微型電渦流傳感器的研究.pdf

1、電渦流傳感器是一種建立在電渦流效應(yīng)原理上的傳感器，這是一種性能優(yōu)越的非接觸測(cè)量專(zhuān)用傳感器。電渦流傳感器主要用來(lái)測(cè)量探頭和與被測(cè)物體之間的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)距離，被測(cè)物體一般為導(dǎo)體，引起探頭的一些電學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，傳感器的電子電路感應(yīng)并處理該變化量，由此得到被測(cè)物體的位移量。除了距離之外，電渦流傳感器還可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量物體表面為金屬導(dǎo)體的厚度、應(yīng)變、硬度等做種物理量，還能測(cè)量振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、溫度、速度、加速度等非電量，還可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的無(wú)

2、損探傷。
　　本文提出了一種基于MEMS微加工技術(shù)的微型電渦流傳感器。這是一種基于平面線(xiàn)圈的電渦流傳感器，其主要結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)線(xiàn)圈，其中一個(gè)用以輸入信號(hào)，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，稱(chēng)之為激勵(lì)線(xiàn)圈；另一個(gè)線(xiàn)圈的兩端會(huì)相應(yīng)的產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在這種情況下如果有導(dǎo)電材料接近傳感器，那么根據(jù)電渦流原理物體表面會(huì)有電渦流產(chǎn)生，造成能量損耗，從而影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值?；谶@種檢測(cè)原理所設(shè)計(jì)的微型電渦流傳感器可以有效地檢測(cè)距離、缺陷、材料等性質(zhì)。接下來(lái)利用有限元

3、仿真的方法對(duì)于可能影響傳感器性能的參數(shù)進(jìn)行了模擬仿真，并且結(jié)合MEMS加工工藝的條件和限制最后確定了傳感器的線(xiàn)圈匝數(shù)、寬度、高度、間隔等具體結(jié)構(gòu)參數(shù)。并且對(duì)所使用的MEMS加工工藝中光刻、電鍍等工藝進(jìn)行了優(yōu)化，以提高加工質(zhì)量和成品率。在傳感器加工過(guò)程中另一個(gè)很重要的因素是絕緣層材料的選擇，絕緣層材料是填充電學(xué)結(jié)構(gòu)之間的空間的材料，防止電學(xué)結(jié)構(gòu)彼此連接，傳統(tǒng)的微加工絕緣層材料有正光刻膠，SU-8光刻膠、二氧化硅等等，但是這些材料自身的缺點(diǎn)

4、會(huì)限制傳感器的性能，在這里我們研究了兩種絕緣層材料：氮化鋁改性水玻璃和聚酰亞胺，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和比較，最終選擇聚酰亞胺作為絕緣層。
　　在完成傳感器制作之后對(duì)傳感器的性能進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的傳感器可以在超過(guò)1.5mm范圍內(nèi)有效測(cè)量與測(cè)試物體之間的距離，靈敏度達(dá)到20um，同時(shí)測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果十分接近。除此之外，也可以有效地檢測(cè)物體上的缺陷以及區(qū)分不同材料。最后分析了傳感器在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)所達(dá)到的溫度，從而保證了傳感器工作的穩(wěn)