导读:本文包含了电容式微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:多失效模式,失效相关性,可靠性,贝叶斯定理
电容式微传感器论文文献综述
许高斌,余智,徐礼建,马渊明,陈兴[1]（2019）在《复杂环境电容式微加速度传感器可靠性分析》一文中研究指出提出了一种基于贝叶斯定理的复杂环境多失效模式可靠性模型,在考虑失效模式相关性的前提下,提高了梳齿电容式微加速度传感器可靠度评估的准确性。运用泊松随机过程以及线性累积损伤理论分析了随机冲击载荷作用过程和振动载荷下器件的疲劳损伤过程,分别建立了过应力断裂失效和疲劳失效可靠性模型,并利用贝叶斯定理分析失效模式之间的相关性。通过蒙特卡洛方法验证了该可靠性模型能够准确预测电容式微加速度传感器可靠度随时间的变化规律。(本文来源于《电子测量与仪器学报》期刊2019年08期）
郭庆,李妍,高尚,张培玉[2]（2018）在《采用牺牲层技术的电容式微机械超声传感器的仿真与分析》一文中研究指出电容式超声传感器有可能取代压电式超声传感器,在超声成像领域受到极大的关注。目前,对采用牺牲层释放技术加工而成的电容式微机械超声传感器(CMUT)的分析,均较少将释放工艺对其结构参数的影响进行详细的分析,故拟将牺牲层释放工艺对CMUT参数的影响进行分析。采用大型工程有限元分析软件ANSYS进行有限元分析的方法,分析释放方法对CMUT性能的影响。采用激光测振仪对超声传感器的共振频率为2.5 MHz的结构进行初步测试,实验结果和仿真结果的误差为3.9%。由仿真分析可知,CMUT振动膜的长宽比对4种CMUT的分析误差变动较大,一般情况下,当振动薄膜的长宽比大于4时,CMUT的振动频率变化不大,且4种模型的相对误差变化趋于平缓。此外,CMUT薄膜的厚度越薄,百分比差异越小。由此得知,牺牲层释放工艺对CMUT的性能有较大的影响,CMUT中支撑振动薄膜的侧墙和牺牲层的释放孔及释放通道对模型仿真有较大的影响。对采用牺牲层技术制造的CMUT,在设计和构建CMUT结构时,应考虑牺牲层释放工艺对CMUT性能的影响。实验结果和仿真结果具有很好的一致性,验证所提模型的有效性。(本文来源于《中国生物医学工程学报》期刊2018年06期）
刘杰,陈全芳[3]（2018）在《电容式微机械超声传感器的工艺综述》一文中研究指出电容式微机械超声传感器(CMUT)自出现以来,因其频谱宽、分辨率高、声阻抗匹配好等优势,在超声成像领域大有取代传统压电式传感器的趋势。围绕CMUT最主要的两种制造工艺方法,重点简述了表面微加工技术和晶圆键合技术的基本方法、工艺材料、薄膜形成等相关概念,并介绍了基于这两种方法加工制造CMUT的基本流程。从表面微加工方法中薄膜的沉积材料和结构以及晶圆键合方法中键合方式和键合温度等方面进行论述,总结介绍了CMUT加工工艺的研究现状。在此基础上对CMUT加工工艺的未来进行展望,提出应从工艺温度、薄膜材料、晶圆粗糙度和粘滞现象等4个主要方面进行重点研究,从而使CMUT早日实现推广应用。(本文来源于《仪器仪表学报》期刊2018年08期）
刘雪莲[4]（2018）在《电容式微加速度传感器接口电路的设计和实现》一文中研究指出近年来,MEMS(Micro Electro Mechanical System,微机电系统)技术在汽车电子市场得到迅速发展。微加速度传感器作为MEMS中不可或缺的单元,是物联网研究中的关键部分。研究电容式微加速度传感器接口电路具有重要意义。本文在调研了国内外微加速度传感器接口电路研究现状的基础上,介绍了微加速度传感器接口电路的工作原理,对其微机械部分和接口电路分别进行数学建模分析,最终采用闭环反馈结构的系统设计方案。设计实现了前端电容/电压(Capacitor/Voltage,C/V)转换电路,实现对加速度信号变化的模拟,将电容变化转换为电压信号输出。通过引入Sigma-Delta调制器,量化处理前端输出电压信号,并实现输出到输入的反馈。考虑到闭环系统的稳定性问题,需要额外设计信号调制电路、补偿电路进行系统优化。采用Simulink对影响接口电路系统设计的主要非理想因素建模仿真分析,给出对应措施。