第七章——其他敏感与执行原理及光MEMS介绍.pptx

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第七章 其他敏感与执行原理及光MEMS介绍本章主要内容其它敏感原理介绍 -隧道电流敏感 -谐振式敏感 -热对流式敏感 -光敏感其它微传感器的实例其它微执行器的实例光MEMS膜质量块输入感应力方向隧道电流隧道探针隧道电流式微传感器的基本结构隧道电流敏感原理 在距离十分接近的隧道探针与电极之间加一个偏置电压,当针尖和电极之间的距离接近纳米量级时,电子就会穿过两者之间的势垒,形成隧道电流。 ∝ 为直流驱动电压,单位为V; 为隧道电流,单 位为A; 为常数,等于 ; 为有效隧 道势垒高度,单位为eV; 为隧道电极间距,单位为nm。在标准情况下(0.5 eV,1nm),隧道电极间距 变化0.1nm时,隧道电流 改变2倍。利用这个原理,可以设计各种微传感器。 隧道电流式微传感器是一种高灵敏度的微传感器,具有噪声小、温度系数小以及动态性能好等特点。隧道电流随距离d的变化曲线谐振式敏感原理 当加速度计连接的外壳的振动频率接近器件的固有频率时,共振就会发生;也就是β=ω/ωn→1.0。检测质量在这个频率下振幅达到峰值。对微加速度计而言,器件在这一频率提供了最灵敏的输出。这种振动测量器件在共振频率处的峰值灵敏度的优势已经在微传感器设计中被利用。 Howe[1987]发展了一个分析承受纵向力的振动梁在模态1时的固有频率的理论 y(x,t)满足其中 是梁单位长度的质量 针对振动在一阶模态的简支梁 梁在静力平衡时的初始挠度和速度:t>0时简支梁的边界条件为于是得到方程的解y(x,t)热对流式敏感原理 向加热元件施加一定的热功率,加热元件周围形成温度场,流体流动使温度场发生变化,分别位于上下游的检测元件之间就会产生温差。被测流体的质流量 与加热件上下游端的温度差?T之间的关系为:P:加热功率,J:热功当量 cp:被测流体的定压比热光学敏感光学敏感可以将角度或者位移的变化转换为光强度或者相位的改变

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