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大学中传感器的研究进展

 

 

横河电子公司与丰田和 NIPPONDENSO 侧重有所不同,该公司主要生产大批量低成本传感器,对精度要求适中,主选硅基传感器。

近年来面世的横河公司 Dpharp工业压力变送器是一高性能的工业用 智能压力变送器,主要用于工业过程控制,除传感器芯片外,还包括相关联的模拟驱动 / 敏感电路、数字线性化补偿、温度补偿、诊断和通讯 [19] 等功能,性能优良,在较宽温度和压力范围内精度都能达到 0.01% 。

该变送器的核心部件是一个精细的硅基传感器芯片。此芯片和一个电磁驱动共振梁共同封装在真空壳内,集成在一个标准硅压力传感器振动膜上 [16-18] ,如图 6。该器件工作时,共振梁受电路的闭环反馈驱动而共振,当振动膜受压力形变时,共振梁受到应力,共振频率改变,从而可以高灵敏地测量压力。实际的传感器中,在振动膜上有两个共振梁,一个在中间,另一个在一边。该器件具有动态响应范围宽、高灵敏度和高稳定性的特点。传感芯片的制造具有挑战性,包括4个连续的外延生长和选择性刻蚀步骤,封装更是复杂,因此价格昂贵。但是该器件的制作体现了硅基微机械加工技术的能力,代表了技术的进步方向。

还有很多其他日本企业实验室在发展基于 MEMS 的传感器,例如 Hitachi 研究了一种闭环加速度传感器 [20] ,可用于汽车系统(见图 7 )。该器件采用了一种复杂的双边刻蚀技术以得到需要的对称结构,并消除交叉灵敏度 [21] , 3.2mm ′ 5mm 的硅片键合在两片玻璃片之间,形成微分电容,其上安放着集成电路。

Seiko 公司制造了多种固态传感器,均采用了硅和石英压电技术。 Omron 公司也将研究重点放在硅传感器上。在 Canon 和 Olympus 公司,研究更集中于微执行器和微机械,而不是传感器。 Nissan 公司生产了一种加速度传感器(如图 8 ) [22] 。这种传感器的结构包括体加工悬臂梁、压阻、用于放大的双极电路,具有温度补偿能力。

三、大学中传感器的研究进展

与日本企业研究所不同,大部分大学并没有在 MEMS 传感器的研究上投入很多精力,而主 要是研究微执行器、微机械、微机器人等能长期创新的项目。传感器的研究主要集中在东北大学。

 

 

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