导读:本文包含了耐高温压力传感器论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:高温压力,蓝宝石,晶片键合,光纤珐珀
耐高温压力传感器论文文献综述
李旺旺[1]（2019）在《蓝宝石高温压力传感器关键技术研究》一文中研究指出超高温环境下压力参数的原位测试在航空航天、环境能源、采矿冶金、生物医学等领域有着广泛的需求,尤其在先进发动机领域。譬如,高温恶劣环境下压力参数的原位测试与提取对提高涡轮发动机、冲压发动机及火箭发动机中燃烧室的燃烧效率,增强发动机可靠性、提高发动机稳定性控制效果和运行安全系数、延长寿命等具有重要的意义。蓝宝石(Sapphire)是一种单晶α-Al_2O_3,由于其具有高熔点(~2040℃),高硬度,良好的机械性能、热稳定性、电绝缘性、抗化学腐蚀及优异的光学特性等优点,成为了研制超高温环境下传感器的理想材料。利用蓝宝石材料进行高温压力传感器的研制对高温压力传感测试领域的发展具有重要的价值。本文从高温恶劣环境下压力参数的测试需求出发,立足于单晶蓝宝石材料,研制了两种适用于高温环境的蓝宝石压力传感器,无线无源蓝宝石高温压力传感器与全蓝宝石光纤珐珀高温压力传感器。针对传感器的结构设计及传感器制备中的关键技术进行了深入研究,主要研究内容包括:(1)蓝宝石高温压力传感器的结构与参数设计根据压力膜片敏感原理,结合不同的信号传输与提取方式,设计了一种LC谐振式的无线无源蓝宝石高温压力传感器和一种基于珐珀干涉结构的全蓝宝石光纤珐珀高温压力传感器。根据敏感膜片设计原则及不同的信号测试原理,对两种传感器的整体结构参数进行了理论设计与有限元仿真验证。(2)蓝宝石晶片键合关键技术研究开发了氧等离子体表面活化处理与高温退火相结合的蓝宝石晶片键合工艺,解决了蓝宝石高温压力传感器中气密腔制备的关键技术难题。分别针对蓝宝石直接键合技术和以非晶Al_2O_3薄膜作为中间层的蓝宝石间接键合技术进行了研究。首先分析验证了氧等离子体表面活化处理对蓝宝石预键合的影响,研究确定了最优的高温键合工艺条件,实现了直接键合与间接键合两种不同的蓝宝石键合结构。后续通过拉力实验及扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对两种蓝宝石键合结构的键合强度及界面质量进行了测试与对比分析,结果证明两种结构的键合界面均实现了原子级的结合,且键合强度超过了蓝宝石衬底的强度。通过结合等离子体活化处理接触角测试结果与键合界面的微观表征结果揭示了蓝宝石晶片键合的微观机理。最后通过气密性检漏实验、光学传输特性研究证明了键合界面的气密性、透光性能够满足传感器应用的需求。(3)蓝宝石高温压力传感器的工艺制备针对无线无源蓝宝石高温压力传感器,通过对蓝宝石刻蚀、蓝宝石减薄、直接键合等关键工艺的研究实现了蓝宝石密封压力腔的制备,利用丝网印刷工艺实现了电容极板、电感线圈与基底的金属化集成。针对全蓝宝石光纤珐珀高温压力传感器,通过对蓝宝石敏感膜片、蓝宝石刻蚀片、蓝宝石基座的叁层结构直接键合工艺研究实现了全蓝宝石光纤珐珀高温压力传感器敏感头的制备。通过搭建高温-压力复合测试系统对制备的两种不同结构的蓝宝石压力传感器进行了高温环境下的性能测试。测试结果表明无线无源蓝宝石高温压力传感器能够实现600℃高温环境下20kPa~600kPa范围内的压力测试,600℃下传感器的灵敏度达到10.37kHz/kPa。与其它LC型高温压力传感器相比,本文首次提出的基于直接键合技术的无线无源LC蓝宝石高温压力传感器制作工艺简单,尺寸紧凑,灵敏度较高,有效避免了压力腔的变形和坍塌。此外,高温测试结果表明全蓝宝石光纤珐珀高温压力传感器在25℃~900℃温度范围内表现出良好的线性响应,900℃时传感器的灵敏度为3.035nm/kPa,达到了国内领先水平。本文所研制的两种蓝宝石高温压力传感器对高温环境下的压力测试具有突出的应用价值。(本文来源于《中北大学》期刊2019-12-05）
