介质隔离高精度 MEMS 谐振式压力传感器
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TH823. 2 TP212. 1

基金项目:

国家重点研发计划(2021YFB2012003)、国家自然科学基金 NSAF 联合基金(U1930206, 62121003, 61825107)、中科院关键技术团队 (GJJSTD20210004)、中科院青年创新促进会会员(2022121)、山西省揭榜招标项目(20201101018)资助


Dielectrically isolated high-precision MEMS resonant pressure sensors
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    摘要:

    为满足液体、气体多种介质中高精度压力测量要求,本文设计了一种介质隔离的高精度微机械电子系统(MEMS)谐振 式压力传感器。 为降低充油封装过程中压力传递损耗以及非线性问题,本文对波纹膜片的结构参数进行了仿真优化并确定了 适合传感器芯体的膜片参数。 采用 MEMS 加工工艺和真空微量充灌方法,完成了 MEMS 谐振式压力传感器芯体制作与充油封 装。 利用双谐振器压力、温度多参数协同敏感方法,在不外加温度传感器的条件下实现了温度自补偿。 测试表明,封装后的传 感器在-55℃ ~ 85℃工作温度范围内,准确度优于±0. 01% FS、迟滞性误差优于 0. 006% FS、非线性误差优于 0. 003% FS、重复性 误差优于 0. 008% FS。

    Abstract:

    To meet the requirements of high-precision pressure measurement in various applications, such as liquid and gas, a mediumisolated MEMS resonant pressure sensor is designed. To reduce the pressure transfer losses and nonlinearities during oil-filled packaging, the structural parameters of the corrugated diaphragm are simulated and optimized, and the diaphragm parameters suitable for the sensor core are determined. By using MEMS processing technologies and vacuum micro-filling methods, the MEMS resonant pressure sensor chip production and oil-filled packaging are completed. The dual resonator pressure and temperature multi-parameter co-sensing methods are utilized, and the temperature self-compensation is realized without the addition of a temperature sensor. The test shows that the accuracy of the packaged sensor is better than ±0. 01% FS, hysteresis error is better than 0. 006% FS, nonlinearity error is better than 0. 003% FS, and repeatability error is better than 0. 008% FS in the operating temperature range of -55℃ ~ 85℃ .

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李传昊,王军波,商艳龙,谢 波,张玉萍.介质隔离高精度 MEMS 谐振式压力传感器[J].仪器仪表学报,2023,44(4):219-227

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  • 在线发布日期: 2023-07-12
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