課件-第三章moems傳感器

3.2.4微光機(jī)電陀MOEMSMOEMSMMω（a）系（b）系統(tǒng)Sagnac效

4A0光纖長(zhǎng)度較短，通常為10m型MOEMSMOEMSMOEMSMOEMS陀型研究成研究成時(shí)波式法國(guó)的CEA-原理樣機(jī)：1°/s，動(dòng)態(tài)范圍1997Litton公專利2003諧振Northrop公樣機(jī)：10°/h，稱為微型光學(xué)陀螺1991年年開(kāi)始研究東京大方案研1999Inlisence公2000Honeywell公方案研究，理論精度2000Arizana州立大方案研究，理論精度2003意大光方案研究，理論精度2005式式MOEMS陀耗為0.03dB/cm，靈敏度為0.085o/s±3000o/s諧振式MOEMSNorthrop公司的微型光學(xué)陀

意大利2005年新型集成光學(xué)陀螺諧振式MOEMS陀2003年Arizana州立大 集成光學(xué)陀度為2.8o/h，積分時(shí)間170o/h CharlesStarkDraper 隨著微加工工藝的日漸成熟，使用空間光路作為敏感部研究機(jī)成時(shí)微式20011999諧振20002007MOEMSMOEMS型原理樣機(jī)：1cm×1cm涉型微光機(jī)電陀螺MOEMS微鏡型陀 MOEMS微鏡型陀理論精度：腔邊長(zhǎng)＝20mm時(shí)為

陀螺 2007北航波導(dǎo)型MOEMS陀耦合器耦合器耦合器

RRRTRT ff02

耦合器

24An 波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參

（3）（4） （8）（9） （10）硅基二氧化硅波導(dǎo)加工示意前處理電前處理電硅基探測(cè)硅基探測(cè)微前處理電光探測(cè)耦合光纖準(zhǔn)直信信號(hào)VCOC控制電相敏解硅基相敏解電壓變換諧振腔結(jié)3微4微2微5諧振腔

輸入輸出仿真分析結(jié)諧振腔的衍射損，陀螺的極限靈敏度為4.71°/h諧振清晰度MOEMS12、LIGA鍍膜工12、DBR深反應(yīng)離子刻蝕法+濕法腐深反應(yīng)離子刻蝕法+濕法腐深反應(yīng)離子刻蝕法+濕法腐LIGALIGA—LithographieGalvanoformungAbformung(、微電鑄、微鑄塑LIGA工藝主要特點(diǎn)高深寬比（1um寬，1000um深需要功率強(qiáng)大的回旋產(chǎn)生的軟X射線作光源難于與ICLIGALIGAC：電

D：去E：鑄襯底掩膜 金屬鑄。 加州大學(xué)的Jung-sikMoon和Andrei 反射率可達(dá)98.6%。DBRDBR（DistributedBraggreflector）是分布式DBRλ/4λ

φn1<DBR2004年，郵電大學(xué)的BinChen等介紹DBR2004年，馬里蘭大學(xué)MEMSSensorsandActuatorsLaboratory的MadhumitaDatta等介紹了由兩個(gè)制作在光波導(dǎo)表面的DBR反射鏡面構(gòu)MOEMS價(jià)格便宜，得到的垂直度大約為89.5價(jià)格昂貴，得到的垂直度大約為89.7鍍膜工成本較低，但反射率不高，鍍金膜反射率可達(dá)到2、DBR反射率可達(dá)到99%3.3微壓力傳感MEMS 年表面微加工專 豐田 集成流量控制器 學(xué) 加州大學(xué)伯克利分校、貝爾 微型壓力傳感器Pressure Total2002volumewas127millionscomponentsfora1.1B$market(Source:YoleDéveloppement) A:Specialcrown B:Sidewallreinforcementoflowhysteresisrubber C:Specialbead D:Tirepressuremonitoring informsdriverofpressurelosstopromoteproperpressuremaintenanceandtimelytirerepair. Systeminstallationanduseis Michelinhasapprovedseveralsystemstogiveyouachoice.

Source:MotorolaPiezoresistivePressure壓阻式壓力傳感器基本原理：將作用于薄膜的被測(cè)壓力，壓阻式微型壓力傳感器利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)，即材帶有壓敏電阻的硅膜作為彈性體的壓力傳感器（62年通過(guò)機(jī)械鉆孔制作的由整塊硅材料構(gòu)成的壓力傳感器（63豐田公司GE—楊氏模量 缺點(diǎn)：溫度漂移大，需溫度補(bǔ)償CapacitivePressure 兩電極間的初始電容為受壓時(shí)的電容變化與電極的位移有以下關(guān)系其中ε—極板間介質(zhì)的介電常數(shù)S—極板面例子例子例子?xùn)|電容式微型壓力傳感器的特 單個(gè)傳感器尺寸 陣列數(shù) opticalfibrepressure 微彎型通過(guò)檢測(cè)光功率的變化間接檢測(cè)壓透射型光纖壓力傳感特點(diǎn):敏度高和線性度都很反射型光纖壓力傳感 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、精度高、易調(diào)試壓力傳感SiO2(0.4m)silicon( Novelmaterial:SOI

CrosssectionviewofthesensorDeepRIEfabricatedfromSOIwaferANSYSsimulation當(dāng)半徑為50μm，厚度為3μm時(shí)，靈敏度為0.1417×10-3當(dāng)半徑為50μm，厚度為3μm時(shí)，固有頻率為5.1605×106Multi-MOEMSpressureSensor Otherparametersneedto DesignandFabricationfibrebundlecomesT2(spacingthicknessT1(diaphragmthickness

T2needstobethickenoughsothemechanicalstructureisstable,yetitneedstobethinenoughtoallowthefibretobeclosetothediaphragm

fencing

G1andG2(50um)needtobebigenoughtomakesurethatthediaphragmsdonotmechanicallycoupledwitheachother,yetthemneedtobesmallenoughthatthewholestructureiscompactMOEMSTest

Sealed lasersourcePressure

Pressure Pressurelasersource 壓相比較而 量 ICSensor MotorolaI