李奇思[2]（2019）在《碳化硅膜片式光纤高温压力传感器关键制备技术研究》一文中研究指出高温恶劣环境下压力参数的实时原位测量在军用和民用领域中均存在迫切需求,应用于高温环境下的压力传感器技术已成为当前的重要研究方向。碳化硅作为第叁代半导体材料,在高温环境下具有优良的热、机械、电学性能,非常适合用作MEMS高温压力传感器的基底材料。同时,光纤高温压力传感器相对于同类电子传感器具有耐高温能力强、高温响应稳定性好、抗电磁干扰、成本低等优点,已广泛应用于航空发动机健康状况监测、石油油井环境探测等领域。使用碳化硅材料制备光纤高温压力传感器并针对其开展相关研究工作对高温压力传感器技术发展具有重要意义。本文基于法珀干涉原理,结合膜片式光纤压力传感器的传感机理和测试原理,建立了传感器整体结构模型,并通过理论分析和数值计算确定了传感器具体结构尺寸参数。利用有限元分析软件COMSOL对碳化硅膜片式光纤高温压力传感器的敏感单元模型进行了静态分析及温度/压力耦合分析,以模拟传感器在复合环境下的性能。基于所设计的传感器结构并结合现有的微纳加工技术,完成了传感器敏感头的加工工艺流程设计及制备,并针对制备过程中的关键工艺进行了分析和总结。最后对碳化硅键合样品进行了工艺质量测试,测试结果表明键合样品的键合效果良好,键合界面周围几乎没有空洞产生,键合强度超过7.5MPa,高于MEMS器件的最低键合强度标准,并具有良好的气密性。同时基于FISO解调系统搭建了常温压力测试平台和温度/压力复合测试平台测试了传感器敏感头在常温及高温下的压力敏感性能,传感器在常温下的灵敏度为918nm/MPa,其迟滞小于0.2%,非线性误差小于0.37%,在500℃范围内具有良好的压力敏感性能,本文工作为今后碳化硅膜片式光纤压力传感器的优化与改进提供了一定参考依据。(本文来源于《中北大学》期刊2019-05-30）
邓珣[3]（2019）在《振动环境应力下SiC高温压力传感器结构性能分析及机制研究》一文中研究指出随着科技的发展,SiC高温压力传感器在航空航天领域的应用越来越广泛。近年来,国内外研究者开始着眼于其输出特性以及可靠性的研究。然而,目前对SiC高温压力传感器可靠性的研究主要在高温环境下进行,对振动环境应力的涉及较少,而振动环境应力对航空航天用高温压力传感器的影响不容忽视,且影响尚不够清楚。因此针对SiC高温压力传感器在振动环境下的性能分析及机制研究对传感器的发展有着重大的意义。本文首先针对SiC电容式高温压力传感器的特点,基于ANSYS Workbench和COMSOL软件分析了其在随机振动、正弦振动和冲击振动叁种振动模式激励下的谱分析和时域分析仿真研究方法。提出一种随机振动激励信号在频域和时域之间的转换方法。根据建立的振动仿真方法对传感器结构模型进行了给定试验标准下水平与垂直方向频域激励的振动仿真研究,最终得到传感器在叁种振动模式下的应力分布和位移响应情况并进行了对比分析。结果表明:除敏感元件外,传感器结构其余部件在水平方向振动激励下的应力和位移响应均大于垂直方向。冲击对传感器结构造成的应力和位移影响最大,其最大应力达到9.87×10~7N/m~2,最大位移达到3.17μm。在给定标准下,冲击振动对传感器的影响最为明显。对传感器进行时域振动激励分析,加载转换过后的时域振动激励信号,得到传感器结构在随机振动和冲击振动下的应力分布和位移响应。针对冲击振动模式,明确了传感器机械和电学性能退化判定条件,仿真得到不同加速度幅值冲击振动下传感器的最大应力和位移。拟合出传感器最大应力和位移随加速度幅值变化的曲线,在此基础上依据机械性能退化判定条件预测出传感器在水平和垂直方向下各部件的临界机械性能退化加速度。其中水平方向上可阀外壳的临界机械性能退化加速度最小为3.02×10~4g,垂直方向上敏感元件中SiO_2绝缘层的临界机械性能退化加速度最小为1.74×10~4g。