论文开题报告-徐东风

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1、毕业设计（论文）开题报告题目：差动电容式加速度传感器的研究课题类别：设计0论文口学生姓名:学号：200652050109班级：测控06-1班专业（全称）:测控技术与仪器指导教师:2010年4月一、本课题设计（研究）的廿的：1.通过本次设计使我们进一步了解了差动电容式加速度传感器的结构原理2.掌握这种传感器的常用测量电路的工作原理和性能特点3.通过本次设让掌握影响差动屯容式加速度传感器精度的因索及提高精度的措施4.掌握这种传感器基木性能的标定方法5.进一步学习通过仿真分析传感器性能的技巧二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述人1•引言屯容式加速度传感器具有结构简单、灵敏度高、动态响应

2、特性好、抗过载能力人,对高温、辐射和强烈振动等恶劣条件适应性强、价格便宜等一系列优点，因此它已成为一种很有发展前途的传感器，国内外不少人认为电容式传感器是未来最有希槊的传感器。几十年来，人们多用压电式加速度传感器或压阻式加速度传感器来测量振动和冲击。但是对于测量持续时间长的冲击运动，所用的传感器具有零频响应是极为重要的。压屯式加速度传感器结构牢固，但是频响不能到零，而压阻式加速度传感器虽能敏感稳态加速度，但容易由过量冲击和共振造成损坏，它不具有某些应用场合所要求的坚同程度和低“g”值测量时所需的精确度，并且对温度敏感⑴。变电容式加速度传感器正好弥补了上述缺陷，这种加速度传感器能承受比

3、较大的过冲量而且由于其避开了压阻温度效应，因此温度特性比较好。利用现代新的工艺技术制成的、根据变电容原理工作的变电容式加速度传感器，是专用于测量稳态或低频的低“g”值的振动，但乂可耐受高“g”值的冲击而不损坏。2•电容式加速度传感器的结构形式电容式微加速度计是利用质量块把加速度的变化转换成电容电极间极距的变化，一般采用差分结构。从结构形式上，电容式微型加速度计可分为两类：表面硅微型加速度计和体硅微型加速度计。表面硅微型加速度计可以通过微机械加工工艺來实现，即通过对硅表面层的加工及牺牲层的腐蚀来获得微机械部件，因此当被用于制作惯性传感器时，所制得的器件的惯性质量和检测电容都很小。而体硅

4、微型加速度计则可以通过传统体硅微机械加工工艺或LIGA工艺來实现，通过微机械加工工艺可以制得具冇较大惯性质量的器件。在传统的体硅微机械屮，玻璃2硅2玻璃的三明治结构通常被用来构成适合于检测电容变化的差分电容式结构【2】，下面分别从表面硅工艺、传统体硅工艺和LIGA工艺来介绍电容式加速度传感器的常用的两种结构形式。1）表面硅工艺敏感质运块Cr/H电极表面硅工艺采用与集成屯路工艺相似的表面加工手段，以单晶硅或多晶硅薄膜来制作机械结构。采用的工艺方法包括外延、掺杂、溅射、化学汽相淀积、光刻、氧化等。i(10urn)SiOtd/im)Bulk—Si图1SDB-SOI结构表面硅工艺电容式微加速

5、度传感器如图1所示，该传感器是用SDB-SOI（硅•硅直接键合硅■绝缘体键合）技术与表面硅工艺相结合的“准表而硅工艺”制作的。其活动部件是10pm厚的单品硅层，其敏感方向垂直于硅平面。作为悬臂梁固定端的4个点用SDB（硅•硅直接键合）技术直接连到硅基片上。质量块上开孔以改善阻尼，使传感器有较好的频响特性，工作带宽达到200Hzo与一般表面硅工艺电容式微加速度传感器相比，它的敏感质量块厚得多，螺旋状悬臂梁的刚度也较小，因而灵敏度较高，达到200mV/g；单晶硅的悬臂梁消除了迟滞性和蠕变，捉高了可靠性。2）传统立体硅工艺体硅加工工艺是一种典型的微机械加工方法。为了形成完整的微结构，往往在

6、加工的基础上还用到键合或粘结技术。将硅的键合技术和体硅加工方法结合起来，是利用休硅工艺实现微结构的一大特色。但是体硅加工工艺过程比硅表面加工要复杂，体积大而冃成本高。但是，它使得可活动的敏感质量加大，检测电容量加大，加速度计的分辨率和灵墩度等性能得以提高。图2立体硅工艺电容式微加速度传感器结构图2是立体硅工艺电容式微加速度传感器的一种典型结构。敏感元件是玻璃一硅一玻璃的“三明治”结构，外围用硅封装。如图所示，夹在中间的嫩感质量摆片与镀在上下两边玻璃上的检测屯极形成一对差动屯容，敏感输入加速度的大小；另外通过镀在两边玻璃上的加力电极施加静电反馈力，形成闭环控制系统。3）LIGA工艺LI

7、GA技术源自徳文，是LithografieGalvanofonnungAbformung三个词的缩写，由光刻、电铸、模铸三个环节组成。LIGA工艺是一种新型的微型结构加工工艺，是进行三维立体微细加工的方法之一，同时也是制作非硅材料微机屯系统的工艺之一。LIGAI艺建立在具有深度刻蚀性能的X射线光刻、微电铸成型、微議料铸模等技术的基础上，由溅射隔离层、涂光刻胶、同步辐射X光曝光、显影、微电铸、去除隔离层、制造微塑料模具等多道工序组成，其特点是微结构可做到很大