微熱板式微氣壓傳感器電熱力耦合及瞬態(tài)特性研究.pdf

1、隨著微機(jī)械加工技術(shù)和MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，微型化成為傳感器發(fā)展的重要方向。采用與標(biāo)準(zhǔn)IC工藝相兼容技術(shù)制作而成的微熱板式微氣壓傳感器由于具有體積小、功耗低、量程寬、熱響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)外MEMS領(lǐng)域的重要研究方向。本文主要從理論分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、以及性能測(cè)試等方面對(duì)微熱板式微氣壓傳感器進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。主要包括以下內(nèi)容：
　　 首先，介紹了微熱板式微氣壓傳感器的傳熱形式，并對(duì)各個(gè)傳熱形式進(jìn)行了分析。之后以理論為主，簡單

2、的介紹了微傳感器的電熱力耦合。接著介紹了影響電熱力耦合分析的影響因素，并針對(duì)支撐橋的寬度的選取進(jìn)行了仿真與分析。最后介紹了微熱板式微氣壓傳感器熱傳導(dǎo)的理論。
　　 之后，從仿真角度對(duì)微熱板式微氣壓傳感器的電熱力耦合問題做了分析研究。首先，對(duì)微熱板進(jìn)行了電熱理論分析并建立了理論分析模型；然后，采用有限元分析軟件Ansys對(duì)三種微熱板不同結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行了熱力分析，得到了微熱板的熱變形與其溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；最后探討了加入熱傳導(dǎo)的微氣壓傳

3、感器的理論模型的建立，采用了Ansys對(duì)模型進(jìn)行了分析，通過與結(jié)果的對(duì)比得出結(jié)論。
　　 對(duì)模型進(jìn)行了瞬態(tài)分析，并對(duì)結(jié)果與穩(wěn)態(tài)對(duì)比。結(jié)果表明，相對(duì)于瞬態(tài)分析，穩(wěn)態(tài)分析有操作簡單，仿真時(shí)間相對(duì)較短的優(yōu)點(diǎn)。但是瞬態(tài)不只是能夠記錄最后總的各個(gè)網(wǎng)格的溫度和形變趨勢(shì)，并且能夠給出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度或者形變變化過程圖。這樣可以發(fā)現(xiàn)一些穩(wěn)態(tài)分析過程中很難發(fā)現(xiàn)的問題。同時(shí)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展，對(duì)于復(fù)雜的仿真分析需要的時(shí)間也會(huì)越來越短，瞬態(tài)分析的時(shí)間稍