针对系统中运放引入的非理想性,引入增益提高技术和“相关双采样(CDS,Correlated Double Sampling)技术”;针对开关非线性问题,采用线性度良好的自举开关作为采样开关;针对时钟抖动、时钟馈通及电荷注入效应,采用128倍过采样,并改进传统时钟电路,产生较传统时钟电路提前下降的另外两相不交迭时钟信号;针对调制器采样热噪声,采用斩波调制(chopping)技术并优化采样电容取值。采用输入失调校准的动态锁存比较器降低功耗。在Matlab中实现简单叁阶级联数字降采样滤波器。本设计采用SMIC 0.18μm 2p4m的工艺实现。考虑版图匹配和版图噪声对接口电路系统的影响,在遵循版图设计规则前提下,仔细完成系统版图,给出调制器的后仿真结果。结果表明信噪比约为73.3dB,有效位数约为11.3bits,等效输入噪声为4μV_(rms),静态功耗约为2.8mW,版图面积为1.2mm~2。接口电路系统性能达到预期设计指标要求。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2018-05-01）
彭鹏[5]（2017）在《电容式微加速度传感器封装应力及其稳定性研究》一文中研究指出封装技术是微加速度计的关键技术之一,封装效应引起的稳定性问题已经成为微加速度计向高精度应用领域迈进的最大障碍之一。为系统地研究封装效应与微加速度计稳定性的关系,本文以电容式微加速度计为对象,建立了包括硅芯片-玻璃-封装胶-基底的封装模型,利用有限元分析和实验验证,研究了器件经过温度变化、常温长期贮存、不同温度循环以及不同时期高温实验后输出的变化。基于封装材料特性与结构应力和变形之间的关系,阐明了封装影响微加速度计稳定性的根本物理机理。本文的主要研究工作如下:(1)基于微加速度计的结构特点和封装工艺特点,建立了包括硅芯片-玻璃-封装胶-基底的封装结构模型,结合器件工作原理确定了影响微加速度计稳定性的敏感结构关键变形。利用多层结构界面热应力应变理论,分析了影响关键变形的主要因素,包括封装材料参数和溢胶等。(2)针对封装胶材料粘弹性特性,制作了胶体标准试样,利用动态热机械分析仪(DMA)测试了不同温度下的松弛模量。根据时温等效原理,建立了应力松弛主曲线。分别利用Maxwell模型和Prony级数对封装胶的应力松弛特性进行了描述和表征,获得了其在常温下的应力松弛参数。(3)基于封装结构模型,研究了溢胶现象对微加速度计温度稳定性的影响。利用有限元方法仿真了不同溢胶情况下,加速度计模型的热变形。通过建立的变形极板电容解析公式,计算了溢胶对零位温漂的影响,并且与实验测试结果进行了对比分析。根据溢胶对敏感结构关键变形的影响,解释了溢胶影响零位温漂的原因。从改善封装胶材料的角度,提出了有效提高加速度计温度稳定性的措施。(4)基于封装胶材料的粘弹性特性,研究了微加速度计的长期稳定性问题。利用有限元方法分别仿真了加速度计经过常温长期贮存、温度循环以及不同时期高温实验的结构变形,根据结构变形计算了加速度计零位、灵敏度随时间的变化,并且用实验测试验证了仿真结果的正确性。根据封装胶粘弹性与结构应力状态和变形之间的联系,阐明了环境实验影响加速度计稳定性的机理。最后根据分析结果,提出了提高微加速度计长期稳定性的选胶原则。基于上述几项研究内容,本文的主要创新点在于:(1)评估了溢胶现象对微加速度计零位温漂的影响。溢胶现象普遍存在于封装完成的微加速度计中,而现有文献资料几乎未涉及对该现象及其对器件性能的影响研究。本文测量了加速度计中溢胶的尺寸,分析了模型中不同位置的溢胶对器件零位温度稳定性的影响大小和影响规律。(2)首次阐明了环境实验影响微加速度计长期稳定性的内在物理机理,包括常温长期贮存、不同温度循环以及不同时期高温实验。基于封装胶粘弹性特性与封装结构应力和变形状态的关系,分析了环境实验过程中器件关键参数的变化趋势与变化大小,总结了环境实验影响加速度计稳定性的规律。(3)提出了提升微加速度计稳定性的封装胶选用原则。通过有限元方法和理论计算,分析了封装胶材料参数对结构关键变形和器件稳定性的影响,提出了有效减小零位温漂的选胶原则;根据环境实验过程中,封装胶粘弹性特性对器件稳定性的影响,总结出提高加速度计长期稳定性的选胶原则。最终,归纳概括了提升微加速度计整体稳定性的封装胶选用参考标准。本文利用多层结构解析模型研究微加速度计封装热应力与热变形,对于研究其他微器件的热稳定性问题,具有一定的理论指导意义。此外,由于封装胶广泛用于微器件的芯片粘贴,因此,本文关于溢胶现象对加速度计温漂的评估,封装胶粘弹性影响加速度计长期稳定性的物理机理研究以及封装胶选用原则,对于研究和提升其他微器件的输出稳定性,具有重要的工程指导意义。(本文来源于《电子科技大学》期刊2017-09-28）
