嵌入可動電極的微慣性傳感器的設計

MEMS電容式微慣性傳感器因其具有尺寸小、靈敏度高、穩(wěn)定性好、溫度漂移小、功耗低、很好的工作在力平衡模式下等等優(yōu)點，在軍事、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學、消費電子、慣性導航等領域得到廣泛的應用。 本首先分析了電容式微慣性傳感器的測量控制原理和系統動態(tài)模型，并在此基礎上通過三個方面設計出新型嵌入橫向可動電極的微慣性傳感器，分別是：支撐梁結構、微執(zhí)行器結構和檢測電容結構。當該傳感器的檢測概率較低時,極易造成整個多傳感器系統發(fā)生漏檢。通過分別對以上三方面不同結構模型的分析對比，在傳感器設計中選用U形梁結構作為傳感器的支撐梁，電磁執(zhí)行器作為驅動力，梳柵結構作為檢測電容結構。

其中為了克服深反應離子刻蝕關于深寬比不能做大的限制和降低噪聲，詳細介紹了電磁驅動增大傳感器初始檢測電容的工作原理，通過嵌入可動電極和電磁驅動作用減小電容間隙，結果表明，電磁驅動使得傳感器的電容間隙減小4μm，初始檢測電容由1.28pf增大到6.4pf。 根據以上理論分析和參數設計，給出了新型電容式微慣性傳感器的整體結構模型，并利用有限元軟件Ansys進行。結果表明所設計的傳感器在非敏感方向上梁的剛度較大，軸向交叉效應得到了有效抑制；傳感器的靜態(tài)位移靈敏度為0.659μm/g，施加電磁驅動前后的電容靈敏度分別為0.15pf/g和0.192pf/g，增大為原來的1.28倍；同時應力分析結果表明，傳感器能夠抵擋1000g的加速度信號的沖擊而不被損壞。之后利用電磁分析軟件ANSOFT-Maxwell分析了邊緣效應對傳感器性能的影響，表明小尺寸的傳感器電容的邊緣效應不可忽略。當一邊測量RTD的電阻一邊改變它的溫度時，響應幾乎是線性的，表現得像一個電阻器。

汽車一般有幾種傳感器？

在種類繁多的傳感器中，常見的有∶

1、進氣壓力傳感器：反映進氣歧管內的壓力大小的變化，是向ECU（發(fā)動機電控單元）提供計算噴油持續(xù)時間的基準信號。

2、空氣流量計：測量發(fā)動機吸入的空氣量，提供給ECU作為噴油時間的基準信號。

3、節(jié)氣門位置傳感器：測量節(jié)氣門打開的角度，提供給ECU作為斷油、控制燃油/空氣比、點火提前角修正的基準信號。

4、曲軸位置傳感器：檢測曲軸及發(fā)動機轉速，提供給ECU作為確定點火正時及工作順序的基準信號。

5、氧傳感器：檢測排氣中的氧濃度，提供給ECU作為控制燃油/空氣比在（理論值）附近的的基準信號。

汽車傳感器過去單純用于發(fā)動機上，已擴展到底盤、車身和燈光電氣系統上了。這些系統采用的傳感器有100多種。

擴展資料

傳感器通常由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成。

1、敏感元件是指能直接感受（或響應）被測量的部分，即將被測量通過傳感器的敏感元件轉換成與被測量有確定關系的非電量或其它量。

2、轉換元件則將上述非電量轉換成電參量。

3、測量電路的作用是將轉換元件輸入的電參量經過處理轉換成電壓、電流或頻率等可測電量，以便進行顯示、記錄、控制和處理的部分。

生物傳感器

生物傳感器是利用生物或生物物質做成的、用以檢測與識別生物體內的化學成分的傳感器。生物或生物物質是指酶、微生物、等，被側物質經擴散作用進人生物敏感膜，發(fā)生生物學反應(物理、化學反應)，通過變換器將其轉換成可定量、可傳輸、處理的電信號.按照所用生物活性物質的不同，生物傳感器包括酶傳感器、微生物傳感器、傳感器、生物組織傳感器等。另外，請謹記:線繞式鉑RTD或薄膜RTD的成本可能相當高，尤其當與IC傳感器的成本進行比較時。

酶傳感器具有靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點，目前已實用化的商品達200種以上，但由于酶的提煉工序復雜，因而造價高，也不太穩(wěn)定。微生物傳感器與酶傳感器相比，價格便宜，性能穩(wěn)定，它的缺點是響應時間較長(數分鐘)，選擇性差，目前微生物傳感器已成功應用于環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)學中，如測定水污染程度、診斷和搪尿病等。傳感器的基本原理是反應，目前已研制成功的傳感器達兒十種以上。生物組織傳感器制作簡便，工作壽命長，在許多情況下可取代酶傳感器，但在實用化中還存在選擇性差、動植物材料不易保存等問題。針對這兩款傳感器進行了地下位移測量方法及相關理論的深入研究工作。目前生物傳感器的開發(fā)與應用正向著多功能化、集成化的方向發(fā)展。半導體生物傳感器是將半導體技術與生物技術相結合的產物，為生物傳感器的多功能化、小型化、微型化提供了重要的途徑。