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高性能MEMS电容压力传感器的设计及其热分析 被引量：10
1
作者 吕浩杰 胡国清 +2 位作者 邹卫 吴灿云 陈羽锋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1166-1174,共9页
为了进一步提高接触式电容压力传感器的性能,设计了一种高性能双凹槽结构的接触式电容压力传感器,并对该传感器在高温环境中的总体性能进行了分析。推导了热传导和热弹性理论,并对影响传感器热分析的各个因素与温度的依赖关系进行了描述... 为了进一步提高接触式电容压力传感器的性能,设计了一种高性能双凹槽结构的接触式电容压力传感器,并对该传感器在高温环境中的总体性能进行了分析。推导了热传导和热弹性理论,并对影响传感器热分析的各个因素与温度的依赖关系进行了描述;在整个分析过程中,使用ANSYS软件并结合有限元方法对全尺寸传感器的热效应进行模拟。结果表明,在接触工作状态双凹槽接触式电容压力传感器的温度对输入(压力)-输出(电容)特性的影响是线性的,且线性范围内初始压力随温度的升高而降低;当温度载荷为550 K时,双凹槽结构的灵敏度为1.21×10-6pF/Pa,比传统单凹槽的0.8×10-6pF/Pa高出50%,表明该压力传感器有着非常优异的高温特性。 展开更多
关键词 双凹槽接触式电容压力传感器(DTMCPS) 热分析 有限元法
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非接触式电容压力传感器敏感元件的设计及性能分析 被引量：7
2
作者 尚永红 李艳秋 +2 位作者 于红云 孙红光 苏波 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期276-279,共4页
将中心岛膜结构的压力敏感膜用在非接触式电容式压力传感器中,解决了平膜结构带来的各点挠度不同、非线性和需要后续补偿电路的问题。通过对材料为多晶硅的中心岛膜进行结构优化设计和挠度、应力等力学性能分析。计算了在不同外加压力... 将中心岛膜结构的压力敏感膜用在非接触式电容式压力传感器中,解决了平膜结构带来的各点挠度不同、非线性和需要后续补偿电路的问题。通过对材料为多晶硅的中心岛膜进行结构优化设计和挠度、应力等力学性能分析。计算了在不同外加压力条件下压力敏感膜的电容数值、灵敏度和线性度。根据优化设计,外加压力在0.2～1.4×10^5Pa间变化时,电容值在0.0251～0.0281pF间变化;通过分析两种结构敏感膜在XY面内同一位置与中心挠度差的变化率,中心岛膜结构的变化率为49.4%低于平膜结构1.7%。因而中心岛膜结构比平膜结构有更好的灵敏度和线性。 展开更多
关键词 非接触式电容压力传感器 敏感元件 MEMS
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新型接触式电容压力传感器 被引量：18
3
作者 郭强 吕浩杰 胡国清 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2008年第3期1-3,共3页
与其他类型压敏器件相比,接触式电容压力传感器(TMCPS)有着明显的优点,例如较好的线性,高灵敏度和大过载保护能力等。为了达到更好的性能,设计了一种新型的接触式电容压力传感器(DTMCPS),这种新型的结构是在传统的TMCPS的底部电极上刻... 与其他类型压敏器件相比,接触式电容压力传感器(TMCPS)有着明显的优点,例如较好的线性,高灵敏度和大过载保护能力等。为了达到更好的性能,设计了一种新型的接触式电容压力传感器(DTMCPS),这种新型的结构是在传统的TMCPS的底部电极上刻蚀了一个浅槽。与现有的接触式电容压力传感器相比,这种结构可以实现更好的线性和更大的线性范围。使用有限元分析软件对膜片的变形进行了分析并阐述了传感器的结构和工艺过程。分析结果表明这种新型结构的传感器可以在保持传统结构优点的同时实现更高的灵敏度,更好的线性和更大的线性范围。 展开更多
关键词 接触式电容压力传感器(TMCPS) 有限元分析 DTMCPS
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电容压力传感器的FLANN建模方法 被引量：10
4
作者 钱新 钱春华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期148-151,共4页
旨在开发一种计算简单的电容压力传感器的模型 ,以便经济、可靠地应用。分析表明采用新型函数链接型神经网络建立的电容压力传感器模型能够精确读出应用压力 ,它是一种能实现输入到输出的高度非线性映射并且运算高效的非线性网络 。
关键词 函数链接型神经网络 电容压力传感器 多层感知器 运算复杂性 建模
