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，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、以及性能測試等方面對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，并對各個傳熱形式進(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對模型進(jìn)行了分析，通過與結(jié)果的對比得出結(jié)論。
　　 對模型進(jìn)行了瞬態(tài)分析，并對結(jié)果與穩(wěn)態(tài)對比。結(jié)果表明，相對于瞬態(tài)分析，穩(wěn)態(tài)分析有操作簡單，仿真時間相對較短的優(yōu)點。但是瞬態(tài)不只是能夠記錄最后總的各個網(wǎng)格的溫度和形變趨勢，并且能夠給出各個節(jié)點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，現(xiàn)代計算機(jī)的發(fā)展，對于復(fù)雜的仿真分析需要的時間也會越來越短，瞬態(tài)分析的時間稍