基于mems技术悬臂梁阵列式脉搏传感器研究

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1、咒＝王？又赛户Ｉ硕±研究生学位论文基于ＭＥＭＳ技术悬臂梁阵列式脉搏传感器研究申请人：陈静学号：２１３１２５７培养单位：电子工程学晓研究方向：传感器ＭＥＭＳ学科专业：微电子学与固体电子学指导教师；赵晓锋教授完成日期：２０１６年３月２７日独创性声明本人芦明所呈义的学位论文是本人化巧师指导Ｋ进巧的研巧Ｘ作及取钻的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰巧过的研巧成果，也不包含为获得黑龙江大学或其他教宵机构－－！的学位或证书而使川过的材料胃－。；我；巧作的巧志对本研巧所做的任何贡

2、献均己在论文中作了明确的说明并表Ｗ谢意。学位论文作者签名：你巧签字日期：ｙ成年（月ＵＨ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解黑龙江人学巧关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家巧关部口或机构送交论文的Ｍ印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授枚黑龙江火学可将学化论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检，可Ｗ采用影印。索、缩印或扫描等夏制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密肩适用本授权书）ｙ予锐：学位论文作者签名：則巧签名献；签号巧巧］：１円签字Ｈ期年／Ｈ，月月护ｉ｜＾／学位论：文作者毕业后去向位：：［

3、作单电话迦讯地址：：邮编中文摘要中文摘要本文基于MEMS技术在<100>晶向双面抛光高阻单晶硅片上设计、制作悬臂梁阵列式脉搏传感器。该结构由三个悬臂梁（B1、B2、B3）、悬臂梁顶端质量块（m1、m2、m3）和悬臂梁阵列根部十二个扩散（R1~R12）电阻构成，每四个扩散电阻构成一个惠斯通电桥，共三个惠斯通电桥。基于压阻效应和弹性元件分析，当外加力F≠0N时，悬臂梁发生弹性形变并引起扩散电阻阻值发生改变，从而导致惠斯通电桥输出电压发生变化，实现对外加力的检测。通过采用ANSYS软件构建传感器结构仿真模型，研究悬臂梁结构尺寸对特性的影响。在此基础上，利用L-Edit集成电路版图设计

4、软件设计传感器芯片版图，基于MEMS技术实现悬臂梁阵列式脉搏传感器芯片制作，并采用内引线压焊技术在印刷电路板上完成芯片封装。本文采用扫描信号发生器（SINOCERAYE1311）、振动台（MolalShakerJZK-2）、Agilent示波器、台阶仪（NanoMap500LS）、数字万用表（Agilent34410A）、恒压源（RIGOLDP832）、步进电机升降台（RKD507-A）、推力计等仪器研究脉搏传感器动态特性和力敏特性。在室温条件下，实验结果给出，当工作电压VDD=1.0V，扩散电阻长宽比为80μm/20μm时悬臂梁阵列式脉搏传感器三个悬臂梁的共振频率分别为3.019k

5、Hz、3.121kHz、2.900kHz；当VDD=5.0V，施加外力F=100mg，悬臂梁阵列式脉搏传感器满量程输出电压分别为111.08mV、116.2mV、115.95mV，灵敏度约为0.54mV/mg，线性度分别为4.28%F.S.、4.43%F.S.和4.80%F.S.，重复性分别为2.18%F.S.、1.52%F.S.和0.59%F.S.，迟滞性分别为2.39%F.S.、1.58%F.S.和0.97%F.S.，准确度为5.90%F.S.、5.23%F.S.和4.98%F.S.。实验结果表明本文设计、制作的悬臂梁阵列式脉搏传感器能够实现对脉搏力的检测，该结构具有较高灵敏度，

6、通过悬臂梁结构阵列化提高脉搏信号测量准确度，为脉搏传感器性能改善奠定重要基础。关键词：脉搏传感器；悬臂梁阵列；MEMS技术；扩散电阻-I-黑龙江大学硕士学位论文AbstractInthispaper,basedonMEMStechnology,thepulsesensorsbasedoncantileverbeamarrayweredesignedandfabricatedon<100>orientationhighresistivitymonocrystallinesiliconchipswithdouble-sidedpolishing.Thisstructurewasmadeu

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