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双面接触式电容压力传感器的设计及制造工艺流程 被引量：2
5
作者 许高攀 陈广文 +1 位作者 胡国清 李志博 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2001年第9期33-35,共3页
双面接触式电容压力传感器除了具有单面接触式电容压力传感器的优点 ,还有它的特别之处 :双面接触式电容压力传感器被施加同样的压力时 ,可以得到比单面接触式电容压力传感器增大一倍的电容量和灵敏度 ,而且不会因此增加多少成本 ;工作... 双面接触式电容压力传感器除了具有单面接触式电容压力传感器的优点 ,还有它的特别之处 :双面接触式电容压力传感器被施加同样的压力时 ,可以得到比单面接触式电容压力传感器增大一倍的电容量和灵敏度 ,而且不会因此增加多少成本 ;工作时可靠性更高 ,即使一面失灵还有另一面可以正常工作。文中就双面接触式电容压力传感器的工艺进行了初步设计。 展开更多
关键词 双面接触式电容压力传感器 工艺流程 自停止腐蚀 设计 制造
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ANSYS在接触式电容压力传感器非线性分析中的应用 被引量：1
6
作者 卞剑涛 颜黄苹 +1 位作者 冯勇建 王亚强 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2002年第3期3-6,共4页
通过对接触式电容传感器结构原理的分析 ,运用ANSYS对传感器膜片在外加压力作用下的接触和大变形等非线性问题进行分析 ,并基于有限元法编写相应的程序 ,直接得出输出电容与外加压力之间的关系。比较实验结果 ,验证了ANSYS对接触式电容... 通过对接触式电容传感器结构原理的分析 ,运用ANSYS对传感器膜片在外加压力作用下的接触和大变形等非线性问题进行分析 ,并基于有限元法编写相应的程序 ,直接得出输出电容与外加压力之间的关系。比较实验结果 ,验证了ANSYS对接触式电容压力传感器非线性分析的可行性 。 展开更多
关键词 有限元法 微传感器 ANSYS 接触式电容压力传感器 非线性分析
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自主研发的传感器应实现产业化：硅电容压力传感器及其产业化 被引量：3
7
作者 徐开先（特约主持人） 《世界仪表与自动化》 2008年第4期20-23,共4页
传感器——能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。通常有敏感元件和转换元件组成。 传感技术——研究传感器的材料、设计、工艺、性能和应用等的综合技术。 压力测量是工业过程控制中3大重要测量... 传感器——能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。通常有敏感元件和转换元件组成。 传感技术——研究传感器的材料、设计、工艺、性能和应用等的综合技术。 压力测量是工业过程控制中3大重要测量参数之一．压力传感器在工业自动化仪表中尤显重要，这次本栏目向读者介绍的3种压力传感器产品： 展开更多
关键词 电容压力传感器 产业化 自主研发 工业自动化仪表 工业过程控制 传感技术 测量参数 输出信号
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电容压力传感器的函数链接型神经网络建模方法
8
作者 钱新 龚烈航 《解放军理工大学学报（自然科学版）》 EI 2002年第3期60-63,共4页
旨在开发一种计算简单的电容压力传感器的模型 ,以便经济、可靠地应用。分析表明 ,采用新型函数链接型神经网络建立的电容压力传感器模型 ,能够精确读出应用压力。它是一种能实现输入到输出的高度非线性映射并且运算高效的非线性网络 。
关键词 函数链接型神经网络 电容压力传感器 多层感知器 运算复杂性
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静电纺丝CNTs/MXene/PVP复合纤维膜的制备及电容压力传感器性能检测
9
作者 张敏 顾宏 《传感器技术与应用》 2023年第6期447-453,共7页
本文主要利用静电纺丝法制备CNTs/MXene/PVP复合纤维膜作为电容压力传感器介电层,扫描电子显微镜对二维材料MXene进行形貌表征。通过一系列传感器性能研究,结果得出使用静电纺丝制备出的纤维膜比表面积大、力学性能好,灵敏度可达到0.533... 本文主要利用静电纺丝法制备CNTs/MXene/PVP复合纤维膜作为电容压力传感器介电层,扫描电子显微镜对二维材料MXene进行形貌表征。通过一系列传感器性能研究,结果得出使用静电纺丝制备出的纤维膜比表面积大、力学性能好,灵敏度可达到0.53323 kPa−1、宽检测范围(0~10 kPa)、快速响应时间(响应时间150 ms、恢复时间200 ms)、低迟滞性(滞后误差8.8%)。说明该电容压力传感器未来在人机交互、医疗监测具有良好的发展潜力。 展开更多
