基于mems技術(shù)懸臂梁陣列式脈搏傳感器研究

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1、咒＝王？又賽戶Ｉ碩±研究生學(xué)位論文基于ＭＥＭＳ技術(shù)懸臂梁陣列式脈搏傳感器研究申請人：陳靜學(xué)號：２１３１２５７培養(yǎng)單位：電子工程學(xué)曉研究方向：傳感器ＭＥＭＳ學(xué)科專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師；趙曉鋒教授完成日期：２０１６年３月２７日獨(dú)創(chuàng)性聲明本人蘆明所呈義的學(xué)位論文是本人化巧師指導(dǎo)Ｋ進(jìn)巧的研巧Ｘ作及取鉆的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰巧過的研巧成果，也不包含為獲得黑龍江大學(xué)或其他教宵機(jī)構(gòu)－－！的學(xué)位或證書而使川過的材料胃－。；我；巧作的巧志對本研巧所做的任何貢

2、獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表Ｗ謝意。學(xué)位論文作者簽名：你巧簽字日期：ｙ成年（月ＵＨ學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解黑龍江人學(xué)巧關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家巧關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的Ｍ印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授枚黑龍江火學(xué)可將學(xué)化論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢，可Ｗ采用影印。索、縮印或掃描等夏制手段保存、匯編學(xué)位論文（保密的學(xué)位論文在解密肩適用本授權(quán)書）ｙ予銳：學(xué)位論文作者簽名：則巧簽名獻(xiàn)；簽號巧巧］：１円簽字Ｈ期年／Ｈ，月月護(hù)ｉ｜＾／學(xué)位論：文作者畢業(yè)后去向位：：［

3、作單電話迦訊地址：：郵編中文摘要中文摘要本文基于MEMS技術(shù)在<100>晶向雙面拋光高阻單晶硅片上設(shè)計(jì)、制作懸臂梁陣列式脈搏傳感器。該結(jié)構(gòu)由三個懸臂梁（B1、B2、B3）、懸臂梁頂端質(zhì)量塊（m1、m2、m3）和懸臂梁陣列根部十二個擴(kuò)散（R1~R12）電阻構(gòu)成，每四個擴(kuò)散電阻構(gòu)成一個惠斯通電橋，共三個惠斯通電橋。基于壓阻效應(yīng)和彈性元件分析，當(dāng)外加力F≠0N時，懸臂梁發(fā)生彈性形變并引起擴(kuò)散電阻阻值發(fā)生改變，從而導(dǎo)致惠斯通電橋輸出電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)對外加力的檢測。通過采用ANSYS軟件構(gòu)建傳感器結(jié)構(gòu)仿真模型，研究懸臂梁結(jié)構(gòu)尺寸對特性的影響。在此基礎(chǔ)上，利用L-Edit集成電路版圖設(shè)計(jì)

4、軟件設(shè)計(jì)傳感器芯片版圖，基于MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)懸臂梁陣列式脈搏傳感器芯片制作，并采用內(nèi)引線壓焊技術(shù)在印刷電路板上完成芯片封裝。本文采用掃描信號發(fā)生器（SINOCERAYE1311）、振動臺（MolalShakerJZK-2）、Agilent示波器、臺階儀（NanoMap500LS）、數(shù)字萬用表（Agilent34410A）、恒壓源（RIGOLDP832）、步進(jìn)電機(jī)升降臺（RKD507-A）、推力計(jì)等儀器研究脈搏傳感器動態(tài)特性和力敏特性。在室溫條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出，當(dāng)工作電壓VDD=1.0V，擴(kuò)散電阻長寬比為80μm/20μm時懸臂梁陣列式脈搏傳感器三個懸臂梁的共振頻率分別為3.019k

5、Hz、3.121kHz、2.900kHz；當(dāng)VDD=5.0V，施加外力F=100mg，懸臂梁陣列式脈搏傳感器滿量程輸出電壓分別為111.08mV、116.2mV、115.95mV，靈敏度約為0.54mV/mg，線性度分別為4.28%F.S.、4.43%F.S.和4.80%F.S.，重復(fù)性分別為2.18%F.S.、1.52%F.S.和0.59%F.S.，遲滯性分別為2.39%F.S.、1.58%F.S.和0.97%F.S.，準(zhǔn)確度為5.90%F.S.、5.23%F.S.和4.98%F.S.。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)、制作的懸臂梁陣列式脈搏傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對脈搏力的檢測，該結(jié)構(gòu)具有較高靈敏度，

6、通過懸臂梁結(jié)構(gòu)陣列化提高脈搏信號測量準(zhǔn)確度，為脈搏傳感器性能改善奠定重要基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：脈搏傳感器；懸臂梁陣列；MEMS技術(shù)；擴(kuò)散電阻-I-黑龍江大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractInthispaper,basedonMEMStechnology,thepulsesensorsbasedoncantileverbeamarrayweredesignedandfabricatedon<100>orientationhighresistivitymonocrystallinesiliconchipswithdouble-sidedpolishing.Thisstructurewasmadeu

7、pofthreecantileverbeams(B1,B2,B3),masses(m1,m2,m3)atthetopofthecantileverbeamandtwelvediffusionresistances(R1~R12)attherootofthethreecantileverstructures,fourdiffusionresistorsmakeupthewheatstonebridgestructure,therewerethreebridg