国家自然科学基金(51275402)
- 作品数：5 被引量：16H指数：3
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- 多梁结构压阻式测振加速度传感器被引量：1
- 2013年
- 为满足制造装备智能化发展对测振传感器的需求,针对常见加速度传感器在性能、成本和微型化上的不足,研制了一种基于微机电系统技术的多梁结构压阻式加速度传感器。通过将2根短小敏感梁引入传统双桥结构的方式,在提升固有频率的同时,保证了传感器仍具有较高的测量灵敏度。利用敏感梁上的最大应力和结构固有频率相乘的结果作为性能评价标准,结合梁变形理论和实际工艺条件确定了传感器的结构尺寸。采用硅材料刻蚀、硼离子注入、溅射金属铝及阳极键合等工艺,制作了传感器芯片。实验结果表明,所研制的加速度传感器能够准确测量不同频率下的加速度信号,在每g下的灵敏度达到了0.544mV,满量程精度达到了1.76%,固有频率达到了13.61kHz,相对于双桥结构传感器,其综合性能提升了近85%。
- 刘岩赵玉龙孙禄张学锋蒋庄德
- 关键词：微机电系统加速度传感器固有频率
- 面向智能高速机床的高频响加速度计研究被引量：4
- 2013年
- 针对智能高速机床对高频响、微振动检测的需要,提出并研制了一种基于双桥梁结构的高频响微加速度传感器。利用Ansys静态与模态仿真,分析了双桥梁结构的应力状态和固有频率,一阶固有频率为11.8 kHz,达到了预定的设计要求。结合MEMS湿法刻蚀工艺与硅玻璃键和技术得到传感器样品。静态实验结果表明,双桥梁结构加速度传感器在3V的稳压电源下主轴灵敏度达到了0.264 mV/g,非线性度为0.67%,迟滞为2.69%。动态标定系统测试表明,传感器动态响应频率达到12.46 kHz,满足智能机床主轴在转速达到60 kr/min时的高频响测量要求。
- 孙禄赵玉龙刘岩
- 关键词：加速度传感器
- 基于梁膜结构的MEMS高g值加速度传感器被引量：2
- 2014年
- 为满足高冲击时加速度测量的要求,研制了一种基于梁膜结构的MEMS高g值加速度传感器。内部敏感元件采用对称的十字梁与平膜结合结构,可以有效地降低偏轴影响及横向灵敏度。使用ANSYS软件对芯片结构进行静态分析与模态分析,结果表明其在满量程情况下能安全工作。利用加速度冲击台进行测试,结果表明该加速度传感器可以准确地测量加速度信号,其灵敏度达到1.08 V/g,线性度达到1.163%。该传感器具有体积小,线性度好,精度高的优点。
- 李晓博赵玉龙程荣俊
- 关键词：微机电系统有限元仿真分析
- 孔缝双桥结构高性能压阻式加速度传感器被引量：3
- 2013年
- 针对装备智能化与监测系统无线化发展对振动传感器的要求,基于微机电系统和应力集中技术,提出并研制一种具有孔缝双桥结构的高灵敏度、高固有频率的压阻式微型加速度传感器。结合理论分析与数值计算方法,分析该结构的特性,通过研究孔缝尺寸对传感器性能的影响确定传感器敏感结构尺寸。传感器芯片采用微细加工工艺制作,并在简单的封装之后进行静态、动态性能测试。试验结果表明,孔缝双桥结构加速度传感器在3 V供电电压下,灵敏度可达到0.424 mV/g,相对传统双桥结构提高了60%以上,而测得的固有频率相对于传统双桥结构仅略有下降,仍在10 kHz以上。孔缝双桥结构加速度计通过引入应力集中孔缝,以较小的固有频率损失,明显提高了传感器的测量灵敏度,具有更为优良的综合性能。
- 赵玉龙刘岩孙禄蒋庄德
- 关键词：加速度传感器压阻式微机电系统
- 机械故障信息监测MEMS高频加速度传感器被引量：6
- 2012年
- 结合机械故障信息监测的需求,将微机电系统(micro electro-mechanical system,简称MEMS)传感器技术引入到机械装备的振动测量中,介绍了压阻式MEMS加速度传感器的检测原理、结构设计、微加工工艺及其关键技术。以"小变形-大应力"为敏感结构设计思路,研制了梁膜结构、孔缝双桥结构以及复合多梁结构3种高频加速度传感器,以满足高速制造装备的振动信号监测对传感器的需求。通过静态、动态性能测试实验可以看出,3种结构均在一定程度上提升了传感器的测量性能,实际测振实验也说明所研制的MEMS加速度传感器具备了装备振动信号检测所需的功能。具有微型化、低成本以及可大规模生产潜力的MEMS传感器的发展为高端机械制造装备的发展提供了新的器件支持,推动主轴部件等的智能化、一体化发展。
- 赵玉龙刘岩孙禄
- 关键词：故障监测微机电系统加速度传感器微加工
