MEMS压力传感器及其应用_颜重光_图文.

传感器的应用及工作原理图1. 传感器的定义和分类传感器是一种将各种物理量转换成可以测量或使用的电信号或其他形式的信息输出的装置。

按照转换物理量的不同，传感器可以分为多种类型，包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器、光传感器、加速度传感器等。

2. 传感器的应用下面列举了几种常见的传感器应用：•温度传感器：用于测量物体的温度，广泛应用于工业、建筑、医疗等领域。

例如，温度传感器可用于监控设备的工作温度，防止过热造成故障。

•压力传感器：用于测量液体或气体的压力。

在汽车行业，压力传感器常用于发动机燃油系统的控制，以确保压力稳定，燃烧效率高。

•光传感器：根据感受到的光强度进行测量和控制。

在自动照明系统中，光传感器可用于检测室内或室外光线强度的变化，然后自动调整灯光亮度。

•位移传感器：用于测量物体的位移或变形。

在机械制造业中，位移传感器可用于测量零件的位置或变形，以确保生产过程的精度和质量。

•湿度传感器：用于测量空气中的湿度水分。

在农业领域，湿度传感器可用于监测土壤湿度，以便合理灌溉，提高农作物产量。

3. 传感器的工作原理图不同类型的传感器有不同的工作原理。

下面以温度传感器为例，介绍其工作原理图：传感器工作原理图传感器工作原理图温度传感器的工作原理主要基于温度的热电效应。

常见的温度传感器有热电偶和热电阻两种类型。

•热电偶：由两种不同金属材料制成的导线连接，形成两个接触点。

当一个接触点受热，而另一个接触点处于低温状态时，两个金属之间会产生热电势差，通过测量这个差值可以推断出温度。

•热电阻：热电阻传感器通常采用铂电阻材料制成。

由于铂电阻材料对温度变化非常敏感，当温度变化时，电阻值也会相应变化。

通过测量电阻值的变化，可以确定温度的变化。

除了温度传感器，其他类型的传感器的工作原理也各不相同。

例如，光传感器的工作原理基于光敏材料的光电效应，位移传感器的工作原理基于电容或电感的变化，压力传感器的工作原理基于应变片或受力杆的变形等。

mems压阻式压力传感器的应用实例压阻式压力传感器是一种常用的压力测量设备，它利用受压导电材料的电阻值随受压程度的变化而发生变化的原理进行压力传感。

下面将介绍几个压阻式压力传感器的应用实例。

1.汽车行业压阻式压力传感器在汽车行业得到广泛应用。

例如，在汽车的发动机控制系统中，压阻式压力传感器可以用于测量燃料压力、废气压力等参数，以便发动机控制单元能够准确控制燃料喷射和排放系统。

此外，压阻式压力传感器还可用于测量轮胎压力，实现胎压监测功能，并提醒驾驶员及时进行充气。

2.工业自动化压阻式压力传感器在工业自动化领域也有广泛应用。

例如，在液压系统中，压阻式压力传感器可以测量液体的压力，为系统提供实时的压力信息，以确保系统的稳定运行。

此外，在气压系统中，压阻式压力传感器可以实现对气体流量、压力的精确测量，并为系统的控制提供必要的数据支持。

3.医疗设备压阻式压力传感器在医疗设备中的应用也非常广泛。

例如，在呼吸机和血压监测设备中，压阻式压力传感器可以测量呼吸气流和血压的变化，以帮助医生对患者的呼吸和心血管状况进行监测和诊断。

此外，压阻式压力传感器还可用于测量人体接触物体的力度，如人体姿势检测、床垫压力监测等。

4.石油与天然气工业压阻式压力传感器在石油与天然气工业中的应用非常重要。

例如，在油井探测设备中，压阻式压力传感器可测量井口的压力，为石油开发提供必要的数据支持。

此外，在管道运输系统中，压阻式压力传感器可用于测量管道的压力和流量，以确保管道的安全运行。

5.空调与制冷设备压阻式压力传感器在空调与制冷设备中也有广泛应用。

例如，在冷冻空调系统中，压阻式压力传感器可以测量制冷剂的压力和温度，以保证系统的高效运行。

此外，在家用空调中，压阻式压力传感器还可用于测量空气流量和空气质量，提供舒适的室内环境。

综上所述，压阻式压力传感器在各个领域的应用非常广泛。

通过测量压力变化，它可以帮助实现对各种参数的准确测量和控制，为相关行业的设备和系统提供数据支持，提高生产效率和产品质量。

一文深度了解MEMS传感器的应用场景（值得典藏）MEMS传感器作为获取信息的关键器件，对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用，已在太空卫星、运载火箭、航空航天设备、飞机、各种车辆、生特医学及消费电子产品等领域中得到了广泛的应用。

