调通风系统等的通风流量测量问题,由于其工作条件较为恶劣且设计流量范围较大,因而对热式质量流量计的设计提出了较高的要求。设计了基于恒温差原理的热式质量流量计的硬件电路,包括电源电路、信号调理电路和信号处理与输出电路,其中,信号调理电路通过惠斯通电桥和负反馈控制电路维持传感器探头之间的恒定温差。针对引线电阻对测量结果的影响,通过理论分析得到引线电阻补偿电路的原理,并设计了引线电阻补偿电路。针对仪表的测量范围较小的问题,基于LT1510恒流驱动芯片实现控制电压到输出电流的转换,替换了传统电路中的三极管,有效地提高了仪表的量程比。对加热电流原始数据进行了幅值域和频域分析,结果表明:加热电流值近似符合高斯分布,且噪声信号频域分布较广。因此,使用4阶巴特沃斯低通滤波器对加热电流进行滤波,提高了测量结果的重复性。针对加热电流和被测流速的非线性关系,基于最小二乘法准则进行分段6阶多项式拟合,以获得最小误差平方和下的仪表特性曲线,提高了仪表的测量精度。利用二维回归方程构建出拟合流速、气体温度和实际流速之间的函数关系,从而消除气体温度变化所造成的测量误差。基于模块化设计思想设计各个子模块的程序,包括主监控程序、信号采样模块、流量计算模块、中断模块、脉冲输出模块、上位机通讯模块、液晶显示模块和初始化模块等,各子模块间互相配合,实现了从信号采样、流量计算到结果输出的完整流程。为验证设计电路和算法的有效性,进行了气体流量标定实验和气体温度补偿实验。实验结果表明,在气体温度不变时研制的恒温差型热式质量流量计测量结果满足1级精度要求,仪表的最大可测流量达到了60m3/h,量程比达到了60:1,有效地拓宽了热式质量流量计的测量范围。被测气体温度在20~60℃范围内变化时,温度补偿算法有效地消除了气体温度变化带来的影响,仪表测量结果满足1.5级精度要求。
杨琰[7](2019)在《片上差分结构薄膜磁电传感器的研究》文中研究指明磁电传感器具有灵敏度和分辨率高、响应频带宽、功耗小等特点,在微弱磁场探测、医学成像、微波通讯等领域具有广阔的应用前景。然而,由于磁电传感器的核心部分-压电材料易受外部温度影响,导致器件产生噪声电压,影响传感器的灵敏度和分辨率,因此,抑制外部热噪声对提高器件在复杂环境中的磁电响应性能具有重要意义。针对上述问题,本文拟充分发挥薄膜复合材料相对于块体复合材料在结构、工艺上的优势,设计和制备适合于阵列化的片上差分结构薄膜磁电传感器,实现对外部热噪声的有效抑制。首先,采用Pb(Zr,Ti)O3(PZT)和FeCoSiB分别作为压电层和磁致伸缩层材料,设计了一种抗外部噪声能力强、工艺兼容性好的微桥型薄膜磁电传感器,敏感元由磁电单元和差分参考单元构成。通过COMSOL仿真计算,分析相同温度变化情况下,磁电单元和差分参考单元的热响应电压的变化,并根据仿真结果筛选出热物理性能与FeCoSiB差异性小的非磁性材料,与PZT共同构成热噪声抑制作用最优的差分参考单元。其次,利用材料的自模板效应,采用脉冲激光沉积(PLD)和溶胶凝胶(Sol-gel)交替生长的方法,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了均匀致密的PZT薄膜(1.2μm)。测试结果表明,PZT薄膜的压电系数约为90pm/V,漏电流密度小于10-5A/cm2,比单独PLD或Sol-gel法制备的薄膜有更高的致密度和更小的漏电流。同时,采用磁控溅射制备了FeCoSiB薄膜,通过对FeCoSiB薄膜进行磁退火,降低了薄膜的矫顽力,得到了磁学性能优良的FeCoSiB薄膜。最后,采用MEMS工艺制备了稳定性良好的微桥型薄膜磁电传感器,并在同一衬底上制备PZT/Al组成的差分参考单元,与PZT/FeCoSiB磁电单元构成片上差分结构。并搭建基于LabVIEW软件的磁电测试平台,对片上差分结构薄膜传感器的磁电性能和热噪声抑制效果进行了测试和分析。测试结果表明,磁电单元的最佳偏置磁场为6.29Oe,谐振频率为3810Hz,磁电电压系数约为3.98V/cm?Oe。通过远红外源引入热噪声的情况下,差分结构薄膜磁电传感器的磁场最小探测限度为35nT,与非差分结构(最小探测限度62nT)相比降低了43%,这种片上差分结构对薄膜磁电传感器热噪声的抑制具有显着效果,为高性能薄膜磁电传感器的设计与制备,提供了可行的方案和技术路径。
