倒杯式耐高温高频响压阻式压力传感器

采用微型机械电子系统(MEMS)技术制作出了高精度、高灵敏度的硅隔离(SOI)倒杯式耐高温压阻力敏芯片,利用静电键合工艺将力敏芯片封装到玻璃环上,再通过玻璃浆料烧结工艺或高温胶黏剂将玻璃环装配到齐平式机械结构上,从而避免了管腔效应的影响,实现了耐高温高频响压阻式压力传感器的基本制作.通过有限元仿真和实验,分析了安装预紧力对传感器性能的影响,由传感器静态和动态实验得到传感器的精确度为±0.114%FS,动态响应频率为694.4 kHz,均满足火工品爆破测试等高温高频动态压力测试的要求.     

耐高温压阻力敏硅芯片及静电键合工艺

采用微型机械电子系统(MEMS)技术制作出了平膜型硅隔离(SOI)耐高温压阻力敏硅芯片,采用静电键合工艺将该力敏硅芯片封装在硼硅玻璃环上,制作出倒杯式弹性敏感单元.分析了静电键合时力敏硅芯片与玻璃环的对准偏差对力敏硅芯片非线性的影响;实验验证了静电键合工艺对硅芯片温度性能的影响以及制作的耐高温压力传感器的性能.结果表明,对准偏差对硅芯片的非线性有较大影响;静电键合工艺对硅芯片的零位时漂和热零点漂移影响较小;制作的耐高温压力传感器具有优良的性能指标,能满足实际的工程应用需求.     

基于硅隔离技术的耐高温压力传感器研究

采用硅隔离SoI(Silicon on Insulator)技术，应用高能氧离子的注入方法，在单晶硅材料中形成埋层二氧化硅，用以隔离作为测量电路的顶部硅层与体硅之间因温度升高而造成的漏电流。采用梁膜结合的压力传递机构，将被测压力与SoI敏感元件隔离开来，因此避免了被测压力的瞬时高温冲击，给出了传感器的结构模型和实验数据。测试结果表明，这种新型结构的耐高压力传感器，具有较好的动静态特性。     

硅膜中心横向压阻力敏器件

本文用解析方法导出了在(001)、(101)、(111)、(112)圆膜,(001)方膜和长方膜中心的横向压阻力敏器件的灵敏度表示式,并以实验验证了理论结果的正确性。     

基于硅隔离衬底的高深宽比微型杠杆机构研究

针对微机电系统微执行器输出位移小,不能满足实际工作需要的问题,设计了一种微型柔性杠杆位移放大机构,并用有限元方法对放大倍数及影响因素进行了分析.该机构不含任何旋转部件,利用单晶硅微梁的弹性变形来实现微位移的放大,采用深层反应离子刻蚀技术将整个机构制作在硅隔离衬底上,并把它置于40%的HF溶液中使其成功释放.对集成加工在同一衬底上的电热微执行器进行了性能测试,测试结果表明,在没有优化的条件下,加工的两级微型杠杆机构在14 V工作电压下的放大倍数为18.9倍,输出位移达到36μm,测试结果与仿真结果相吻合.     

多孔硅湿敏特性研究

应用阳极氧化技术在单晶硅片上生长一层多孔硅（ＰＳ）薄膜，用真空镀膜方法分别在其上下两面蒸发一层适当厚度的金属铝作为电极，设计了两种电极图形，制成二端结构的敏感元件．在不同湿度环境下，测出其电容值，得到了多孔硅ＲＨ－Ｃ湿敏特性曲线．通过不同材料、不同工艺条件的试验研究发现：多孔硅湿敏元件的湿敏特性、响应时间与其孔隙率、膜厚等参数有关．从而，确定了适合于敏感应用的材料导电类型、电导率、工艺条件和元件结构     

特种压阻式加速度传感器的研制

通过动力学分析和有限元模拟,设计出了具有高过载保护功能的加速度传感器结构.采用微型机械电子系统技术和集成电路工艺制作出了高精度、高灵敏度的硅微固态压阻平膜芯片,通过玻璃粉烧结工艺将其键合在弹性梁的应力集中处,利用激光焊接工艺,制造了量程为±20 km/s2、过载能力为30倍满量程的特种压阻式加速度传感器.实验表明,在对传感器施加集中载荷和动态冲击的条件下,传感器可达到静态精度为0.86%满量程、动态响应频率为3.43 kHz的技术指标,从而满足了非常规武器在触发控制等特殊领域的应用要求.     

