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阵列式硅压力加速度传感器研究

作　者: 王长虹
导　师: 金鸿章
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 控制工程
关键词: 硅压阻压力阵列加速度非线性自校正温度漂移补偿
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 199次
引　用: 14次
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内容摘要

本论文主要研究了阵列式压力加速度传感器的基本原理、结构设计及制作工艺技术等。还讨论了信号处理电路、非线性自校正、温度漂移自补偿及数据融合等技术。论文首先以硅压阻效应原理为基础，讨论了阵列式硅压力、加速度传感器的设计原理，并对阵列式硅压力、加速度传感器中集成敏感芯片(压力、加速度)、总体结构和压力阵列的信号处理电路进行了设计，在阵列式硅压力、加速度传感器的研制中，还研究了半导体平面工艺、大规模集成电路技术、微机械加工技术(硅硅键合、静电封接、各向异性腐蚀)等关键技术的应用。压力阵列微型化设计、压力阵列与外围电路的集成化设计是技术关键，文中作了较详细的论述。论文采用查表法和曲线拟合法实现了对阵列式硅压力、加速度传感器的非线性自校正；采用多段折线逼近方法和曲线拟合法完成了对阵列式硅压力、加速度传感器温度漂移误差的补偿；采用二维回归分析法对传感器进行了数据融合。为传感器系统向实用化提供了具有参考价值的方法和方向。

全文目录

第1章绪论  9-12
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究状况  10-11
  1.3 本课题的主要研究内容  11-12
第2章阵列式硅压力、加速度传感器的设计与制作  12-37
  2.1 硅压力、加速度传感器的工作原理  13-21
    2.1.1 单晶硅的压阻效应  13-16
    2.1.2 硅压力膜片的应力分布  16-19
    2.1.3 硅加速度传感器工作原理  19-21
  2.2 阵列式硅压阻压力、加速度传感器的设计  21-31
    2.2.1 压力阵列的设计  21-26
    2.2.2 加速度元件的设计  26-28
    2.2.3 阵列式压力传感器信号处理电路的设计  28-31
  2.3 阵列式硅压力、加速度传感器的工艺技术研究  31-36
    2.3.1 半导体平面工艺技术  31-32
    2.3.2 CMOS信号处理电路的工艺技术  32-33
    2.3.3 硅的各向异性腐蚀技术  33-34
    2.3.4 加速度传感器的制备工艺  34
    2.3.5 阵列式压力、加速度传感器的封装技术  34-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章阵列式硅压力、加速度传感器的信号处理  37-41
  3.1 基本原理  38-39
  3.2 数据的采集、储存、传递和补偿  39-40
    3.2.1 特征数据的采集、储存和补偿功能  39
    3.2.2 过程数据的传递  39-40
    3.2.3 操作数据的储存和传递  40
  3.3 本章小结  40-41
第4章非线性自校正技术  41-49
  4.1 查表法  42-44
  4.2 曲线拟合法  44-47
  4.3 测试结果  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章温度漂移补偿技术  49-60
  5.1 多段折线逼近法  49-57
    5.1.1 传感器的零位温漂补偿  49-50
    5.1.2 传感器灵敏度温度漂移的补偿  50-53
    5.1.3 综合补偿程序框图  53-54
    5.1.4 补偿计算  54-57
  5.2 曲线拟合法法  57-59
    5.2.1 补偿原理  57-58
    5.2.2 补偿步骤  58-59
  5.3 本章小结  59-60
第6章数据的融合处理  60-65
  6.1 数据融合  60
  6.2 融合算法  60-63
  6.3 测试结果  63-64
  6.4 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  69-70
致谢  70-71
个人简历  71

阵列式硅压力加速度传感器研究

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