溫度-壓力復合傳感器的優(yōu)化設計.pdf

1、目前充油腔體式壓力傳感器在-30℃以下靈敏度降低，即傳感器失效;并且當環(huán)境溫度高于130℃時零位輸出過大。本論文以波紋膜片和硅油模型的分析設計理論為基礎(chǔ)，通過ANSYS軟件的結(jié)構(gòu)靜力學分析與熱分析，分別對波紋膜片與硅油進行應力分析與膨脹分析。模擬計算得出傳感器填充硅油的體積范圍，通過實際測試，解決了充油腔體式的壓力傳感器低溫失效與高溫零位輸出過大的實際問題，本論文主要有以下幾個研究方面:
　　 首先討論了波紋膜片模型的分析設計理

2、論，硅油模型的分析設計理論。接下來介紹了論文中所用到的3D建模軟件UG與有限元仿真軟件ANSYS，運用這兩個軟件建立了傳感器的幾何模型:其中包括平膜片與波紋膜片的對比實驗，不同厚度波紋膜片的對比實驗，不同螺紋數(shù)量的對比實驗，不同波高的對比實驗。最終確定波紋膜片的理想建模參數(shù)，對溫度/壓力復合傳感器的波紋膜片進行受力仿真分析;硅油的仿真分析由于傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復雜性，需要將硅油等效為一種傳遞應力的實體模型來進行分析，仿真分析硅油的受熱膨脹

3、問題，由波紋膜片與硅油的仿真分析最終得出該傳感器的填充陶瓷的體積范圍為:333.84mm3～381.21mm3，填充硅油的體積范圍是:34.12mm3～81.49mm3。
　　 根據(jù)仿真分析結(jié)果，制作5只溫度/壓力復合傳感器測試樣品，充油量分別為，34mm3，46mm3，56mm3，66mm3，81mm3，其中壓力敏感芯片采用SOI材料做襯底材料，溫度敏感芯片是基于鉑膜電阻材料制作的，對溫度/壓力復合傳感器進行測試分析，測試數(shù)據(jù)