MEMS压阻式压力传感器技术研究

发布时间：2017-10-14 10:05

  本文关键词：MEMS压阻式压力传感器技术研究

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【摘要】：传感器是一种以测量为目的而被使用并且根据某些规则被转换成可用的输出信号的装置或设备。它通常由转换元件和敏感元件组成,实现自动控制和自动检测。MEMS传感器的研究始于20世纪60年代,能够代表该技术开端的首个硅隔膜压力传感器和应变计分别来自于霍尼韦尔研究中心和贝尔实验室。压力传感器是MEMS传感器中影响最为深远的一类,其性能由测量范围、测量精度、非线性度、重复性和工作温度等决定。随着自动化生产程度的不断提高,对传感器的要求也在不断提高,必须研制出具有灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。为确保工业生产自动化的可靠性和稳定性,具有高灵敏度、高精确度、快速响应、良好互换性的新型传感器是今后市场的主要需求。当今采用MEMS技术制造的压力传感器,其线性度、灵敏度较之前有了很大提高,考虑到IC制造工艺及元器件的温度特性等因素,压力传感器的零点误差,温度漂移缺点和灵敏度误差等问题依然存在,所有就需要借助后续信号补偿技术。本文主要研究MEMS压阻式压力传感结构与电路结构,传感器补偿原理,MEMS压阻式压力传感器补偿方案,MEMS压阻式压力传感器的测试系统。设计了一套实验室使用的针对压阻式压力传感器进行校正以及数字信号处理增益补偿系统。该系统的DSP增益补偿部分采用了MLX90308芯片对传感器的输出信号进行温度及灵敏度的补偿,同时利用了LabVIEW与NI6211数据采集卡配套采集传感器经过系统校正后的信号,然后进行数据的演示以及处理。
【关键词】：压阻式压力传感器 性能 补偿方案 测试系统
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪言9-14
• 1.1 MEMS压阻式压力传感器研究背景9
• 1.2 MEMS压阻式压力传感器发展趋势9-10
• 1.3 MEMS 压阻式压力传感器的优势与不足10-12
• 1.4 MEMS压阻式压力传感器补偿现状12-13
• 1.4.1 国外的补偿现状12
• 1.4.2 国内的补偿现状12-13
• 1.5 本论文的研究内容13-14
• 第二章 MEMS压阻式压力传感器14-33
• 2.1 相关理论基础14-19
• 2.1.1 半导体压阻效应15-18
• 2.1.2 弹性膜片变形小挠度理论18-19
• 2.2 MEMS压阻式压力传感器工作原理及特点19-24
• 2.2.1 MEMS压阻式压力传感器工作原理19-20
• 2.2.2 MEMS压阻式压力传感器电路结构20-24
• 2.2.3 MEMS压阻式压力传感器优缺点24
• 2.3 MEMS压阻式压力传感器结构设计和材料选择24-33
• 2.3.1 硅杯结构设计24-28
• 2.3.2 力敏电阻设计28-33
• 第三章 MEMS压阻式压力传感器补偿方案33-39
• 3.1 传感器补偿原理33-37
• 3.2 传感器补偿流程设计37-39
• 第四章 测试系统及结果39-55
• 4.1 测量系统的一般结构39-40
• 4.2 系统硬件40-43
• 4.2.1 敏感元件40-41
• 4.2.2 信号调试元件41-42
• 4.2.3 信号处理元件42
• 4.2.4 其它系统硬件42-43
• 4.3 系统软件43-46
• 4.3.1 调整增益补偿软件43-44
• 4.3.2 数据显示软件44-45
• 4.3.3 数据处理软件45-46
• 4.4 系统硬件的实现46-50
• 4.4.1 DK90308 Evaluation Kit的连线46-47
• 4.4.2 数据采集卡NI6211的连线47-49
• 4.4.3 温控设备的连线49-50
• 4.5 测试结果及数据50-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-58
• 5.1 总结55
• 5.2 展望55-58
• 参考文献58-63
• 致谢63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李剑;王文丽;;基于LabVIEW的压力传感器误差拟合[J];工业控制计算机;2014年07期

2 沈金鑫;夏静;;硅压阻式压力传感器智能校准系统设计[J];仪表技术与传感器;2014年03期

3 周伟;包建东;丁良华;;传感器标定的非线性校正研究[J];测试技术学报;2013年04期

4 刘永涛;徐大诚;郭述文;;一种硅压阻式压力传感器温度补偿算法及软件实现[J];现代电子技术;2013年12期

5 曹乐;樊尚春;邢维巍;;MEMS压力传感器原理及其应用[J];计测技术;2012年S1期

6 周静;彭琰举;常鹏;张会先;张菅;;基于ZIGBEE的压力传感器标定系统的研究[J];电子设计工程;2012年11期

7 强生杰;孔令刚;;压力传感器的支持向量机非线性回归建模[J];传感器与微系统;2012年04期

8 郭凤仪;郭长娜;王洋洋;;MPSO-SVM的压力传感器的非线性校正研究[J];传感技术学报;2012年02期

9 卞金洪;王吉林;周锋;;高精度压力传感器中温度补偿技术研究[J];哈尔滨理工大学学报;2011年06期

10 赵兵;孙书林;王帅;王娜;;基于LabVIEW的传感器静态特性标定方法研究[J];青海大学学报(自然科学版);2010年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 孙艳梅;压阻式压力传感器温度补偿方法研究[D];齐齐哈尔大学;2012年

2 刘鹏;压阻式压力传感器温度补偿方法实现的研究[D];天津大学;2010年

3 郭磊;现场条件下大空间3D精密定位原理与方法研究[D];天津大学;2008年

4 卢亮军;基于虚拟仪器的压力传感器自动补偿校正系统[D];华中科技大学;2007年

5 夏勇;压阻式压力传感器温度补偿的研究与实现[D];西北工业大学;2006年

6 王刚;压力传感器校准和测控系统研究[D];四川大学;2005年

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本文编号：1030427