关键词 静电纺丝 磁控溅射 CNTs/MXene 复合纤维膜 电容压力传感器
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SiC微加工工艺及其在高温电容压力传感器中的应用研究进展 被引量：2
10
作者 余开庆 程萍 +3 位作者 丁桂甫 Roya MABOUDIAN 赵小林 姚景元 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第12期1-4,12,共5页
综述了碳化硅(SiC)材料的薄膜沉积、刻蚀、减薄、键合、欧姆接触等微加工工艺,并以SiC高温电容压力传感器为典型应用,介绍了SiC高温压力传感器的研究现状。
关键词 碳化硅 微加工工艺 高温 电容压力传感器
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电容压力传感器与电子血压计的结构原理及电子血压计的校准 被引量：2
11
作者 王黎明 苏艳玲 王森 《中国医学装备》 2013年第3期44-46,共3页
目的:通过对电容压力传感器与电子血压计的结构、原理进行分析,修复受损的电容压力传感器,并对修复后的血压计进行校准。方法:利用常见的正常血压计做为标准压力计,使两血压计处于同一压力水平来校准血压计。结果:电容压力传感器修复后... 目的:通过对电容压力传感器与电子血压计的结构、原理进行分析,修复受损的电容压力传感器,并对修复后的血压计进行校准。方法:利用常见的正常血压计做为标准压力计,使两血压计处于同一压力水平来校准血压计。结果:电容压力传感器修复后经过对血压计的校准达到其使用标准。结论:电容压力传感器在电子血压计中相对为易损元件且参数易改变,本文所采用的修复方法及校准电子血压计的方法易于普及。 展开更多
关键词 电容压力传感器 电子血压计 校准 频率调制
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基于Pcap01的MEMS电容压力传感器测量电路设计 被引量：2
12
作者 鲍丙豪 陈亮 《电子科技》 2019年第3期57-60,共4页
基于TDC原理文中提出了一种用于MEMS电容式压力传感器的微弱电容测量电路。该电路以微处理器STM32F103为控制核心,通过SPI总线对Pcap01芯片进行时序控制,完成电容数据的采集、分析、处理和显示。该电路具有体积小、抗干扰性强、分辨率... 基于TDC原理文中提出了一种用于MEMS电容式压力传感器的微弱电容测量电路。该电路以微处理器STM32F103为控制核心,通过SPI总线对Pcap01芯片进行时序控制,完成电容数据的采集、分析、处理和显示。该电路具有体积小、抗干扰性强、分辨率高和刷新频率高的特点。通过对10 pF以下的固定电容和MEMS电容式压力传感器测量验证新电路的性能。实验结果表明,电路在10 Hz刷新频率下有效精度位为16位,分辨率可达61 aF。 展开更多
关键词 MEMS 电容式压力传感器 Pcap01 TDC 微电容检测技术 微处理器
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改进型电容压力传感器的设计
13
作者 牟有静 《辽宁大学学报（自然科学版）》 CAS 2000年第2期154-156,共3页
电容式集成压力传感器因其特有的一系列优点而被广泛采用 ,但硅杯形状对传感器的灵敏度影响较大 ,本文提出一种新的硅杯形状 ,并通过分析计算 。
关键词 挠度 弯曲刚度 断裂应力 电容式压力传感器 设计
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较宽压强响应范围和较高灵敏度的聚丙烯基电容式压力传感器的研制
14
作者 曾鹏程 肖书平 +2 位作者 杨柳 谈灵操 徐百平 《机电工程技术》 2025年第3期58-63,共6页
采用三元乙丙橡胶(EPDM)对聚丙烯(PP)进行共混改性,并对所得共混物进行超临界二氧化碳(Sc-CO_(2))发泡,分别以该共混物和所得发泡样品为介电层组装得到不同的PP基电容式压力传感器。对该共混物和发泡样品的微观结构和力学性能进行表征,... 采用三元乙丙橡胶(EPDM)对聚丙烯(PP)进行共混改性,并对所得共混物进行超临界二氧化碳(Sc-CO_(2))发泡,分别以该共混物和所得发泡样品为介电层组装得到不同的PP基电容式压力传感器。对该共混物和发泡样品的微观结构和力学性能进行表征,基于此分析研究了EPDM和发泡对PP基介电层形变能力进而对相应传感器灵敏度(S)和压强响应范围的影响及其机理。结果表明:EPDM的加入及其含量的提高显著增强了PP基介电层的形变能力,使得该介电层屈服点应力值和大形变区间内的模量均显著降低。Sc-CO_(2)发泡进一步增强了该介电层的形变能力,使得其在较低应力范围内的模量显著降低,且屈服点消失。最终,以质量分数30%EPDM共混物发泡样品为介电层的电容式压力传感器展现出较好的压强-电容响应性能:压强响应范围和S从PP的25~40 MPa和0.0271 MPa^(-1)分别拓宽和增加至该传感器的0~40 MPa和0.1207 MPa^(-1)。应用测试结果表明,该传感器在面部肌肉运动和手腕弯曲等人体运动检测中表现出良好的应用前景。 展开更多
