微(wēi)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)研究的現狀與(yǔ)發(fā)展方向(xiàng)

壓阻式壓(yā)力傳(chuán)感器由(yóu)於受(shòu)耐溫限製(zhì)隻(zhī)能用於120℃以下的工作溫度(dù)然而在許多(duō)領(lǐng)域迫(pò)切需要能(néng)夠(gòu)在(zài)高(gāo)低溫下正常工(gōng)作(zuò)的壓(yā)力(lì)傳(chuán)感器,例如測量鍋(guō)爐(lú)，管道，高(gāo)溫(wēn)容器內的(dí)壓(yā)力井(jǐng)下(xià)壓力和(hé)各(gè)種發動機腔(qiāng)體(tǐ)內的(dí)壓(yā)力
。目前對(duì)高溫壓力(lì)傳感(gǎn)器的研(yán)究主(zhǔ)要包括SOS，SOI，SiC，Poly??Si合金薄膜(mó)濺(jiàn)射(shè)壓力傳(chuán)感(gǎn)器，高(gāo)溫光纖壓力傳(chuán)感(gǎn)器(qì)，高(gāo)溫(wēn)電(diàn)容(róng)式壓力傳感器(qì)等(děng)
。其中6H??SiC高溫壓力傳(chuán)感(gǎn)器可望在(zài)600℃下(xià)應(yīng)用
。
開(kāi)發(fā)諧振式(shì)壓(yā)力(lì)傳感(gǎn)器(qì)
。 
微機(jī)械(xiè)諧(xié)振(zhèn)式(shì)壓(yā)力傳(chuán)感器除了(liǎo)具有普(pǔ)通微(wēi)傳感(gǎn)器(qì)的(dí)優點(diǎn)外還具有(yǒu)準數字信(xìn)號輸(shū)出分辨力和測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)
。矽微(wēi)諧振(zhèn)式傳感(gǎn)器的激勵/檢測方式(shì)有電磁(cí)激(jī)勵/電磁(cí)拾振，靜(jìng)電激(jī)勵/電容拾(shí)振(zhèn)，逆(nì)壓(yā)電激(jī)勵(lì)/壓電(diàn)拾振，電熱激(jī)勵/壓敏(mǐn)電阻拾(shí)振和光(guāng)熱激(jī)勵/光信(xìn)號(hào)拾振
。其中(zhōng)電(diàn)熱激勵/壓敏電阻(zǔ)拾振的(dí)微諧振式(shì)壓(yā)力(lì)傳感(gǎn)器價(jià)格(gé)低廉與工(gōng)業IC技術兼(jiān)容(róng)可(kě)將敏感元件與信(xìn)號(hào)調理電路集(jí)成在1塊芯(xīn)片上，德圖煙(yān)氣分析儀具有(yǒu)誘(yòu)人(rén)的(dí)應(yīng)用前景(jǐng)
。目(mù)前(qián)主要(yào)有中(zhōng)科院電(diàn)子(zǐ)所，北京航空(kōng)航天大學和(hé)西(xī)安交(jiāo)通大學從(cóng)事這方(fāng)麵的研究(jiū)精(jīng)度(dù)可達(dá)到(dào)0.37％
。我(wǒ)們在研(yán)究中發現(xiàn)這(zhè)種(zhǒng)傳感(gǎn)器的(dí)溫(wēn)度交叉靈(líng)敏(mǐn)度較(jiào)大(dà)為此設計(jì)了(liǎo)一種具(jù)有(yǒu)溫度自補(bǔ)償(cháng)功能(néng)的復合微梁諧振式壓(yā)力(lì)傳(chuán)感器
。諧振器由(yóu)在同一矽片上製作的微(wēi)橋(qiáo)諧振(zhèn)器(qì)和微(wēi)懸(xuán)臂梁諧(xié)振(zhèn)器組成微橋諧振器(qì)和(hé)微(wēi)懸(xuán)臂梁(liáng)諧(xié)振器材料(liào)相同厚(hòu)度相等(děng)或相(xiāng)近(jìn)製(zhì)作工(gōng)藝相(xiāng)同同時(shí)製(zhì)作(zuò)因而(ér)二者(zhě)對(duì)溫(wēn)度(dù)變化可以同步響應
。通過(guò)數(shù)據融合技(jì)術作為(wéi)溫(wēn)敏(mǐn)元件(jiàn)的(dí)微(wēi)懸臂(bì)梁諧(xié)振器(qì)的(dí)諧(xié)振頻(pín)率實時(shí)補償溫(wēn)度變化(huà)對(duì)微(wēi)橋諧振器諧振(zhèn)頻率(shuài)的交(jiāo)叉(chā)靈敏(mǐn)度