郭庆[6]（2017）在《电容式微机械超声传感器的建模与分析》一文中研究指出本文首先对电容式微机械超声传感器(CMUT)的发展进程及研究现状进行了综述,另外对CMUT的设计方法进行了研究,结合等效电路对传感器电学端和机械端的相关参数进行公式推导和理论分析。在采用牺牲层释放加工方法的基础上,分别构建了两类CMUT薄膜结构:圆形薄膜CMUT模型和矩形薄膜CMUT模型。通过对两种结构模型各项尺寸参数的研究,分析了结构变化对性能的影响,得到满足要求的结构模型。我们主要基于影响CMUT性能的两个参数:崩溃电压和共振频率进行分析。通过对圆形薄膜CMUT模型的分析得出了简化模型尺寸参数,包括CMUT模型的薄膜半径、厚度、空腔间隙等参数的变化对结构共振频率以及崩溃电压的影响,分析结果然后初步实现优化模型的创建,为下一步的深入研究提供基础。在分析采用牺牲层释放法的基础上,分别构建了四种采用矩形振动薄膜的CMUT模型,并对四种模型进行了对比分析,得出了实际模型对分析结果的影响,包括CMUT的薄膜的长、宽、长宽比、厚度等结构参数的变化对结构共振频率及崩溃电压的影响。通过使用有限元仿真软件ANSYS对结构进行静力学分析,模态分析,力电耦合场分析,得到了薄膜的共振频率、薄膜结构尺寸设计参数、崩溃电压等一系列有价值的数据,为以后超声传感器的结构设计以及加工测试提供了理论依据。另外,对CMUT的频带宽度进行了研究。利用上述圆形薄膜结构分析得到的优化模型分析CMUT的机电转换比,薄膜的机械阻抗,薄膜电容值,薄膜的共振频率以及电路输入电阻的讨论,分析传感器带宽及带宽增益随频率的变化规律。同时,对影响传感器增益的参数进行了初步的分析。最后,对以后通过对潜在的频带更宽、可以获得更好的图像解析度混合式CMUT,即结合不同尺寸的CMUT形成混合传感器单元的相关工作进行了展望。(本文来源于《河南大学》期刊2017-05-01）
孙悦[7]（2017）在《电容式微位移传感器校准技术的研究》一文中研究指出随着科技的不断发展,人类能够测量的量级越来越小,精密测量仪器应运而生。纳米级的位移传感器生产技术已逐渐成熟,但是通过分析国内外现有的线位移传感器校准系统及JJF1305 -2011 (《线位移传感器校准规范》),发现尚未出台一套能够结合光电测试技术且具有针对性的微位移传感器的校准系统。因此,本文主要针对电容式微位移传感器输出电压、电流值较小,现有校准过程较为复杂的特性,研究设计了一套高精度、高分辨率并具有一定实践价值的校准系统,望弥补当前在微位移传感器校准系统方面的缺失。首先,本文介绍了电容式微位移传感器的工作原理,结合激光外差测量技术及声光调制技术建立数学模型,得出位移求解公式,并以此设计了校准系统的原理框图。其次,为实现在一定精度要求下的校准要求,设计了光源稳频模块,选择了声光调制器、激振器、功率放大器及光电二极管;设计了校准系统的电路部分,并结合软件实现校准系统与被校准传感器测量数据在计算机中的实时对比,直观的比较校准结果。根据电容式微位移传感器的结构特性,对其静态特性及动态特性进行校准。为了实现校准系统的高精度要求采用锁相放大器与取样积分技术相结合,降低系统噪声影响。最后,参照JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的相关规定,对本文提出的电容式线位移校准系统的测量不确定度进行了分析。分析系统中不确定度的来源,根据公式计算得到合成标准不确定度和扩展不确定度,并给出测量不确定度报告。完成了对校准装置的位移标准值的量值溯源,系统溯源结果符合校准系统的误差要求,证明了校准系统的可行性。实验结果表明,在标准正弦信号为1280Hz的频率下,本文提出的电容式微位移校准系统不确定度达到了 0.05%,可以对频率响应在0～10 Hz的电容式、电感式微位移传感器进行校准。(本文来源于《山东理工大学》期刊2017-04-10）
