LTCC的電容式高溫E+E壓力傳感器的研究
基于近年來(lái)軍用民用/行業(yè)對(duì)高溫環(huán)境下的壓力信號(hào)獲取的需求日益增大，而傳統(tǒng)的E+E壓力傳感器在高溫環(huán)境應(yīng)用場(chǎng)合表現(xiàn)出了非常大的局限性的現(xiàn)狀，本論文提出了一種基于LTCC（低溫共燒陶瓷）的電容式高溫E+E壓力傳感器，不僅可以解決400°C-600°C高溫環(huán)境下壓力信號(hào)讀取的難題，同時(shí)也開(kāi)創(chuàng)了傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的一些新的思路與方法，對(duì)以后的MEMS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作有著重要指導(dǎo)和借鑒意義。

LTCC的電容式高溫E+E壓力傳感器的研究
經(jīng)典的傳感器的輸入輸出特性均存在非線性,且易受到工作環(huán)境的影響,產(chǎn)生溫度漂移,其表現(xiàn)是被測(cè)目標(biāo)參量為零或恒定值時(shí),當(dāng)改變環(huán)境溫度時(shí),傳感器的零點(diǎn)電壓或輸出值會(huì)發(fā)生變化,從而給測(cè)量帶來(lái)誤差。 本文主要是針對(duì)E+E壓力傳感器在實(shí)際應(yīng)用中存在的溫度漂移設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。此系統(tǒng)采用軟件、硬件相結(jié)合的方法,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以LabVIEW為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的。 在這次設(shè)計(jì)中,硬件部分主要用到擴(kuò)散硅E+E壓力傳感器,Pt100溫度傳感器,PXI總線系統(tǒng)；軟件部分主要使用LabVIEW軟件。E+E壓力傳感器的輸出P會(huì)受到溫度的影響,用溫度傳感器測(cè)出環(huán)境溫度T后,經(jīng)PXI總線將數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)內(nèi)部,通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練,從而使用溫度補(bǔ)償儀進(jìn)行溫度補(bǔ)償,得出的zui終輸出值P’即為校正后的值,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以看出,這種補(bǔ)償儀操作簡(jiǎn)單,補(bǔ)償效果很好。結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，主要對(duì)LTCC高溫E+E壓力傳感器的設(shè)計(jì)，制備及關(guān)鍵工藝，以及測(cè)試三方面進(jìn)行研究。傳感器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：介紹了LTCC高溫E+E壓力傳感器的電磁模型和平面螺旋電感模型；根據(jù)了傳感器的力-電原理分析了傳感器在載荷下的電容變化；設(shè)計(jì)了LTCC高溫E+E壓力傳感器的結(jié)構(gòu)模型并對(duì)其進(jìn)行了ANSYS仿真和理論驗(yàn)證，討論該模型頻率-壓力函數(shù)關(guān)系并得出其理論靈敏度。傳感器制備及關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)：闡述了LTCC材料和技術(shù)；分析了壓力敏感膜工藝和封口工藝兩個(gè)關(guān)鍵工藝，尤其是在壓力敏感膜工藝中創(chuàng)新性的引入了填充碳膜作為犧牲層的工藝，極大程度上改進(jìn)了敏感膜平整度，提升了傳感器靈敏度；介紹了LTCC電容式高溫E+E壓力傳感器的制作過(guò)程，討論了傳感器相關(guān)優(yōu)化工藝。

LTCC的電容式高溫E+E壓力傳感器的研究
傳感器的測(cè)試環(huán)節(jié)：搭建了負(fù)壓測(cè)試平臺(tái)，對(duì)傳感器整體形貌以及敏感膜受壓之后的形變測(cè)試和理論分析；搭建了常溫均勻壓力測(cè)試平臺(tái)，對(duì)傳感器進(jìn)行了常溫下的壓力測(cè)試并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合理論推導(dǎo)進(jìn)行了分析討論，在實(shí)驗(yàn)中我們得到了的傳感器靈敏度；搭建了高溫壓力測(cè)試平臺(tái)，對(duì)傳感器高溫下的性能進(jìn)行了測(cè)試并對(duì)其溫度寄生參數(shù)進(jìn)行了分析。