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压电薄膜传感器结构原理

时间:2018-08-28     作者:lentang【转载】   来自:软文发布平台   阅读

   在压电薄膜传感器的测量过程中、压力直接作用在传感器的膜片上、使膜片产生与介质压力成比例的微位移、导致传感器的阻力发生转变、检测经过电子电路的转变并转换对应于该压力的标信号被输出、而且这样的过程是胶片压电薄膜传感器进行测量的过程。

    对于压电薄膜传感器、灵敏度和线性度是膜压力传感器的两个最重要的性能名额。为了生产出才能满足实际应用需求的传感器、有需要探索一种有效的模拟压电薄膜传感器的灵敏度和线性度的方法。

    在实际研究中、发现了基于有限元分析(FEA)和压阻式压力传感器薄膜表面应力的路径积分的仿真方法。经过该方法、体现了在满量程范围内的不一样压力值下的压电薄膜传感器电压输出值的精确估计。在此基础上、有效地模拟了压力传感器的灵敏度和线性度。

    压电薄膜传感器发展迅猛。一种新型传感器具备压电单芯片结构和前置放大器。放大器放大弱信号并体现阻抗变换、所以压电薄膜传感器的小范围为、。高灵敏度为、。抗干扰性好。特点。这种类型的传感器已普及用于检测小信号、如脉冲、壁压波动。然而、同时、对于测试压电薄膜传感器的精度的技术问题、迫切需要一种简单的测量装置来测量这种类型的压电薄膜传感器的性能。

    为了解决压电薄膜传感器的灵敏度和非线性之间的矛盾、在结构方向、采用了薄膜结构和平膜双岛结构的优点、采用了双岛梁结构。岛屿区域没有按比例放大或缩小。首先、为了递增灵敏度、窄光束区域的长度和宽度理所当然最小化。由于从“梁 - 膜 - 岛”结构的有限元分析和近似解析分析中发现、减小窄梁区域的长度和宽度可以显着递增梁上的应力。而且当中间窄光束的长度约为两侧窄光束长度的两倍时、器件的线性度最佳。

    尽管存在双岛管制结构、但在高过载的情况下、硅膜将首先从岛的边缘和角落区域破裂。这是因为古老的岛膜结构是经过古老的掩模各向异性湿法蚀刻变成的、以从硅晶片的背面变成硅膜和背岛。硅膜是晶面、框架和后岛的两侧都是晶面、锐角为54.74°。根据机械原理、在拐角区域存在应力集中效应、使得在正面或背面压制硅膜之后、拐角区域将具备特别大的应力值、所以裂缝首先从那里发生。

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