邹志秋[8](2019)在《微桥结构薄膜磁电传感器阵列化设计与制备》文中提出薄膜磁电传感器具有功耗低、体积小、易集成等优点,在微弱磁场探测等诸多领域表现出良好的应用前景。传统的单元薄膜磁电传感器在谐振频率处检测限度虽然已经达到飞特(fTesla)量级,但响应带宽非常窄,而在非谐振频率处,其输出响应会急剧下降,这些因素限制了薄膜磁电传感器的实用化。针对以上现状,本文设计和制备了微桥结构的薄膜磁电传感器阵列,将多个相同的微桥磁电单元串联以提升非谐振频率处的输出响应,将多个不同结构参数的微桥磁电单元并联以拓宽谐振频率处的响应带宽。首先,本文采用Pb(Zr,Ti)O3(PZT)和FeCoSiB分别作为压电层和磁致伸缩层材料,设计了一种抗外部噪声能力强、工艺兼容性好、适于集成化与阵列化的微桥结构薄膜磁电传感器,并通过有限元仿真探究了微桥结构参数对器件响应电压和谐振频率的影响。其次,采用溶胶凝胶法(Sol-gel)和磁控溅射法,分别制备了厚度1μm的PZT薄膜和FeCoSiB薄膜。表征结果表明,薄膜具有良好的微观结构、电学性能及磁性能。在此基础上,通过对刻蚀和绝缘层制备等关键微电子工艺步骤的优化,在同一基片上制备了多个微桥结构参数不同的薄膜磁电单元,然后将磁电单元串联和并联,形成阵列化的薄膜磁电传感器。最后,对单元和阵列化的微桥结构薄膜磁电传感器进行了性能测试。结果表明,单个磁电单元的谐振频率为7900Hz,检测限度为28nT,谐振频率下的最大磁电响应系数为16.87V/cm·Oe。将三个相同的磁电单元串联后,在非谐振频率处的灵敏度明显提高,是单个单元的1.65倍。同时,在不改变压电和磁致伸缩层结构的情况下,通过对微桥结构的衬底参数进行调节,实现了不同磁电单元谐振峰间距的高精度控制。将谐振峰经过调控的两个磁电单元并联后,响应带宽拓宽到原来的2倍。该研究为后续薄膜磁电传感器的更大规模集成化与阵列化提供了可行的方案和技术路径。
韩东[9](2018)在《基于微桥谐振器感温机理的薄膜热电变换器制作工艺研究》文中提出热电变换器是国家交流电压(流)量值传递中的基准计量器具,担负着我国交流电压(流)与国际上交流电压(流)基准或标准值的比对工作。高计量精度交流电压、电流基准还是交流功率和电能测量的基础,因此具有重要的研究意义。针对目前热电堆测温输出阻抗较大,加热电阻产生的部分热量经导热性良好的热偶向衬底传导等问题,本课题提出了一种新型的测温方式—利用微桥谐振器谐振频率对轴向热应力的高度敏感特性测量加热电阻的温度。加热电阻温度升高后辐射的热量使得微桥的平均温度上升,轴向压应力增加(或轴向拉应力减小),谐振频率减小,通过测量微桥谐振频率的变化获得加热电阻的温度信息。论文主要完成了基于电热激励-压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器和基于静电激励-电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器的制作工艺。重点研究了PECVD电极和匀气盘结构对氮化硅薄膜性能的影响,制备了一种残余应力较小的氮化硅薄膜,用作加热电阻的钝化膜。优化了干法刻蚀工艺参数,提高横向刻蚀和纵向刻蚀的速率比,实现静电激励-电容检测微桥谐振器的正面释放,从而简化了器件结构。研究了金-非晶硅键合工艺,用于加热电阻芯片与桥谐振器芯片的键合工艺。最终研制出两种新型的谐振式薄膜热电变换器。测试了基于电热激励-压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器的谐振特性和热电转换误差,100Hz10KHz范围内热电转换误差小于5.4ppm。