集成硅力敏器件的温度和非线性补偿

本文主要论述了为提高力敏器件的性能和可靠性,进行温度补偿和非线性补偿的工作原理。结合理论计算和实验结果给出外围电路设计的基本依据。讨论了温度与非线性补偿整体化问题。以上面论述结果为基础,给出了一种典型的力敏器件的芯片剖面图。     

玻璃管空气预热器管内沿程阻力特性的研究

本文指出了目前套用钢管式空气预热器的经验公式计算玻璃管空气预热器管内沿程阻力系数的缺陷,介绍了作者关于硼硅玻璃管空气预热器管内沿程阻力特性的试验研究结果,提出了相应的计算式。     

硅压阻式加速度传感器的结构研究

结合实际器件设计，对三种压阻式加速度传感器结构即双悬臂梁，四梁和双岛五梁结构进行了详细的力学分析和特性比较，得到了理论计算的灵敏度，固有频率和阻尼等特性，器件的测试结果与理论计算基本相符，目前三种结构的器件都已实用化，封装后的小于１ｇ。该项工作为实际应用中根据不同量程要求选取不同的器件结构与参数提供了依据。     

高性价比压阻式压力变送器

针对普通压力变送器精度低的缺点,在原理分析的基础上,提出了非线性误差正负不同时完整的补偿电路及参数选择方法,实现了低成本、高精度的测量.经实验表明,其非线性误差降低很大.补偿电路简单易行、性能可靠、经济实用.     

一种半导体压力传感器

根据有限元工具ANSYS的分析结果,设计了一种半导体压阻式压力传感器——绝缘体上硅(SOI)压力传感器,并完成了制作.测试表明,除具有良好的静态特性之外,与同类压力传感器相比,SOI压力传感器的工作温区宽,最高工作温度可达220℃;稳定性高,30d内的零点漂移小于0.2%;温度特性好,灵敏度温度系数约为-5.1×10-4/℃.此外传感器的结构简单,采用半导体集成电路平面工艺结合微机械加工技术制作,易于实现批量生产,有广阔的应用前景.     

压阻式压力传感器零点温漂补偿公式的推导

导出一套压阻式压力传感器零点温漂的补偿公式.从电桥平衡出发,提出对电桥桥臂一串一并的十几种补偿方法归结为两种,从而简化了数学计算和补偿工作的繁杂性,并对导出的公式的使用方法,加以说明,理论和实验得到了较好的验证.     

一次性卫生用品用中低温热熔压敏胶的研制

介绍了以苯乙烯嵌段共聚物为基础材料制备一次性卫生用品用中低温热熔压敏胶的方法,讨论了其它原材料如增粘剂、软化剂、抗氧剂以及反应温度、反应时间、空气中的氧对热熔压敏胶性能的影响。确定以SIS热塑性弹性体为主体材料,以松香酯和石油树脂为增粘剂,以高压加氢环烷基橡胶油为软化剂,使用复合抗氧剂提高制品的耐热性能,通过将线性SIS和星型SIS复配的方法,提高中低温热熔压敏胶的综合性能,制备了适合在一次性卫生用品上使用的中低温热熔压敏胶。     

高温高压气体除尘新概念

在分析先进燃煤联合循环现有除尘方式的基础上,根据含尘超音速气流穿过斜激波后,气体流动方向将发生变化,而灰尘颗粒方向基本维持不变的事实,提出了一种高温高压气体除尘的新概念.介绍了含尘超音速高温高压气体的气固两相分离过程.提出了用增加缩放喷管长度的方法,使含尘高温高压气体中的灰尘颗粒获得实现气固两相分离所必需的更高动量的途径.     

高温高压振动丝黏度仪的研制

在振动丝技术的基础上,设计和制造出一种黏度仪,其工作原理是将截面为圆形的振动丝浸在待测液体中,然后让振动丝进行垂直于中心轴线的横向振动,从而测定流体的黏度和密度,写出了相应的工作方程,并对振动丝黏度仪的设计和操作过程进行了描述.振动丝黏度仪主要包括振动丝传感器、温度控制系统、压力控制系统和信号调节系统.确定了仪器的操作参数,测定了正己烷在298.15~403.15K、0.10MPa和5.1MPa两个压力条件下的黏度和密度.比较实验数据和文献数据可知,本仪器测量密度时测量误差小于±0.50/0,测量黏度时的测量精度为±0.50/0,测量误差在±2.00/0以内.目前该仪器已经用于高温高压液体黏度和密度的测定.