電容式多參數(shù)無源LTCC傳感器設(shè)計與集成方法研究.pdf

1、高溫下的原位測試技術(shù)在航空航天、采礦冶金以及工業(yè)自動化等領(lǐng)域存在廣泛需求，目前常規(guī)硅基傳感器受材料性能和信號提取方法限制，難以突破250℃以上的工作溫度極限，由于陶瓷材料具有極好的高溫穩(wěn)定性，陶瓷基無源傳感器已成為當(dāng)前原位測試技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，然而，現(xiàn)有耐高溫?zé)o源傳感器僅能進(jìn)行單參數(shù)測量，難以滿足很多高溫工況環(huán)境下低成本、低功耗的多參數(shù)測試需求。因此，本論文提出一種基于LTCC微組裝技術(shù)的電容式無源多參數(shù)傳感器結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)開展了該無源

2、多參數(shù)傳感器的設(shè)計與集成方法研究，為高溫環(huán)境下的多參數(shù)原位測試技術(shù)的發(fā)展開辟新思路。
　　本論文通過對電容式無源多參數(shù)LTCC傳感器相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究，建立了電容式無源多參數(shù)傳感器的電路分析模型，基于理論分析模型，研究分析了影響傳感器多參數(shù)信號讀取的主要因素，同時研究探明了復(fù)合參數(shù)環(huán)境下的傳感器熱、力、電耦合轉(zhuǎn)換機(jī)理，并給出了溫度敏感LC回路的熱、電耦合轉(zhuǎn)換模型和壓力敏感LC回路的熱、力、電耦合轉(zhuǎn)換模型。
　　基于基礎(chǔ)理論研

3、究，設(shè)計了一種三維集成電容式無源溫度、壓力雙參數(shù)集成傳感器結(jié)構(gòu)，并結(jié)合理論計算和ADS軟件仿真分析了傳感器的響應(yīng)特性。利用LTCC微組裝技術(shù)，實現(xiàn)了傳感器的制備，探索獲得了無排氣孔結(jié)構(gòu)電容空腔的燒結(jié)工藝曲線，并對所制備的傳感器進(jìn)行了復(fù)合高溫壓力環(huán)境下的特性表征，證明了傳感器在400℃和兩個大氣壓內(nèi)具有較好的溫度、壓力敏感特性。
　　最后基于傳感器理論分析模型，研究討論了電容式無源多參數(shù)信號串?dāng)_解耦與電容式無源壓力測試的溫度補(bǔ)償問題