在冲击振动应力下传感器机械和电学两种性能退化机制及其之间的关系方面,对传感器施加幅值为各部件临界机械性能退化加速度的冲击激励,得到各加速度下腔体部分的位移仿真结果,并利用微元法建立等效电容模型,在此基础上计算出相应的输出电容。结合电学性能退化判定条件中计算出传感器各部件机械性能退化时的零点漂移率,最终完成电学性能退化判定,得到冲击振动条件与机械和电学性能退化机制之间的关系:针对所分析的结构,水平方向冲击激励对传感器机械性能影响较大,但对传感器电学性能影响微弱;垂直方向冲击激励对传感器机械性能影响较小,对电学性能影响明显。电学性能退化造成的影响比机械性能退化严重,随着冲击加速度的增加,当传感器结构出现部分部件机械性能退化时,传感器电学性能零点漂移率未超差;但当传感器出现电学性能退化时,往往伴随着部件机械性能退化的发生。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-01）
齐虹,丁文波,张松,张林超,田雷[4]（2019）在《圆片级迭层键合技术在SOI高温压力传感器中的应用》一文中研究指出针对绝缘体上硅(SOI)异质异构结构特点,提出了两次对准和两次阳极键合工艺方法,实现了圆片级SOI高温压力传感器硅敏感芯片的迭层键合。采用玻璃—硅—玻璃叁层结构的SOI压力芯片具有良好的密封性和键合强度。经测试结果表明:SOI高温压力传感器芯片键合界面均匀平整无缺陷,漏率低于5×10~(-9)Pa·m~3/s,键合强度大于3 MPa。对芯片进行无引线封装,在500℃下测试得出传感器总精度小于0. 5%FS。(本文来源于《传感器与微系统》期刊2019年02期）
郭玉刚,饶浩,陶茂军,田雷,吴佐飞[5]（2018）在《MEMS SOI高温压力传感器芯片》一文中研究指出研制了一种基于微机电系统(MEMS)技术的压阻式绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器芯片。压力敏感电阻器与衬底之间采用二氧化硅介质隔离,解决了传统的PN结隔离方式在高温条件下的漏电失效问题。研制的高温压力芯片压力量程为0~2 MPa,室温1 m A条件下满量程输出信号达到100 m V以上,非线性小于0.15%FS,压力迟滞小于0.05%FS。在-55~+150℃温度范围内,零点温度系数小于20μV/℃,灵敏度温度系数小于0.02%FS/℃,零点温度迟滞小于0.1%FS。将芯片样本在150℃环境下进行了短期零点时漂测试验证其稳定性,结果优于0.05%FS。(本文来源于《传感器与微系统》期刊2018年11期）
谭苗苗[6]（2018）在《高温压力传感器标定的实验研究》一文中研究指出传感器的灵敏度是一项重要的静态性能指标。采用所设计的标定系统对高温压力传感器进行了标定实验,分析获得了室温和90℃时的传感器灵敏度值。通过对比两种不同温度下的灵敏度,分析温度对压力传感器灵敏度性能指标的影响程度,为高温环境下的压力传感器应用提供数据支持。(本文来源于《机械工程师》期刊2018年08期）
杨娇燕,梁庭,李鑫,李旺旺,林立娜[7]（2018）在《基于SOI岛膜结构的高温压力传感器》一文中研究指出针对绝缘体上硅(SOI)压力传感器平模结构下压敏电阻所在区域应力跨度过大而导致的线性度降低问题,采用了岛膜结构改善敏感膜片表面的应力分布,使压敏电阻能够完全布置在应力集中区,从而提高传感器的灵敏度和线性度。使用有限元分析软件对岛膜结构进行力学性能分析,根据敏感膜片表面应力分布情况确定压敏电阻最优的位置分布,并完成敏感芯片的制备。对完成的敏感芯片进行封装并进行温度-压力的复合测试,测试结果表明在19~200℃、量程2 MPa范围内,该传感器有较高的灵敏度(0.055 mV/kPa)和线性度(0.995)。(本文来源于《微纳电子技术》期刊2018年09期）