厉森[10](2016)在《微型气体流量传感器关键工艺研究》文中研究指明气体流量一直是生产和科研领域重要的测量参数,气体流量测量仪表在汽车、发电、冶金、航空航天、微电子制造、医疗等领域广泛使用。微型气体流量传感器尺寸小、功耗低,可以精确测量流速,其发展受到越来越多的关注。其中基于热学原理的热温差型气体流量传感器应用更加广泛。本文首先研究了热温差型气体流量传感器四种温度检测元件的工作原理及其制作工艺。对热电阻接入惠斯顿电桥进行温差检测的工作原理作了说明,针对铂电阻难以通过湿法腐蚀制作的问题,实现了铂电阻的剥离;研究了重掺杂多晶硅电阻的制作工艺;研究了热电堆制作工艺,提出了制作热电堆工艺中应注意的几个关键问题,使用铝和多晶硅成功制作了热电堆;介绍了微桥谐振梁的测温原理,使用ICP刻蚀工艺进行正面释放,通过硅的纵向和横向刻蚀,最终成功制作了谐振梁。选用镍铬硅作为气体流量传感器加热元件的材料,介绍了薄膜电阻温度系数的调整方法,采用磁控溅射、光刻、腐蚀等工艺制作了不同厚度的镍铬硅电阻,测量其电阻温度系数,之后在不同温度下进行热退火后,再次测量其电阻温度系数,得到了低电阻温度系数镍铬硅电阻的淀积和退火工艺。考虑不同腐蚀液对部分元件材料的腐蚀性,对流片过程中湿法腐蚀工艺的进行了优化设计,完成了热膜式与谐振式气体流量传感器芯片的制作。研究了流片过程中的几项关键工艺:(1)通过厚度计算对分别具有压、张应力的二氧化硅和氮化硅薄膜进行应力匹配,制备了双层复合绝缘薄膜;(2)研究了LPCVD氮化硅和PECVD氮化硅的ICP干法刻蚀工艺;(3)针对硅片正面电阻元件及铝线在背面腐蚀中易受KOH溶液腐蚀的问题,采用先在硅片正面匀涂耐KOH腐蚀胶再将硅片嵌入夹具的双重保护方法,对硅片正面进行了有效保护;(4)研究了背面腐蚀工艺,采用KOH溶液腐蚀背面衬底的硅,制作了流量传感器芯片底部的硅腔。整个流片过程验证了微型气体流量传感器制作工艺的可行性,为后续的封装与测试奠定了基础。
二、微桥式传感器在微小气体流量测量中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微桥式传感器在微小气体流量测量中的应用(论文提纲范文)
(1)薄膜热电偶的制备及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1.绪论 |
1.1 课题研究的背景、目的及意义 |
1.2 课题所涉内容国内外研究现状 |
1.2.1 火工品发火温度测试方法的研究 |
1.2.2 薄膜热电偶的应用与发展 |
1.2.3 薄膜热电偶敏感材料的研究 |
1.2.4 薄膜热电偶的制备工艺类型与发展 |
1.2.5 热电偶测试方法的研究 |
1.3 课题研究内容 |
1.3.1 论文主要研究内容 |
1.3.2 本文组织结构与章节安排 |
1.4 本章小结 |
2.薄膜热电偶的结构设计与材料选择 |
2.1 热电偶测温理论研究 |
2.1.1 热电效应 |
2.1.2 热电偶的重要定律 |
2.1.3 热电偶的制作 |
2.2 薄膜热电偶方案设计 |
2.2.1 薄膜热电偶的结构设计 |
2.2.2 薄膜热电偶的材料选择 |
2.3 薄膜热电偶的结构仿真 |
2.4 本章小结 |
3.薄膜热电偶的制备与测试 |
3.1 制备工艺介绍 |
3.2 磁控溅射制备W-5%Re/W-26%Re热电偶 |
3.2.1 磁控溅射的工艺流程 |
3.2.2 钨铼薄膜热电偶的形态测试及引线方式研究 |
3.3 丝网印刷制备Pt-Rh10/Pt热电偶 |
3.3.1 丝网印刷的工艺流程 |
3.3.2 丝网印刷的关键步骤 |
3.3.3 铂铑薄膜热电偶的形态测试与引线方式研究 |
3.4 本章小结 |
4.薄膜热电偶的静态性能测试 |
4.1 传感器的静态标定原理及设备 |
4.1.1 测量线路及二次仪表 |
4.1.2 标定注意事项 |
4.1.3 标定设备主要技术指标 |
4.2 传感器的静态标定过程和数据分析 |
4.2.1 Pt-Rh10/Pt薄膜热电偶的静态标定过程 |
4.2.2 静态标定实验改进 |
4.3 标定结果及数据分析 |
4.4 本章小结 |
5.薄膜热电偶的动态性能测试 |
5.1 动态测试方案研究 |
5.2 动态测试平台搭建 |
5.3 动态测试过程及分析 |
5.3.1 Pt-Rh10/Pt薄膜热电偶的动态测试过程 |
5.3.2 Pt-Rh10/Pt薄膜热电偶的数学建模分析 |
5.3.3 Pt-Rh10/Pt薄膜热电偶的时间常数评估 |
5.4 本章小结 |
6.总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的论文及参与课题情况 |
致谢 |
(2)高吸收热导通MEMS热电堆红外探测器技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 红外技术 |