关键词 电容式压力传感器 压强响应范围 灵敏度 聚丙烯 超临界二氧化碳发泡
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基于三浦折纸电容式压力传感器的仿真与优化
15
作者 孙鸿 李木军 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期120-123,共4页
柔性电容式压力传感器的灵敏度通常随压力的增加而衰减,这可能会影响其在具有环境压力情况下的应用。基于三浦折纸结构的柔性电容式压力传感器由于其特殊的折叠方式,可以同时改变电极之间的距离和正对面积来提高电容的相对变化率。本文... 柔性电容式压力传感器的灵敏度通常随压力的增加而衰减,这可能会影响其在具有环境压力情况下的应用。基于三浦折纸结构的柔性电容式压力传感器由于其特殊的折叠方式,可以同时改变电极之间的距离和正对面积来提高电容的相对变化率。本文通过有限元仿真验证了三浦折纸电容式压力传感器的灵敏度随压力的增加而增大的变化规律。此外,仿真了不同初始二面角和厚度的三浦折纸传感器在不同压力下的电容变化情况,从结构上进行性能优化。 展开更多
关键词 柔性电容压力传感器 三浦折纸结构 灵敏度 有限元仿真
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基于PDMS锥形微结构的柔性石墨烯压力传感器
16
作者 张珈铭 李雷 +2 位作者 宋阳 徐荣青 赵江 《固体电子学研究与进展》 2025年第1期87-93,共7页
为解决压力传感器中的高灵敏度和宽传感范围的平衡问题,受日常应用中光敏印章技术的启发,采用光敏印章辅助掩模技术制作基于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)锥形微结构的石墨烯压力传感器,并且研究了不同圆锥尺寸对压力传感... 为解决压力传感器中的高灵敏度和宽传感范围的平衡问题,受日常应用中光敏印章技术的启发,采用光敏印章辅助掩模技术制作基于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)锥形微结构的石墨烯压力传感器,并且研究了不同圆锥尺寸对压力传感器灵敏度的影响。结果表明,PDMS锥形结构的圆锥半径为1.5 mm时可有效提高灵敏度,双层PDMS锥形微结构的石墨烯压力传感器在0~0.5 kPa的工作范围时,灵敏度可达0.082 7 kPa^(-1);工作范围为0.5~3.0 kPa时,灵敏度为0.293 6 kPa^(-1),是目前相同种类、相同结构材料灵敏度的2.4倍。该双层PDMS锥形压力传感器具有62.5 ms的响应时间,125 ms的恢复时间,并呈现优异的重现性,适用于医疗保健、可穿戴电子、智能包装等领域。 展开更多
关键词 激光诱导石墨烯 光敏垫 激光雕刻 微锥结构 电容式压力传感器
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柔性电容式压力传感器性能优化的研究进展 被引量：2
17
作者 党新玉 段沐荣 +2 位作者 吴蓓 孙润军 王秋实 《印染》 CAS 北大核心 2024年第4期72-77,共6页
柔性电容式压力传感器具有低能耗、高灵敏度、高稳定性等优点,在可穿戴设备、电子皮肤等柔性电子领域受到广泛关注。概述了以复合介电层和微结构设计为代表的柔性电容式压力传感器灵敏度提升方法,并介绍了柔性电容式压力传感器在追求高... 柔性电容式压力传感器具有低能耗、高灵敏度、高稳定性等优点,在可穿戴设备、电子皮肤等柔性电子领域受到广泛关注。概述了以复合介电层和微结构设计为代表的柔性电容式压力传感器灵敏度提升方法,并介绍了柔性电容式压力传感器在追求高灵敏度和宽检测范围方面通常采用的多级复合结构、复合机制和混合响应策略,最后对柔性电容式压力传感器发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 电容式压力传感器 结构设计 性能优化 灵敏度 研究进展
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基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器
