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高声级压阻式噪声传感器

作　者: 李时光
导　师: 杨德森；王晔
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 噪声压阻原理高声级
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 9次
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内容摘要

传感器是当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一,随着测量环境的恶劣,国防及民用领域传感器水平持续不断提高,尤其是在军事上对测量元件提出了更高的要求,要求其具有高精度、高可靠、低功耗、小体积、耐冲击和一致性好等特点,其中对噪声测控系统的能力及精度的提高尤为迫切,因此研制采用硅压阻效应以及电子线路中信号调节技术的高声级压阻式噪声传感器具有十分重要的意义。文中具体阐述了此噪声传感器的工作原理,设计过程以及制作工艺和最后的测试结果。在传感器的设计过程中,本文采用压阻原理检测高声级指标的噪声传感器。传感器的探头是利用单晶硅的压阻效应原理制成的。单晶硅材料在受到声压的作用后,其电阻率要发生变化,而且在不同的晶向上电阻率的变化不同。利用半导体平面工艺在单晶硅片的不同方向上制作出四个电阻,并连接成一个惠斯通电桥。通过合理的设计,使得当单晶硅片受到声压作用时,电桥一个对臂的两个电阻阻值增大,另一个对臂上的两个电阻阻值减小,这样,电桥在一定电源激励下,电桥的输出端就会输出一个与被测声压成一定比例关系的电压信号,实现噪声信号检测目的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 背景及其研究意义  10-11
  1.3 传感器的组成和分类  11-13
  1.4 国内外发展情况  13-14
  1.5 本文主要研究内容  14-16
第2章传感器工作原理  16-24
  2.1 引言  16
  2.2 压阻效应  16-17
  2.3 敏感元件全桥工作原理  17-18
    2.3.1 恒压源供电电桥原理  17-18
    2.3.2 恒流源供电电桥原理  18
  2.4 温度漂移的产生和补偿  18-23
    2.4.1 零位温度漂移  18-19
    2.4.2 零位温度漂移的补偿方法  19-20
    2.4.3 灵敏度温度漂移  20-22
    2.4.4 满量程输出信号的调整  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章传感器设计  24-38
  3.1 芯片设计  24-30
    3.1.1 传感器设计  24
    3.1.2 芯片结构的选择与计算  24-26
    3.1.3 掺杂类型和掺杂浓度  26
    3.1.4 电阻条的设计  26-27
    3.1.5 感压膜片尺寸设计  27
    3.1.6 硅杯支承部分高度设计  27-28
    3.1.7 力敏电阻条设计  28-30
  3.2 结构设计  30-31
  3.3 电路设计  31-37
    3.3.1 电路的恒流供电电路设计  31-34
    3.3.2 小信号放大电路的设计和实现  34-36
    3.3.3 系统整体电路设计与分析  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章传感器工艺研究  38-46
  4.1 制作工艺  38-44
    4.1.1 硅杯膜片的制作技术  40-41
    4.1.2 各向异性腐蚀的机制  41-42
    4.1.3 静电封接技术  42-43
    4.1.4 内外引线的转接  43-44
    4.1.5 性能测试  44
  4.2 传感器制作工艺  44-45
  4.3 电子束焊接真空腔  45
  4.4 本章小结  45-46
第5章传感器性能测试与结果分析  46-50
  5.1 引言  46
  5.2 测量原理  46
  5.3 性能及环境测试结果  46-49
  5.4 测试结果分析  49
  5.5 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-52
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  52-53
致谢  53

高声级压阻式噪声传感器

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