树立在微米/纳米根底上、选用MEMS(微机电)技能的压力传感器,体积小、重量轻,能够供给更高的精度、更低的功耗、更好的安稳性和一致性、以及作业在极点温度、湿度环境下的超强才能,是行内抢先的技能。此技能由菲尔斯特我国研制并推出。它经过集成Firstrate独有的数字传感器和Cecure-M附件,消除了传感器上的微调电位器,确保调试后数据不受搅扰,然后更好的为高科技工业、实验室、航空、真空体系等范畴服务。Firstrate压力传感器具有±0.05%FS端点精度或0.1%FS读数精度,确保测验成果在整个测验进程的安稳牢靠。对环境温度的影响简直能够忽略不计,其宽温度范围内的温度差错仅为 一、先进的MEMS(微机电)和MPT(微拼装)工艺;
微机电体系(MEMS, Micro-Electro-MechanicSystem)是一种先进的制作技能渠道。它是以半导体制作技能为根底开展起来的。MEMS技能选用了半导体技能中的光刻、腐蚀、薄膜等一系列的现有技能和资料,因而从制作技能自身来讲,MEMS中根本的制作技能是老练的。但MEMS更侧重于超精密机械加工,并要触及微电子、资料、力学、化学、机械学许多学科范畴。
跟着电路及工业开展,多芯片模块(MCM)技能、倒装芯片(FC)和多层陶瓷基板技能的开展,在高密度多层互连电路板上,运用拼装和封装工艺,把微小型电子元器材拼装成高密度、高速度、高牢靠性立体结构的电子产品,这种高密度拼装技能便是微拼装技能(micro-packagingtechnology)。
硅膜片的厚度每差3~4μm,即影响压力传感器的一个量程,硅膜片厚度的精度影响传感器的成品率和一致性。因而,在这个数量级尺度上操作完结膜片与其它部件的衔接而不影响单晶硅的功能是一个巨大的应战。加之MEMS与微观机电体系比较,许多物理现象有很大的差异。比方,跟着尺度的减小,与尺度3次方成份额的像惯性力、体积力及电磁力等的效果将显着削弱;而与尺度2次方成份额的像粘性力、外表力、静电力及冲突力等的效果则显着增强,并成为影响微机械功能的主要因素。微观机械常运用的核算办法和理论将不再适用。
出色的Firstrate工程师结合微动力学、微流体力学、微热力学、微冲突学、微光学和微结构学开展的效果,运用绿色环保的无铅焊接工艺,完美的完结了单晶硅片与其它部件之间的无损衔接。MEMS器材的体积得到极大的缩小,与一般的器材体积减小90%以上的一起,功耗也降低了80%以上。
二、先进的温补技能
资料特性决议了硅压阻式压力传感器在输入压力P数值不变的状况下,当作业温度t改变时将引起传感器输出产生改变。为了消除非方针参量(温度)对传感器输出特性的影响,可选用多种智能化补偿技能。
现在,软件补偿办法主要有插值法、曲线曲面拟合法、查表法和BP神经网络法。在插值法中,数据假定是正确的,要求以某种办法描绘数据之间所产生的状况。曲线拟合办法便是设法找出某条润滑曲线,它是最佳的拟合数据,但不必要经过任何数据点。查表法是预先将一系列参数装人一个参数表内,取得丈量数据后,依据相应的参数进行处理。查表法需求占用很大的存储空间,不适用于微处理器。神经网络办法经过树立人工神经网络模型,并经过样本练习确认网络参数。
Firstrate选用针对硅压阻式压力传感器温度漂移问题,规划了依据因子剖析和RBF神经网络相结合的补偿办法,RBF神经网络是前馈神经网络中的一类特别的3层神经网络,是典型的部分迫临神经网络,具有学习快、不会堕入部分最优的长处。RBF神经网络是新颖有用的前馈式神经网络,具有较高的运算速度和较强的非线性映射才能,能以恣意精度大局迫临某非线性函数。该办法经过因子剖析完结了对原始信息的挑选和降维,既削减数据冗余,又扫除相关、重复数据的影响,构成新的练习样本集。结合RBF神经网络的非线性映射、自适应才能和强容错性对补偿进程进行建模,削减了网络的输入,利于简化网络结构,从而加速收敛,节约运转时刻,大大进步了网络的学习速率与泛化才能。依据因子剖析的RBF神经网络有用处理了传感器在大范围环境温度改变状况下静态电压零点漂移和灵敏度漂移的问题,进步了传感器的安稳。
Firstrate自行开发规划的全主动温度补偿校准体系在温度补偿校准进程中动态的更新校验成果数据。体系首要翻开内部传感器实验室校验数据文件,将物理量和输出毫伏数读人到内存变量,并设置多媒体定时器参数,依据所选通道及采样速率,下载扫描表,发动收集设备进行收集。经过定时器中止服务程序及GPIB总线,将传感器实验室校验时规范压强对应输出的毫伏数送给程控电源,待收集到的数据安稳后,将收集缓冲区数据读到核算机内存,记载保存。通道校验完结后,核算通道斜率、截距、规范偏差、相联系数,并显现校验成果,将校验数写入收集数据库,保存至自校文件中,当保存文件名在当时目录中存在时,程序将原文件备份后保存文件。主动校准完结。
三、优异的感应(弹性)结构规划
硅压阻式微传感器的压力灵敏度除与硅膜片的厚度、巨细、压敏电阻阻值巨细有关外,还与电阻在硅膜片的散布方位及在硅膜片上的方位有关。经过有限元剖析,Firstrate的研究人员剖析了压敏电阻构成的电桥电路其输出电压灵敏度与电阻所在方位和方向的联系,求出传感器的压力灵敏度极值及其条件;剖析了电阻的纵向压阻系数和横向压阻系数与方向的联系,并求出其极值,找出了线性与输出值归纳最优的方位。
要确保压力传感器长时间安稳,怎么进步传感器的过载才能显得尤为重要。使用有限元剖析法,Firstrate的工程师们在确保传感器满量程范围内线性呼应的前提下,调整献身层厚度,经过弹性膜片与衬底的恰当触摸,有用的进步了传感器的过载维护才能。使产品到达300%FS过压自恢复,500%FS损坏压的才能。