18
作者 金皓 张宇 +1 位作者 秦亚飞 李泰泉 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2024年第4期402-410,共9页
旨在设计并测试一种基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器。该传感器由镓基液态金属镓铟锡合金(Galinstan)、炭黑(CB)以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)以牺牲模板法制作传感器介电层,同时通过丝网印刷技术将镓基液态金属共晶镓铟合金(EGaIn... 旨在设计并测试一种基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器。该传感器由镓基液态金属镓铟锡合金(Galinstan)、炭黑(CB)以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)以牺牲模板法制作传感器介电层,同时通过丝网印刷技术将镓基液态金属共晶镓铟合金(EGaIn)印刷于普通织物上制备传感器电极。完成传感器封装后,对传感器进行各项传感性能的测试。测试结果表明,该传感器具备较高灵敏度(0.18 kPa^(-1)),低迟滞性,快速响应时间(140 ms)及恢复时间(180 ms),并展现出优良的循环耐久性和稳定性。此外,还探讨了该传感器在监测人体运动,如自行车踏频监测和步频监测等方面的潜在应用,证明其在运动分析和健康监测领域的有效性。通过这些实验和分析,证实了该传感器作为一种新型柔性压力传感器的可行性和应用潜力,为未来的研究和应用提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 镓基液态金属 电容式压力传感器 镓铟锡合金 炭黑 可穿戴设备 丝网印刷 运动监测
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基于双面多级微结构的柔性电容式压力传感器
19
作者 黄梁松 王硕 +4 位作者 张鹏 张坤 杜明超 黄鑫 步晓飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1692-1699,共8页
柔性压力传感器作为可穿戴智能设备的重要组成部分,在人体行为监测、电子皮肤系统等方面有广泛的应用。为了进一步利用微结构对柔性传感器灵敏度的提升效果,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)与碳黑(CB)、多壁碳纳米管(MWCNTs)混合成导电材料并... 柔性压力传感器作为可穿戴智能设备的重要组成部分,在人体行为监测、电子皮肤系统等方面有广泛的应用。为了进一步利用微结构对柔性传感器灵敏度的提升效果,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)与碳黑(CB)、多壁碳纳米管(MWCNTs)混合成导电材料并复制砂纸表面微结构作为上下电极层,用PDMS复制弧形凸起和砂纸微结构组成双面微结构介电层,设计成基于双面多级微结构的柔性电容式压力传感器。两种微结构的组合使得传感器的性能有了明显的提高,具有高的灵敏度(1.2875 kPa^(-1),<0.1 kPa),宽的检测范围(可达100 kPa),快的响应时间(80 ms),并保持良好的重复稳定性。结果表明:该传感器能够在人体行为监测以及其他应用方面发挥理想的性能。 展开更多
关键词 电容式压力传感器 双面微结构 多级微结构 人体行为监测
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MEMS硅膜电容式气象压力传感器的研制 被引量：4
20
作者 庞程 赵湛 杜利东 《微纳电子技术》 CAS 2007年第7期249-251,278,共4页
基于MEMS的电容式压力传感器以其低成本高性能在气象测量中有着广阔的应用前景。利用ANSYS软件模拟接触式电容压力传感器的工作状态,得到硅膜的形变和应力分布状况。制作流程采用简单标准的工艺:利用KOH各向异性腐蚀进行硅片大面积、大... 基于MEMS的电容式压力传感器以其低成本高性能在气象测量中有着广阔的应用前景。利用ANSYS软件模拟接触式电容压力传感器的工作状态,得到硅膜的形变和应力分布状况。制作流程采用简单标准的工艺:利用KOH各向异性腐蚀进行硅片大面积、大深度腐蚀减薄,分析了其浓度配比对硅面平整度特性的影响,采用阳极键合形成真空腔,试验反应离子深刻蚀形成硅膜的效果。芯片测试结果表明方案可行。 展开更多
关键词 电容压力传感器 各向异性腐蚀 阳极键合 反应离子深刻蚀
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