1.2.1 红外辐射 |
1.2.2 红外探测器 |
1.2.3 红外辐射及红外探测器在国民生产生活中的应用 |
1.3 热电堆红外探测器的研究意义 |
1.3.1 入侵检测 |
1.3.2 火焰探测 |
1.3.3 气体分析 |
1.4 MEMS热电堆红外探测器的研究方向及进展 |
1.5 本文主要研究内容和论文结构 |
1.5.1 本文主要研究内容 |
1.5.2 论文创新点 |
1.6 本章小结 |
2 基于热导通结构的MEMS热电堆红外探测器设计 |
2.1 MEMS热电堆红外探测器机理研究 |
2.1.1 MEMS热电堆红外探测器工作原理 |
2.1.2 MEMS热电堆红外探测器性能指标 |
2.2 基于热导通结构MEMS热电堆红外探测器仿真与研究 |
2.2.1 MEMS热电堆红外探测器仿真与研究 |
2.2.2 基于热导通结构的MEMS热电堆红外探测器仿真与研究 |
2.3 基于热导通结构的MEMS热电堆红外探测器的关键工艺研究 |
2.3.1 重掺杂多晶硅的研究目的 |
2.3.2 重掺杂多晶硅热偶条的工艺制备过程 |
2.3.3 重掺杂多晶硅热偶条工艺结果与讨论 |
2.4 本章小结 |
3 基于热导通结构的MEMS热电堆红外探测器流片 |
3.1 基于热导通结构的MEMS热电堆红外探测器工艺流程整合 |
3.2 版图设计 |
3.2.1 L-Edit软件及版图设计规则 |
3.2.2 基于热导通结构的MEMS热电堆红外探测器版图设计 |
3.3 本章小结 |
4 基于热导通结构的MEMS热电堆红外探测器测试 |
4.1 探测器电学性能参数测试 |
4.1.1 探测器电学性能参数测试系统的搭建 |
4.1.2 探测器电学性能参数测试结果 |
4.2 探测器红外辐射响应特性测试 |
4.2.1 探测器红外辐射测试系统的搭建 |
4.2.2 探测器红外辐射特性测试 |
4.3 探测器响应时间的测量系统 |
4.3.1 基于激光的MEMS热电堆红外探测器响应时间的测量系统的搭建 |
4.3.2 探测器响应时间测试分析 |
4.4 本章小结 |
5 基于纳米森林高吸收体的热导通-MEMS热电堆红外探测器 |
5.1 纳米森林 |
5.1.1 纳米森林加工工艺 |
5.1.2 纳米森林元素分析 |
5.2 纳米森林结构原位集成 |
5.2.1 纳米森林结构原位集成FDTD仿真 |
5.2.2 纳米森林结构原位集成工艺 |
5.2.3 原位集成纳米森林结构的MEMS热电堆探测器性能提升机理 |
5.3 原位集成纳米森林结构的MEMS热电堆探测器性能测试 |
5.3.1 基于黑体的VT曲线性能测试 |
5.3.2 基于激光器的定功率变波长性能测试 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
致谢 |
(3)摩擦电式气动浮子流量传感器机理分析与试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 浮子流量传感器技术研究现状 |
1.2.2 摩擦电式传感器技术研究现状 |
1.3 当前研究存在的问题 |
1.4 论文主要研究内容 |
第2章 摩擦纳米发电机与流体力学基础理论 |
2.1 引言 |
2.2 摩擦纳米发电机基础理论 |
2.2.1 摩擦起电效应概述 |
2.2.2 麦克斯韦方程组 |
2.2.3 单电极式摩擦纳米发电机工作原理 |
2.2.4 单电极式摩擦纳米发电机仿真分析 |
2.3 流体力学基础理论 |
2.3.1 锥形容腔浮子受力分析 |
2.3.2 伯努利方程推导 |
2.4 摩擦电式气动浮子流量传感器机理分析 |
2.4.1 三角电极型摩擦电式流量传感器原理分析 |
2.4.2 磁翻板型摩擦电式流量传感器原理分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 摩擦电式气动浮子流量传感器设计与仿真分析 |
3.1 引言 |
3.2 三角电极型摩擦电式流量传感器设计与仿真分析 |
3.2.1 三角电极型摩擦电式流量传感器结构设计 |
3.2.2 三角电极型摩擦传感单元仿真分析 |