任乾钰[8]（2018）在《光纤法珀高温压力传感器动态解调系统设计》一文中研究指出高温环境下的压力测量在当今有着广泛的需求,光纤法珀高温压力传感器凭借其结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰、耐恶劣环境等特点,在高温压力测量方面有着得天独厚的优势。随着光纤法珀高温压力传感器在近些年的进一步发展,光纤法珀高温压力传感器解调技术也在不断的发展,然而当前的解调系统普遍在动态解调能力上有所欠缺。因此需要一种解调速度快、动态解调能力强的新型光纤法珀传感器解调方法,以满足在测试和工程应用中的需求。本文在研究国内外文献的基础上,对近年来使用最广泛的多种解调方法进行了深入细致的研究,分析了不同解调方法的优缺点。通过对光纤法珀高温压力传感器的传感机理进行研究,设计了一种新型的光纤法珀高温压力传感器动态解调算法。在数学仿真的基础上深入分析了这种算法的优劣,研究了误差的产生,使算法相对误差在0.2%以内,验证了该算法在实际应用中的可行性。之后利用FPGA开发板,在硬件上实现了这种算法,解调速度达到了2.88kHz,并提出了优化措施,有望在未来将系统的解调速度提高至更高的速度。选择了适当的光学设备和电子元件,设计了光纤法珀高温压力传感器动态解调系统的光学系统和硬件电路系统。搭建了光纤法珀高温压力传感器测试平台,完成了两路光信号的正交情况原理测试,测试结果表明该新型解调方法具有可行性。在光纤法珀高温压力传感器解调领域内提出了一种新型的动态解调方法,并为这种新型的解调方法奠定了初步的研究基础。(本文来源于《中北大学》期刊2018-06-03）
王海星[9]（2018）在《陶瓷封装HTCC高温压力传感器的设计与研究》一文中研究指出目前,在军事、交通管理、航空航天等多个领域中,均存在着高温高压等恶劣环境,而监控温度、压力参数的变化对提高效率以及系统的安全运转有着重要的意义。现有的传感器受材料性能和信号提取方法的限制,难以满足高温环境下的测试需求,而利用多层迭片技术制作的陶瓷基无源传感器在高温下有着巨大的优势。本课题组对陶瓷基电感-电容式(LC)无源传感器已经研究多年,主要代表是LTCC基传感器以及HTCC基传感器。但是,所研究的器件在高温测试时,由于读取天线与传感器难以固定,存在信号提取不稳定的问题。因此,为了实现传感器的实际高温应用,本论文提出了一种陶瓷封装的HTCC高温压力传感器,并重点开展了高温压力传感器封装结构的设计与研究,对LC传感器的实际应用具有重要的意义。基于LC谐振原理,分析了高温压力传感器的信号提取方式。对传感器电路中的平面螺旋电感模型和平行板电容器模型分别进行了理论分析。介绍了LC式无源压力传感器常见的电容模型,分析了传感器压力敏感原理,同时对陶瓷封装结构的测试原理进行了分析。通过对电磁理论的研究,设计了基于HTCC的高温压力传感器的结构。研究了传感器压敏元件的力学模型,并提出了理论计算,同时对压敏结构进行了ANSYS力学仿真。介绍了HTCC微组装工艺,对基底进行了多次烧结实验并得出了烧结工艺曲线,并对传感器进行了制备。根据封装结构的设计要求,设计了高温压力传感器的陶瓷封装结构。通过陶瓷机械精加工工艺制备了封装结构,完成了传感器的封装,并对其进行了压力测试,由测试结果得出,传感器谐振频率随压力变化表现出了良好的线性度,其压力灵敏度约为0.458MHz/bar。从25℃到700℃对封装结构进行了四次重复高温测试,结果表明:多次测试重复性良好,证明了封装结构具有高的可靠性;并且在700℃,传感器仍有约7dB的信号,说明传感器的陶瓷封装结构有在700℃以上高温环境中工作的潜力。(本文来源于《中北大学》期刊2018-06-03）
