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1、第40卷第3期东南大学学报(自然科学版)Vol.40No.32010年5月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)May2010doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2010.03.017一种可用于雨量测量的压力传感器余辉洋顾兴莲秦明(东南大学微电子机械系统教育部重点实验室,南京210096)摘要:设计了一种可用于测雨压的压力传感器,给出了传感器结构及其微加工流程.传感器由3×3的压敏电容阵列组成,压敏电容将压力信号转换成电容信号,通过检测雨水冲击作用间接测量雨量的大小.基于
2、弹性力学理论建立了传感器的力学模型,并与ANSYS有限元分析软件进行比较,结果表明理论模型具有较好的精度.介绍了传感器制作的微加工工艺流程并采用硅橡胶对传感器进行防水密封封装,并给出了制作完成后传感器的测试结果,从测试结果可以看出该雨量传感器的灵敏度可以达到212557fF/Pa.关键词:MEMS;电容;雨量传感器中图分类号:TP21211文献标志码:A文章编号:1001-0505(2010)0320522205PressuresensorusedinmeasuringrainYuHuiyangGuXinglianQinMing(KeyLaboratory
3、ofMEMSofMinistryofEducation,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:AnovelMEMS(microelectromechanicalsystem)capacitiverainsensorisdesigned,andthestructureandthemicro2fabricationprocessofwhichisgiven.Thesensorconsistsofa3×3capaci2tormatrix.Thesensitivecapacitancesofthesens
4、orchangethepressuresignalintothecapacitivesignalanddetectthestrengthoftherainthroughdetectingtheimpacteffectoftherain.Themodelofthesensorisestablishedbasedontheelasticityprincipleandthenarecomparedthetheoreticalanalysisre2sultswiththeANSYSFEA(finiteelementanalysis)simulation.There
5、sultsindicatethatthetheoreti2calmodelhashighprecision.Afterthat,thefabricationprocessingisintroduced,andthisrainsensorispackagedbysilicageltoprotectthesensorfromwater.Atestisgivenonthisrainsensor,andthetestresultsindicatethatthesensitivityofthissensorcanreach212557fF/Pa.Keywords:m
6、icroelectromechanicalsystem;capacitive;rainsensor翻斗式雨量传感器是一个机械双稳态结构,有现降水遥测的目的.而虹吸式雨量传感器主要由承2个计量漏斗,当一斗室接水时,另一斗室处于等水、虹吸、自记三部分组成,用于连续记录以毫米为待状态.当所接雨水容积达到预定值(6128,1517,单位的液态降水量和降水时间,并可用来测定降水3114mL)时,由于重力作用使自己翻倒,处于等待强度和降水起止时间,适用于水文、气象台站及其状态,另一斗室处于工作状态.在翻斗侧壁上装有他行业.当雨水经过漏斗导入量筒后,量筒内的浮磁钢,翻动
7、时从干式舌簧管旁扫描,使2个干式舌子将随水位升高而上浮,带动自记笔在自记纸上划簧管轮流通断.即翻斗每翻倒一次,干式舌簧管便出水位上升的曲线.当量筒内的水位达到约10mm送出一个开关信号(脉冲信号).这样翻斗翻动次时,借助虹吸管,使水迅速排出,笔尖回落到零位重数用磁钢扫描干式舌簧管通断送出的脉冲信号计新记录.自记钟给出降水量随时间的累积过程.这数,每记录一个脉冲信号,便代表011mm降水,实2种雨量传感器都存在明显的不足,如系统笨重,收稿日期:2009210221.作者简介:余辉洋(1985—),女,博士生;秦明(联系人),男,博士,教授,博士生导师,mqi
8、n@seu.edu.cn.基金项目:国家高技术研究发展计划(863