3.3 磁翻板型摩擦电式流量传感器设计与仿真分析 |
3.3.1 磁翻板型摩擦电式流量传感器结构设计 |
3.3.2 磁翻板型摩擦传感单元仿真分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 摩擦电式气动浮子流量传感器研制与系统搭建 |
4.1 引言 |
4.2 三角电极型摩擦电式流量传感器研制与系统搭建 |
4.2.1 三角电极型摩擦电式流量传感器样机研制 |
4.2.2 三角电极型摩擦电式流量传感器系统搭建 |
4.3 磁翻板型摩擦电式流量传感器研制与系统搭建 |
4.3.1 磁翻板型摩擦电式流量传感器样机研制 |
4.3.2 磁翻板型摩擦电式流量传感器系统搭建 |
4.4 本章小结 |
第5章 摩擦电式气动浮子流量传感器实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 重叠面积变化电压性能测试 |
5.3 三角电极型摩擦电式流量传感器实验研究 |
5.3.1 气压对输出性能的影响 |
5.3.2 线性度与最小分辨率测试 |
5.3.3 稳定性测试 |
5.3.4 功能化展示 |
5.4 磁翻板型摩擦电式流量传感器实验研究 |
5.4.1 线性度与最小分辨率测试 |
5.4.2 稳定性测试 |
5.4.3 液位检测性能测试 |
5.4.4 功能化展示 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
攻读硕士学位期间研究成果 |
(4)MEMS热式质量流量传感器研制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 MEMS简介 |
1.3 流量传感器简介 |
1.3.1 气体质量流量传感器分类 |
1.3.2 热式质量流量传感器的测量特点 |
1.3.3 热式质量流量传感器国内外研究进展 |
1.4 研究内容 |
第二章 热式质量流量传感器基本理论 |
2.1 热力学理论 |
2.1.1 热对流 |
2.1.2 热传导 |
2.1.3 热辐射 |
2.2 流体力学理论 |
2.3 热式质量流量传感器原理、材料和结构选择 |
2.3.1 流量传感器的工作原理 |
2.3.2 流量传感器的材料选择 |
2.3.3 流量传感器的结构选择 |
2.4 本章小结 |
第三章 热式质量流量传感器的仿真设计与工艺开发 |
3.1 热式质量流量传感器静态仿真分析 |
3.1.1 加热电阻功率对芯片表面温度分布的影响 |
3.1.2 加热电阻宽度对芯片表面温度分布的影响 |
3.1.3 加热电阻与热结点之间的距离对芯片表面温度分布的影响 |
3.2 热式质量流量传感器动态仿真分析 |
3.2.1 动态条件下芯片表面的温度分布特点 |
3.2.2 加热电阻与热结点之间的距离对上下游热结点温度差值的影响 |
3.2.3 流道高度对上下游热结点温度差值的影响 |
3.3 基于有限元法的热式质量流量传感器仿真总结 |
3.4 流量传感器芯片制作流程及方法 |
3.4.1 光刻 |
3.4.2 离子掺杂工艺 |
3.4.3 薄膜沉积 |
3.4.4 刻蚀工艺 |
3.4.5 金属剥离工艺 |
3.5 流量传感器芯片加工流程 |
3.6 流量传感器芯片封装工艺 |
3.7 本章小结 |
第4章 MEMS热式质量流量传感器的外围设计与测试 |
4.1 流量传感器的外围设计 |
4.1.1 流量传感器放大电路设计 |
4.1.2 流量传感器气体流道设计 |
4.2 测试平台的搭建 |
4.2.1 测试平台 |
4.2.2 测试流程 |
4.3 测试结果分析 |
4.3.1 传感器芯片加热电阻电性测试分析 |
4.3.2 传感器芯片加热电阻温度分布测试分析 |
4.3.3 输出结果稳定性测试分析 |
4.3.4 动态结果测试分析 |
4.3.5 加放大电路后结果测试分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间获得的学术成果及奖励 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(5)热式气体质量微流量计研发(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.2 热式气体质量流量计的概述 |
