【摘 要】
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MEMS压力传感器因其结构特点和工作原理,具有测量精度高、易于大批量生产、长期稳定性好等优点,且制造过程与传统集成电路工艺兼容,已经广泛应用于航空航天、智能制造、汽车电子及生物医学领域。随着先进制造、人工智能技术发展,结合谐振式传感器具有灵敏度高、成品体积小、驱动功耗低的特点,谐振式MEMS压力传感器一直以来是国内外高校、科研机构研究的重点。传统压力传感器主要采用静电激励、电热激励、压电激励等驱动
【基金项目】
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装备预研/教育部联合基金（6141A02022422）:复杂环境高性能高精度谐振式压力传感器研究项目； 安徽省重点研发计划（1804a09020018）:工业装备振动监控MEMS加速度传感器研发项目；
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MEMS压力传感器因其结构特点和工作原理,具有测量精度高、易于大批量生产、长期稳定性好等优点,且制造过程与传统集成电路工艺兼容,已经广泛应用于航空航天、智能制造、汽车电子及生物医学领域。随着先进制造、人工智能技术发展,结合谐振式传感器具有灵敏度高、成品体积小、驱动功耗低的特点,谐振式MEMS压力传感器一直以来是国内外高校、科研机构研究的重点。传统压力传感器主要采用静电激励、电热激励、压电激励等驱动方式,存在非线性变化大、结构复杂、实现难度高等弊端。基于此,本篇论文设计了一种H型梁谐振式MEMS压力传感器,采用电磁激励/电磁拾振方式,敏感结构主要包括H型双端固支谐振梁、硅岛和压力敏感薄膜三个部分。利用Solid Works三维CAD软件建立MEMS压力传感器模型,通过ANSYS有限元仿真软件对传感器进行模拟分析与仿真验证,完成H型双端固支谐振梁前6阶模态分析、敏感薄膜预应力形变仿真和应力仿真,以及在空载、满量程、过压时压力传感器的总体仿真,得到传感器各项尺寸参数,结果显示:传感器量程为0～300k Pa,最大过载1.2倍满量程时,所设计H型梁谐振式MEMS压力传感器初始频率为57.984k Hz,传感器灵敏度达66.98Hz/k Pa,非线性误差小于0.15%×FS。最后根据压力传感器的仿真优化结果,按照MEMS制造规范,经过光刻、深反应离子刻蚀,以及硅通孔技术、真空封装等步骤,完成工艺流程设计。
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