张雯[8]（2016）在《多振膜结构电容式微超声传感器关键技术研究》一文中研究指出超声技术是声学发展中最活跃的技术领域之一,在国防、生物、医学及航空航天等众多领域得到了广泛应用,而超声传感器是实现力电声多场耦合与能量转换的关键部件。随着集成电路制造技术与微加工技术的不断发展,超声传感器的制造与加工技术也在不断进步。基于MEMS工艺的电容式微超声传感器(CMUT)具有声阻抗低、体积小、灵敏度高、频带宽、易于集成等特点,在无损检测、超声驱动、医学成像、超声理疗、细胞控制等高精尖领域具有潜在的优势,受到国内外研究工作者的关注。本文以CMUT超声成像系统为应用对象,开展了多振膜结构CMUT关键技术研究,主要包括形变特性、频率特性、声场特性、加工与性能测试等。(1)针对带有真空密闭腔体的全电极覆盖圆膜CMUT,建立了机械场均匀载荷挠度模型及机电耦合非线性载荷吸附模型。该模型不但可量化电极结构参数、密闭腔体内真空度与CMUT挠度、吸附特性之间的关系,而且与开放空间内的单层薄板CMUT模型相比,可为不同载荷条件下的CMUT提供精确预测。(2)针对CMUT多层振膜结构,建立了静态挠度和动态响应频率的数学模型,并对真实器件残余应力进行补偿。该模型将多层结构对CMUT特性的影响进行直观表述,与仿真结果及实验数据之间一致性良好,且与传统单层薄板CMUT模型相比,显着地提高了理论模型的准确度。(3)为提高CMUT的面积效率,增强其作为成像系统元件的成像分辨率,本文提出了一种椭圆形振膜CMUT结构。建立了椭圆形CMUT阵元的频率模型,与相同可动面积下的常规形貌CMUT阵元的特性对比表明,椭圆形振膜CMUT具有较高的一阶工作频率,由其组成的阵列具有较小的主瓣宽度和旁瓣幅值。(4)为适应待测环境内较大的压强变化,设计了带孔振膜CMUT结构。与传统平膜CMUT相比,相同直流偏置电压下带孔振膜CMUT平均形变量减小,吸附电压降低,工作压强耐受范围扩大。同时,带孔振膜CMUT可通过参数调整,实现CMUT工作频率的灵活设计。(5)建立了不同振膜结构CMUT的声场模型,研究了指向性函数的特性,详细分析了阵列设计参数对声场指向性的影响。针对指向性图中出现的旁瓣现象,研究了多种旁瓣抑制优化算法,分别在一维线性阵列和二维平面阵列上有效地降低了旁瓣幅值。(6)针对CMUT振膜特殊结构进行了工艺设计与关键工艺讨论,对器件进行加工制作与后续处理。进行了CMUT形貌测试与残余应力测试,同时,搭建实验测试系统,进行了CMUT力学、电学和声学性能测试,得到不同振膜形貌CMUT的挠度、频率及部分声学特性,并进行了CMUT单元的一致性检验。实验结果验证了本文设计理论与设计思想的正确性。(本文来源于《天津大学》期刊2016-05-01）
邓浩,廖成旺,邓涛,丁炜,王浩[9]（2015）在《海洋重力仪的电容式微位移传感器正弦激励源设计》一文中研究指出介绍基于差动电容设计的电容式微位移传感器的工作原理,对检测电路的输入和输出关系进行了详尽的推导,确定使用直接数字合成技术(DDS)研制的正弦激励源电路,并运用maltab-simulink进行仿真数据,结果表明,幅值稳定度可达到0.000 001V,频率稳定性达到0.000 1Hz,该系统解决了以往正弦电路中幅值稳定度和高频时频率稳定度差的问题,提高了海洋重力仪的观测精度。(本文来源于《电子测量技术》期刊2015年09期）
