嵌入可動(dòng)電極的微慣性傳感器的設(shè)計(jì)

MEMS電容式微慣性傳感器因其具有尺寸小、靈敏度高、穩(wěn)定性好、溫度漂移小、功耗低、很好的工作在力平衡模式下等等優(yōu)點(diǎn)，在軍事、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、消費(fèi)電子、慣性導(dǎo)航等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 本首先分析了電容式微慣性傳感器的測(cè)量控制原理和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，并在此基礎(chǔ)上通過三個(gè)方面設(shè)計(jì)出新型嵌入橫向可動(dòng)電極的微慣性傳感器，分別是：支撐梁結(jié)構(gòu)、微執(zhí)行器結(jié)構(gòu)和檢測(cè)電容結(jié)構(gòu)。通過分別對(duì)以上三方面不同結(jié)構(gòu)模型的分析對(duì)比，在傳感器設(shè)計(jì)中選用U形梁結(jié)構(gòu)作為傳感器的支撐梁，電磁執(zhí)行器作為驅(qū)動(dòng)力，梳柵結(jié)構(gòu)作為檢測(cè)電容結(jié)構(gòu)。它們通常用于健身跟蹤應(yīng)用、可佩戴式產(chǎn)品、計(jì)算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和汽車應(yīng)用。

其中為了克服深反應(yīng)離子刻蝕關(guān)于深寬比不能做大的限制和降低噪聲，詳細(xì)介紹了電磁驅(qū)動(dòng)增大傳感器初始檢測(cè)電容的工作原理，通過嵌入可動(dòng)電極和電磁驅(qū)動(dòng)作用減小電容間隙，結(jié)果表明，電磁驅(qū)動(dòng)使得傳感器的電容間隙減小4μm，初始檢測(cè)電容由1.28pf增大到6.4pf。 根據(jù)以上理論分析和參數(shù)設(shè)計(jì)，給出了新型電容式微慣性傳感器的整體結(jié)構(gòu)模型，并利用有限元軟件Ansys進(jìn)行。結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的傳感器在非敏感方向上梁的剛度較大，軸向交叉效應(yīng)得到了有效抑制；傳感器的靜態(tài)位移靈敏度為0.659μm/g，施加電磁驅(qū)動(dòng)前后的電容靈敏度分別為0.15pf/g和0.192pf/g，增大為原來的1.28倍；磁電阻效應(yīng)是對(duì)于一些磁性材料，當(dāng)施加外磁場(chǎng)時(shí)，材料的電阻會(huì)發(fā)生變化的效應(yīng)。同時(shí)應(yīng)力分析結(jié)果表明，傳感器能夠抵擋1000g的加速度信號(hào)的沖擊而不被損壞。之后利用電磁分析軟件ANSOFT-Maxwell分析了邊緣效應(yīng)對(duì)傳感器性能的影響，表明小尺寸的傳感器電容的邊緣效應(yīng)不可忽略。

陶瓷壓力傳感器

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償0 ～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。由于貼合TMR器件與超導(dǎo)磁放大器的低溫膠過厚導(dǎo)致TMR—超導(dǎo)磁放大器間距過大(50μm)，使得TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的靈敏度、探測(cè)精度較GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器、SQUID等器件仍有明顯差距。

陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40 ～135 ℃，而且具有測(cè)量的、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。

溫濕度傳感器

氣象傳感器是一種信息檢測(cè)裝置，它可以將檢測(cè)到的測(cè)量信息按照一定的規(guī)則轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他信號(hào)，并以所需的形式輸出，以滿足信息傳輸、處理、存儲(chǔ)等要求。如今，各種新型氣體傳感器也為該行業(yè)的發(fā)展提供了巨大的幫助，其中溫濕度傳感器在小型氣象監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象。

我們都知道農(nóng)作物生產(chǎn)與氣候條件密切相關(guān)，如合理的光照度、適當(dāng)?shù)臏貪穸鹊仁怯绊懫湔ＩL(zhǎng)的重要因素，所以說合理的監(jiān)測(cè)有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。下面工采網(wǎng)分別從溫度與濕度兩個(gè)方面來說一下對(duì)作物生長(zhǎng)的影響：

溫度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響：

溫度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響是綜合的，它不僅影響光合作用、呼吸、蒸騰等代謝過程，還通過影響有機(jī)物合成和運(yùn)輸?shù)却x過程影響植物生長(zhǎng)。它也可以直接影響土壤溫度、氣溫，同時(shí)通過影響水和肥料的吸收和運(yùn)輸來抑制作物生長(zhǎng)。

濕度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響：

空氣相對(duì)濕度或飽和差是影響植物吸水和蒸騰的重要因素之一。影響濕度的因素主要取決于水蒸氣來源、和空氣保持水蒸氣的能力。相對(duì)濕度的飽和差會(huì)限制某些植物花藥開裂、花粉傳播和萌發(fā)時(shí)間，從而影響植物的授粉和受精。濕度也與農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生密切相關(guān)。例如，高濕度很容易導(dǎo)致小麥銹病和其他疾病的流行。在迭代形式的多傳感器PHD(IteratedcorrectorPHD,IC-PHD)濾波中,跟蹤結(jié)果的好壞主要取決于后一個(gè)更新傳感器的檢測(cè)概率。