1.2.1 热式气体质量流量计的分类 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国内研究现状 |
1.3.2 国外研究现状 |
1.4 发展趋势 |
1.5 本文研究内容及结构安排 |
1.5.1 本文研究内容 |
1.5.2 论文结构安排 |
第二章 传感器基本原理与设计 |
2.1 热式气体质量微流量计测量原理 |
2.1.1 流体流动相关原理介绍 |
2.1.2 传热原理介绍 |
2.2 传感器的工作原理与设计 |
2.2.1 传感器的工作原理 |
2.2.2 传感器的设计 |
2.3 本章小结 |
第三章 热式气体质量微流量计硬件系统设计 |
3.1 微处理器选择与控制模块设计 |
3.2 电源电路恒流源模块电路设计 |
3.2.1 恒流源电路、信号放大电路电源设计 |
3.2.2 模块供电电源和参考电压电路设计 |
3.3 信号放大模块电路设计 |
3.4 RS-485 通信电路模块设计 |
3.5 LED数码管显示电路设计 |
3.6 按键电路设计 |
3.7 4-20m A电流输出电路设计 |
3.8 本章小结 |
第四章 热式气体质量微流量计软件系统设计 |
4.1 软件开发平台介绍 |
4.2 软件功能模块整体设计 |
4.2.1 主程序 |
4.2.2 信号采样 |
4.2.3 数据处理计算 |
4.2.4 EEPROM数据存储 |
4.2.5 RS-485 通信模块 |
4.2.6 LED数码管显示 |
4.2.7 4-20m A电流输出 |
4.3 本章小结 |
第五章 系统调试与实验结果分析 |
5.1 微流量气体体积流量控制装置 |
5.2 硬件调试 |
5.2.1 信号放大电路基准电压调试 |
5.2.2 线性关系验证 |
5.3 系统整体实验测量 |
5.3.1 标定点确定 |
5.3.2 相关误差分析 |
5.3.3 标定点分段线性拟合校正 |
5.3.4 标定校正后二次测量 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(6)恒温差型热式气体质量流量变送器研制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 热式质量流量计的分类与特点 |
1.2.1 热分布式质量流量计 |
1.2.2 热扩散式质量流量计 |
1.3 热扩散式质量流量计测量原理 |
1.3.1 热扩散原理 |
1.3.2 热扩散式测量原理 |
1.3.3 方法比较 |
1.4 国内外研究现状 |
1.5 课题来源和主要内容 |
第二章 硬件研制 |
2.1 总体设计 |
2.2 信号调理电路 |
2.2.1 惠斯通电桥 |
2.2.2 引线电阻补偿电路 |
2.2.3 恒流控制电压生成电路 |
2.2.4 恒流驱动电路 |
2.2.5 信号放大与采集电路 |
2.3 信号处理与输出电路 |
2.3.1 基于STM32L476的最小系统电路 |
2.3.2 脉冲输出电路 |
2.3.3 铁电存储器 |
2.3.4 液晶接口 |
2.4 电源电路 |
2.4.1 浪涌抑制电路 |
2.4.2 电源输出电路 |
2.5 PCB板制作 |
2.6 电路测试 |
2.6.1 信号调理电路测试 |
2.6.2 A/D有效采样位数测试 |
2.6.3 脉冲输出精度测试 |
2.7 本章小结 |
第三章 信号处理与运算 |
3.1 信号预处理 |
3.1.1 信号幅值分布 |
3.1.2 信号频域分布 |
3.1.3 信号预处理 |
3.2 曲线拟合方法 |
3.3 温度补偿方法 |
3.3.1 温度影响机制 |
3.3.2 二维回归方程 |
3.4 本章小结 |
第四章 软件研制 |
4.1 单片机资源配置 |
4.2 软件总体框图 |
4.3 主监控程序流程图 |
4.4 各子模块介绍 |
4.4.1 信号采样模块 |
4.4.2 流量计算模块 |
4.4.3 中断模块 |
4.4.4 脉冲输出模块 |
4.4.5 其它模块 |
4.5 本章小结 |
第五章 测试与实验 |
5.1 传感器回差特性测试 |