郑舟[10]（2015）在《电容式微加工超声传感器的有限元分析及其薄膜的形变研究》一文中研究指出超声技术在医疗成像和无损探伤等领域具有广泛应用,而作为各种超声应用的核心器件,超声传感器一直是研究的热点。其中,电容式微加工超声传感器(CMUT)克服了传统压电超声传感器阻抗失配的缺陷,同时还具有高带宽、高灵敏度和易集成等优点,因此具有极大的应用前景和研究价值。振动薄膜是CMUT的核心结构。通过薄膜的形变分布,既可以计算传感器的电容变化量,又可以分析传感器的稳定性,因此薄膜的形变量是传感器设计过程中需要考虑的一个重要因素。本文主要对CMUT的振动薄膜(矩形薄膜和椭圆薄膜)在静电力作用下的形变量进行了研究。首先,本文根据CMUT的结构特点,利用有限元分析软件ANSYS 15.0建立了CMUT的叁维简化有限元模型,以CMUT的四分之一作为模型来分析整个传感器,提高了运算效率。对结构进行了静力分析,并且以塌陷电压为指标,验证了所建立的有限元模型及分析方法的有效性。为了更接近真实情况,本文还对模型进行了改善,考虑了顶部电极对薄膜形变的影响,并且对改进后的模型进行了模态分析,研究了结构的固有振动频率。其次,本文利用有限元分析的结果研究了直流偏压和薄膜尺寸对薄膜形变影响的规律,选取和提出了能大致描绘薄膜形变曲线的基础函数。在此基础上,本文首次分别提出了CMUT矩形薄膜和椭圆薄膜在静电力作用下的形变数学模型,并为模型提出了用来分析薄膜尺寸影响的二维函数。最后,本文利用新的形变数学模型,通过数值积分的方法计算了CMUT在薄膜发生形变后的电容值,并描绘了薄膜中心面的变形曲面,分析了模型对CMUT薄膜设计的指导意义。另外,本文在薄膜小形变和大形变的两种情况下,分别从薄膜形变曲线的吻合度和传感器电容值计算的精确度两个方面,验证了形变模型的准确性。特别地,随机抽取一批不同规格的薄膜,通过与有限元法计算的电容值进行比较,得到矩形薄膜形变模型计算的最大误差为0.436%,而椭圆薄膜形变模型计算的最大误差为2.920%。(本文来源于《华南理工大学》期刊2015-05-04）
电容式微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：
电容式超声传感器有可能取代压电式超声传感器,在超声成像领域受到极大的关注。目前,对采用牺牲层释放技术加工而成的电容式微机械超声传感器(CMUT)的分析,均较少将释放工艺对其结构参数的影响进行详细的分析,故拟将牺牲层释放工艺对CMUT参数的影响进行分析。采用大型工程有限元分析软件ANSYS进行有限元分析的方法,分析释放方法对CMUT性能的影响。采用激光测振仪对超声传感器的共振频率为2.5 MHz的结构进行初步测试,实验结果和仿真结果的误差为3.9%。由仿真分析可知,CMUT振动膜的长宽比对4种CMUT的分析误差变动较大,一般情况下,当振动薄膜的长宽比大于4时,CMUT的振动频率变化不大,且4种模型的相对误差变化趋于平缓。此外,CMUT薄膜的厚度越薄,百分比差异越小。由此得知,牺牲层释放工艺对CMUT的性能有较大的影响,CMUT中支撑振动薄膜的侧墙和牺牲层的释放孔及释放通道对模型仿真有较大的影响。对采用牺牲层技术制造的CMUT,在设计和构建CMUT结构时,应考虑牺牲层释放工艺对CMUT性能的影响。实验结果和仿真结果具有很好的一致性,验证所提模型的有效性。
（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。
电容式微传感器论文参考文献
[1].许高斌,余智,徐礼建,马渊明,陈兴.复杂环境电容式微加速度传感器可靠性分析[J].电子测量与仪器学报.2019
[2].郭庆,李妍,高尚,张培玉.采用牺牲层技术的电容式微机械超声传感器的仿真与分析[J].中国生物医学工程学报.2018
[3].刘杰,陈全芳.电容式微机械超声传感器的工艺综述[J].仪器仪表学报.2018
[4].刘雪莲.电容式微加速度传感器接口电路的设计和实现[D].西安电子科技大学.2018
[5].彭鹏.电容式微加速度传感器封装应力及其稳定性研究[D].电子科技大学.2017
[6].郭庆.电容式微机械超声传感器的建模与分析[D].河南大学.2017
[7].孙悦.电容式微位移传感器校准技术的研究[D].山东理工大学.2017
[8].张雯.多振膜结构电容式微超声传感器关键技术研究[D].天津大学.2016
[9].邓浩,廖成旺,邓涛,丁炜,王浩.海洋重力仪的电容式微位移传感器正弦激励源设计[J].电子测量技术.2015
[10].郑舟.电容式微加工超声传感器的有限元分析及其薄膜的形变研究[D].华南理工大学.2015