。經(jīng)補(bǔ)償(cháng)的(dí)諧振(zhèn)式(shì)壓力傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的(dí)溫度(dù)交(jiāo)叉(chā)靈(líng)敏度減小了兩個數量(liáng)級(jí)
。光(guāng)熱激(jī)勵(lì)/光(guāng)學(xué)信(xìn)號(hào)檢測的(dí)微諧振式(shì)壓(yā)力(lì)傳(chuán)感器具有抗電磁(cí)幹擾(rǎo)，防爆等(děng)優點是對電(diàn)熱(rè)激(jī)勵(lì)/壓敏電阻拾(shí)振的(dí)微諧振(zhèn)式壓力傳感(gǎn)器(qì)的(dí)有益(yì)補充(chōng)但是(shì)需(xū)要(yào)復(fù)雜的(dí)光學係統不(bù)易實(shí)現成本(běn)較高(gāo)
。 
微(wēi)加速度(dù)傳感(gǎn)器 
矽微加(jiā)速度傳感(gǎn)器是繼(jì)微壓力(lì)傳感器(qì)之後第二個進入市(shì)場的(dí)微機械傳(chuán)感器
。其主要類(lèi)型有(yǒu)壓阻式，電容(róng)式，力平衡(héng)式(shì)和諧(xié)振(zhèn)式(shì)
。其中有吸引力(lì)的(dí)是力(lì)平(píng)衡(héng)加速(sù)度計(jì)，粗糙(cāo)度(dù)儀其(qí)典型產品是Kuehnel等(děng)人在1994年報道的AGXL50型(xíng)其結(jié)構包括4個部(bù)分：質量塊，檢測(cè)電容，力(lì)平衡執行器(qì)和信(xìn)號處理電(diàn)路集成製作(zuò)在3mm×3mm的(dí)矽片上(shàng)其中機(jī)械(xiè)部(bù)分采(cǎi)用(yòng)表麵微(wēi)機械工(gōng)藝(yì)製作(zuò)，超聲(shēng)波(bō)硬度計(jì)電路(lù)部分采用BiCMOSIC技術製(zhì)作
。隨(suí)後Zimmermann等(děng)人(rén)報道(dào)了(liǎo)利用SIMOXSOI芯(xīn)片製作的類(lèi)似結構Chan等(děng)人報(bào)道了測量範圍(wéi)在5g和1g的改進(jìn)型(xíng)力(lì)平(píng)衡式加(jiā)速(sù)度傳感器(qì)
。這種傳感器在汽(qì)車(chē)的(dí)防撞氣袋(dài)控(kòng)製等領(lǐng)域(yù)有(yǒu)廣泛(fàn)的用(yòng)途(tú)成本(běn)在15美元(yuán)以下
。 
在微加速度傳感(gǎn)器的研(yán)製方麵也作(zuò)了(liǎo)大量的工(gōng)作如西(xī)安電子科技大學研(yán)製(zhì)的(dí)壓阻式(shì)微加(jiā)速度傳感器(qì)和(hé)清華大學微電(diàn)子所開(kāi)發(fā)的諧(xié)振(zhèn)式(shì)微加速度(dù)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)
。後(hòu)者(zhě)采(cǎi)用(yòng)電(diàn)阻(zǔ)熱(rè)激勵，壓阻電(diàn)橋檢測(cè)的(dí)方式(shì)其敏感結構(gòu)為高度(dù)對(duì)稱的(dí)4角(jiǎo)支撐質量(liáng)塊形(xíng)式(shì)在質量塊4邊(biān)與(yǔ)支(zhī)撐框架(jià)之間製(zhì)作了4個諧(xié)振梁用於信號檢(jiǎn)測
。 
微(wēi)機(jī)械陀螺(luó) 
角(jiǎo)速(sù)度(dù)一(yī)般是用陀(tuó)螺(luó)儀來(lái)進行(háng)測量的
。傳統(tǒng)的陀螺儀(yí)是(shì)利(lì)用高速轉(zhuǎn)動(dòng)的(dí)物體具(jù)有保持(chí)其角(jiǎo)動(dòng)量(liáng)的(dí)特(tè)性(xìng)來測(cè)量角(jiǎo)速(sù)度(dù)的(dí)
。