MEMS传感器典型应用如下图：随着电子技术的发展，MEMS的应用领域越来越广泛，由最早的工业、军用航空应用走向普通的民用和消费市场。

在智能手机上，MEMS传感器提供在声音性能、场景切换、手势识别、方向定位、以及温度/压力/湿度传感器等广泛的应用；在汽车上，MEMS传感器借助气囊碰撞传感器、胎压监测系统（TPMS）和车辆稳定性控制增强车辆的性能；医疗领域，通过MEMS传感器研成功制出微型胰岛素注射泵，并使心脏搭桥移植和人工细胞组织成为现实中可实际使用的治疗方式；在可穿戴应用中，MEMS传感器可实现运动追踪、心跳速率测量等。

汽车电子MEMS传感器的应用汽车电子产业被认为是MEMS传感器的第一波应用高潮的推动者，MEMS传感器在汽车上应用的快速发展主要是受益于各国政府全面推出汽车安全规定（比如要求所有汽车采用TPMS系统）和汽车智慧化的发展趋势。

全球平均每辆汽车包含10個传感器，在高档汽车中，大约采用25至40只MEMS传感器，车越好，所用的MEMS就越多，BMW740i汽车上就有70多只MEMS。

MEMS传感器可满足汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求。

其应用方向和市场需求包括车辆的防抱死系统（ABS）、电子车身稳定程序（ESP）、电控悬挂（ECS）、电动手刹（EPB）、斜坡起动辅助（HAS）、胎压监控（EPMS）、引擎防抖、车辆倾角计量和车内心跳检测等等。

目前，压力传感器、加速度计、陀螺仪与流量传感器四类器件合计占汽车MEMS系统的99%。

MEMS压力传感器MEMS压力传感器是汽车中应用最多的传感器，至少18个汽车应用领域促进压力传感器的增长，包括：轮胎压力，电子稳定控制系统中的刹车传感器，侧面气囊，与日益严格的排放标准相关的引擎控制，大气压力与废气再循环压力。

MEMS(微机电系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。

M E M S 压力传感器可以用类似集成电路(IC)设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门，使压力控制变得简单易用和智能化。

传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，因此它不可能如MEMS压力传感器那样做得像IC那么微小，成本也远远高于MEMS压力传感器。

相对于传统的机械量传感器，MEMS压力传感器的尺寸更小，最大的不超过1cm，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。

MEMS压力传感器原理目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机电传感器。

硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的，具有较高的测量精度、较低的功耗，极低的成本。

惠斯顿电桥的压阻式传感器，如无压力变化，其输出为零，几乎不耗电。

其电原理如图1所示。

硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。

M E M S 硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁，采用M E M S 技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01%~0.03%FS。

硅压阻式压力传感器结构如图3所示，上下二层是玻璃体，中间是硅片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝压压力传感器。

应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电MEMS压力传感器及其应用MEMS Pressure Sensor Principle and Application颜重光 华润矽威科技(上海)有限公司(上海201103)本文于2009年3月22日收到。