一种MEMS气体压力传感器的设计与模拟开题报告

 2022-03-07 22:13:34

1. 研究目的与意义

背景:随着科学技术的发展,对气体压力准确实时监测已经成为当前工业、民用等领域急需解决的问题。压力传感器是传感器系统中应用最为广泛的一类传感器, 在航天、航空、国防科研、能源、交通、冶金化工、环保和材料等诸多领域的精密测量、自动控制中起着举足轻重的作用。经过半个多世纪的发展, 已制造出了种类繁多的气体压力传感器,如电阻型、电容型、电感型、谐振型和压电型。

目的:了解mems气体压力传感器的工作原理和工艺技术,跟踪目前基于mems技术的气体压力传感器的研究前沿,设计一种基于压阻原理的传感器结构,并用有限元软件对压力传感器的响应时间,灵敏度等物理参数进行了分析和计算。

意义:随着科技的日益发展, 对传感器体积、精度、量程和抗干扰能力提出了更高的要求。以往的气体压力传感器量程都比较小, 只横跨2~3个数量级, 并且尺寸较大, 精度和抗干扰能力也不能满足当今的工业要求。而基于mems技术的气体压力传感器具有宽量程、微型化、高精度、集成化的特点,这些特点是以往传统气体压力传感器所不具备的。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

本文应用mems技术,设计一种气体压力传感器:当气体压力发生变化时,材料产生形变,并由此产生电信号。

预期目标:

设计出一个mems气体压力传感器,并用计算机软件(包括cad,comsol等有限元模拟软件)计算模拟出它的响应时间、驱动电压值和压力分布。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:计算机软件模拟与分析。

步骤:

(1)模拟设计mems气体压力传感器,通过施加不同的气体压力使得材料产生形变并转化为电信号。

(2)有限元模拟。对设计的mems气体压力传感器进行有限元模拟测试。测试过程中通过改变某一单一条件,而另外条件不变,观察数据及结果。

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4. 参考文献

(1)李黎明,ansys有限元分析实用教程[m],北京:清华大学出版社,2005: 233-254

(2)黄继昌,徐巧鱼,张海贵,传感器工作原理及应用实例[m],北京:人民邮电出版社,1998:160

(3)祝效华,余志祥,ansys高级工程有限元分析范例精选[m],北京:电子工业出版社,2004: 526-570

(4)thanh nam tran,robert waldingbrett,analyse and simulation of a thermal actuator for variable mems capacitor[j], project sen2met autumn 2010.

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5. 计划与进度安排

1.2022年3月1日-2022年3月12日:查看任务书并按要求完成开题报告,交予指导老师审核。查看外文文献并翻译。

2.2022年3月13日-2022年5月21日:按开题报告及任务书完成论文撰写工作。

3.2022年4月17日-2022年4月30日:向指导老师汇报课题进展情况,并回答老师提问。

4.2022年5月8日-2022年5月14日:完成论文初稿并交予指导老师审阅,请老师提出意见。

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