李鑫,梁庭,赵丹,姚宗,雷程[10]（2018）在《基于SOI的E型结构MEMS高温压力传感器的设计》一文中研究指出文中设计了一种基于SOI材料的E型结构MEMS压阻式高温压力敏感芯片。E型结构与传统的C型膜结构相比解决了由于过载压力所导致的传感器灵敏度与线性输出无法同时满足工程需求的问题。在设计方面,先通过经典薄板理论得到敏感C型膜的优化参数,再结合ansys workbench有限元分析软件进而得到E型结构的大小并模拟E型结构的力学性能;设计电阻的形状以及排列位置并通过仿真分析得到最佳的电阻布置,介绍了E型结构MEMS压力传感器的加工工艺,设计的传感器满量程输出为993 mV,可实现对量程8 MPa压力的测量。(本文来源于《仪表技术与传感器》期刊2018年05期）
耐高温压力传感器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
高温恶劣环境下压力参数的实时原位测量在军用和民用领域中均存在迫切需求,应用于高温环境下的压力传感器技术已成为当前的重要研究方向。碳化硅作为第叁代半导体材料,在高温环境下具有优良的热、机械、电学性能,非常适合用作MEMS高温压力传感器的基底材料。同时,光纤高温压力传感器相对于同类电子传感器具有耐高温能力强、高温响应稳定性好、抗电磁干扰、成本低等优点,已广泛应用于航空发动机健康状况监测、石油油井环境探测等领域。使用碳化硅材料制备光纤高温压力传感器并针对其开展相关研究工作对高温压力传感器技术发展具有重要意义。本文基于法珀干涉原理,结合膜片式光纤压力传感器的传感机理和测试原理,建立了传感器整体结构模型,并通过理论分析和数值计算确定了传感器具体结构尺寸参数。利用有限元分析软件COMSOL对碳化硅膜片式光纤高温压力传感器的敏感单元模型进行了静态分析及温度/压力耦合分析,以模拟传感器在复合环境下的性能。基于所设计的传感器结构并结合现有的微纳加工技术,完成了传感器敏感头的加工工艺流程设计及制备,并针对制备过程中的关键工艺进行了分析和总结。最后对碳化硅键合样品进行了工艺质量测试,测试结果表明键合样品的键合效果良好,键合界面周围几乎没有空洞产生,键合强度超过7.5MPa,高于MEMS器件的最低键合强度标准,并具有良好的气密性。同时基于FISO解调系统搭建了常温压力测试平台和温度/压力复合测试平台测试了传感器敏感头在常温及高温下的压力敏感性能,传感器在常温下的灵敏度为918nm/MPa,其迟滞小于0.2%,非线性误差小于0.37%,在500℃范围内具有良好的压力敏感性能,本文工作为今后碳化硅膜片式光纤压力传感器的优化与改进提供了一定参考依据。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
耐高温压力传感器论文参考文献
[1].李旺旺.蓝宝石高温压力传感器关键技术研究[D].中北大学.2019
[2].李奇思.碳化硅膜片式光纤高温压力传感器关键制备技术研究[D].中北大学.2019
[3].邓珣.振动环境应力下SiC高温压力传感器结构性能分析及机制研究[D].电子科技大学.2019
[4].齐虹,丁文波,张松,张林超,田雷.圆片级迭层键合技术在SOI高温压力传感器中的应用[J].传感器与微系统.2019
[5].郭玉刚,饶浩,陶茂军,田雷,吴佐飞.MEMSSOI高温压力传感器芯片[J].传感器与微系统.2018
[6].谭苗苗.高温压力传感器标定的实验研究[J].机械工程师.2018
[7].杨娇燕,梁庭,李鑫,李旺旺,林立娜.基于SOI岛膜结构的高温压力传感器[J].微纳电子技术.2018
[8].任乾钰.光纤法珀高温压力传感器动态解调系统设计[D].中北大学.2018
[9].王海星.陶瓷封装HTCC高温压力传感器的设计与研究[D].中北大学.2018
[10].李鑫,梁庭,赵丹,姚宗,雷程.基于SOI的E型结构MEMS高温压力传感器的设计[J].仪表技术与传感器.2018