5.2 气体流量标定实验 |
5.2.1 实验装置 |
5.2.2 曲线拟合 |
5.2.3 气体标定实验 |
5.3 温度补偿实验 |
5.3.1 实验装置 |
5.3.2 实验过程 |
5.3.3 实验结果 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间的学术活动及成果清单 |
(7)片上差分结构薄膜磁电传感器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 外部噪声差分抑制的研究现状 |
1.3 选题目的及研究内容 |
2 片上差分结构薄膜磁电传感器的设计 |
2.1 薄膜磁电传感器的差分结构设计 |
2.2 磁电复合材料的选择 |
2.3 差分参考单元材料的选择 |
2.4 本章小结 |
3 PZT/FeCoSiB磁电复合薄膜的制备与表征 |
3.1 PZT薄膜的优化生长 |
3.2 PZT薄膜的测试及分析 |
3.3 FeCoSiB薄膜的制备与性能表征 |
3.4 本章小结 |
4 片上差分结构薄膜磁电传感器的制备与测试 |
4.1 片上差分型薄膜磁电传感器的制备 |
4.2 磁电性能测试和分析 |
4.3 热噪声差分抑制测试和分析 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 本文创新点 |
5.3 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读学位期间发表论文目录 |
(8)微桥结构薄膜磁电传感器阵列化设计与制备(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 磁电效应及磁电复合材料 |
1.2 薄膜磁电复合结构的研究现状 |
1.3 选题目的及研究内容 |
2 微桥薄膜磁电传感器单元的设计 |
2.1 微桥结构的设计 |
2.2 压电和磁致伸缩材料的选择 |
2.3 微桥结构的仿真及优化 |
2.4 本章小结 |
3 微桥薄膜磁电传感器阵列的制备及表征 |
3.1 压电材料的制备及表征 |
3.2 磁致伸缩材料的制备及表征 |
3.3 薄膜磁电传感器阵列的制备 |
3.4 本章小结 |
4 微桥薄膜磁电传感器阵列的实验研究 |
4.1 串并联磁电阵列响应模型 |
4.2 磁电性能测试原理 |
4.3 测试系统误差分析 |
4.4 磁电单元性能测试 |
4.5 磁电阵列性能测试 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 创新点 |
5.3 下一步工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间发表论文目录 |
(9)基于微桥谐振器感温机理的薄膜热电变换器制作工艺研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 热电变换器概述 |
1.2 热电变换器的国内外研究现状 |
1.2.1 单元热电变换器 |
1.2.2 立体多元热电变换器 |
1.2.3 薄膜热电变换器 |
1.3 论文的主要研究内容 |
2 谐振式薄膜热电变换器的基本结构与检测原理 |
2.1 基于电热激励-压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器工作机理 |
2.1.1 器件结构 |
2.1.2 微桥微桥谐振器电热激励原理 |
2.1.3 微桥谐振器压阻检测原理 |
2.1.4 微桥谐振器的谐振频率 |
2.1.5 谐振式薄膜热电变换器工作原理 |
2.2 基于静电激励-电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器工作机理 |
2.2.1 器件结构 |
2.2.2 微桥谐振器静电激励原理 |
2.2.3 微桥谐振器电容检测原理 |
2.3 本章小结 |
3 基于电热激励-压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器制作工艺 |
3.1 加热电阻芯片制作工艺 |
3.1.1 加热电阻制作工艺 |
3.1.2 低应力PECVD氮化硅薄膜沉积技术 |
3.1.3 绝热薄膜的背面释放工艺 |
3.2 电热激励-压阻检测微桥谐振器芯片制作工艺 |
3.3 本章小结 |
4 基于静电激励-电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器制作工艺 |
4.1 加热电阻芯片制作工艺 |
4.2 静电激励-电容检测微桥谐振器芯片制作工艺 |
4.2.1 电极引出方案研究 |
4.2.2 微桥谐振器正面释放工艺 |
4.3 加热电阻芯片与微桥谐振器芯片键合技术 |
4.3.1 MEMS工艺中常用的键合技术 |
4.3.2 非晶硅薄膜的制备工艺研究 |
4.3.3 键合工艺流程 |
4.4 本章小结 |
5 谐振式薄膜热电变换器性能测试 |
5.1 微桥谐振器的谐振特性测试 |
5.2 薄膜热电变换器热电转换误差测量 |
5.3 本章小结 |
6 总结和展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(10)微型气体流量传感器关键工艺研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 微型气体流量传感器概述 |
1.2 热膜式气体流量传感器研究现状 |
1.2.1 基于热电阻温度检测的气体流量传感器研究现状 |
1.2.2 基于热电堆温度检测的气体流量传感器研究现状 |
1.3 谐振式气体流量传感器研究现状 |
1.4 论文的主要研究内容 |
2 温度检测元件及制作工艺研究 |
2.1 基于热电阻的温度检测技术 |
2.1.1 基于热电阻的温度检测原理 |
2.1.2 铂电阻制作工艺研究 |
2.1.3 多晶硅电阻制作工艺研究 |
2.2 基于热电堆的温度测量技术 |
2.2.1 热电堆温度测量原理 |
2.2.2 热电堆制作过程中的几个关键问题 |
2.2.3 热电堆制作工艺研究 |
2.3 谐振式温差测量技术 |
2.3.1 谐振式温度测量原理 |
2.3.2 微桥谐振梁制作工艺研究 |
2.4 本章小结 |
3 加热电阻及制作工艺研究 |
3.1 镍铬硅电阻温度系数影响因素 |
3.2 镍铬硅电阻制作工艺研究 |
3.2.1 薄膜电阻衬底的选择 |
3.2.2 镍铬硅薄膜的磁控溅射 |
3.2.3 镍铬硅薄膜的图形化 |
3.3 镍铬硅电阻温度系数测定 |
3.4 本章小结 |
4 流量传感器芯片制作工艺 |
4.1 气体流量传感器芯片制作工艺流程 |
4.1.1 热膜式气体流量传感器的制作 |
4.1.2 谐振式气体流量传感器的制作 |
4.2 绝缘薄膜的制备 |
4.2.1 二氧化硅薄膜的制备 |
4.2.2 氮化硅薄膜的制备 |
4.2.3 二氧化硅和LPCVD氮化硅薄膜的应力匹配 |
4.3 绝缘薄膜的干法刻蚀 |
4.4 正面铝线保护 |
4.5 背面腐蚀 |
4.6 本章小结 |
5 总结与展望 |
参考文献 |
作者简历 |
四、微桥式传感器在微小气体流量测量中的应用(论文参考文献)
- [1]薄膜热电偶的制备及其性能研究[D]. 林振钰. 中北大学, 2021(09)
- [2]高吸收热导通MEMS热电堆红外探测器技术研究[D]. 张琛琛. 中北大学, 2021(09)
- [3]摩擦电式气动浮子流量传感器机理分析与试验研究[D]. 王铮. 长春工业大学, 2021(08)
- [4]MEMS热式质量流量传感器研制[D]. 肖世瑾. 山东大学, 2021(12)
- [5]热式气体质量微流量计研发[D]. 刘佳欣. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]恒温差型热式气体质量流量变送器研制[D]. 熊伟. 合肥工业大学, 2020(02)
- [7]片上差分结构薄膜磁电传感器的研究[D]. 杨琰. 华中科技大学, 2019(04)
- [8]微桥结构薄膜磁电传感器阵列化设计与制备[D]. 邹志秋. 华中科技大学, 2019(03)
- [9]基于微桥谐振器感温机理的薄膜热电变换器制作工艺研究[D]. 韩东. 中国计量大学, 2018(02)
- [10]微型气体流量传感器关键工艺研究[D]. 厉森. 中国计量大学, 2016(04)