微型谐振传感器反馈测量系统研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第13-30页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第13-19页 |
| 1.1.1 智能MEMS传感器 | 第13-15页 |
| 1.1.2 谐振式MEMS质量传感器 | 第15-17页 |
| 1.1.3 质量传感器检测系统 | 第17-19页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第19-28页 |
| 1.2.1 国外发展状况 | 第19-25页 |
| 1.2.2 国内发展状况 | 第25-28页 |
| 1.3 存在问题与研究目的 | 第28页 |
| 1.4 本文主要内容 | 第28-30页 |
| 第2章 微谐振梁式传感器设计与制作 | 第30-50页 |
| 2.1 谐振式气敏传感器工作原理 | 第30-31页 |
| 2.2 电铸式谐振传感器 | 第31-41页 |
| 2.2.1 电铸成型原理 | 第31-32页 |
| 2.2.2 一体式电铸谐振传感器 | 第32-35页 |
| 2.2.3 电铸加工要点 | 第35-41页 |
| 2.3 硅微传感器设计加工 | 第41-49页 |
| 2.3.1 硅微传感器加工工艺选择 | 第41页 |
| 2.3.2 设计思路 | 第41-42页 |
| 2.3.3 上极板加工流程 | 第42-46页 |
| 2.3.4 下极板加工流程 | 第46-47页 |
| 2.3.5 双极板装配 | 第47-49页 |
| 2.4 本章小结 | 第49-50页 |
| 第3章 单闭环反馈质量传感器测试系统研究 | 第50-109页 |
| 3.1 谐振传感器检测原理 | 第50-52页 |
| 3.1.1 激励检测方式选择 | 第50页 |
| 3.1.2 谐振传感器三倍频检测原理 | 第50-52页 |
| 3.2 高频闭环检测系统 | 第52-58页 |
| 3.2.1 反馈高频检测系统原理 | 第53-55页 |
| 3.2.2 高频系统关键模块设计 | 第55-58页 |
| 3.2.3 高频测试系统 | 第58页 |
| 3.3 金属原子质量测试方案设计 | 第58-65页 |
| 3.3.1 真空获得方案 | 第60页 |
| 3.3.2 石英晶体微天平系统 | 第60-62页 |
| 3.3.3 挡板机构设计 | 第62-65页 |
| 3.4 金属原子测试 | 第65-85页 |
| 3.4.1 传感器关键参数确定 | 第65-67页 |
| 3.4.2 频率稳定性测试 | 第67-69页 |
| 3.4.3 谐振频率随闭环增益G2的变化 | 第69-71页 |
| 3.4.4 蒸发速率测定 | 第71-75页 |
| 3.4.5 金属原子测试 | 第75-85页 |
| 3.5 气体质量传感器测试方案设计 | 第85-88页 |
| 3.5.1 敏感材料涂覆 | 第85-87页 |
| 3.5.2 H2测试气源设计 | 第87-88页 |
| 3.5.3 乙醇测试气源设计 | 第88页 |
| 3.6 气体分子质量测试 | 第88-97页 |
| 3.6.1 气体测试关键参数确定 | 第88-89页 |
| 3.6.2 气体分子测试 | 第89-97页 |
| 3.7 质量传感器分子/原子测试结果对比 | 第97-98页 |
| 3.8 质量传感器品质因数与振幅测定 | 第98-108页 |
| 3.8.1 质量传感器品质因数Q测定 | 第98-100页 |
| 3.8.2 质量传感器振幅测定 | 第100-108页 |
| 3.9 本章小结 | 第108-109页 |
| 第4章 双闭环反馈质量传感器测试系统研究 | 第109-132页 |
| 4.1 双闭环反馈传感器特性研究 | 第109-122页 |
| 4.1.1 传感器关键初始参数 | 第110页 |
| 4.1.2 反馈增益研究 | 第110-117页 |
| 4.1.3 传感器振幅测定 | 第117-122页 |
| 4.2 原子质量测试 | 第122-131页 |
| 4.2.1 真空状态下金属原子质量实测 | 第122-126页 |
| 4.2.2 气体分子质量测试 | 第126-130页 |
| 4.2.3 原子实测结果对比 | 第130-131页 |
| 4.3 本章小结 | 第131-132页 |
| 第5章 气敏传感器双闭环反馈系统测试 | 第132-161页 |
| 5.1 谐振式气敏传感器振动特性分析 | 第132-137页 |
| 5.1.1 悬臂梁动力学模型 | 第132页 |
| 5.1.2 悬臂梁模型分子力影响 | 第132-137页 |
| 5.2 低频检测系统设计 | 第137-145页 |
| 5.2.1 开环检测系统工作原理 | 第137-138页 |
| 5.2.2 电铸气敏传感器开环检测 | 第138-141页 |
| 5.2.3 闭环测试系统设计 | 第141-143页 |
| 5.2.4 气敏传感器闭环测试 | 第143-145页 |
| 5.3 电铸式气敏传感器测试 | 第145-148页 |
| 5.3.1 气敏测试实验方案设计 | 第145-146页 |
| 5.3.2 气敏测试结果分析 | 第146-148页 |
| 5.4 闭环反馈提高品质因数和灵敏度 | 第148-151页 |
| 5.4.1 90°反馈测试 | 第148-150页 |
| 5.4.2 90°与 180°闭环反馈测试 | 第150-151页 |
| 5.5 硅微气敏传感器中频测试系统设计 | 第151-154页 |
| 5.5.1 开环测试系统设计 | 第151-152页 |
| 5.5.2 中频闭环检测系统设计 | 第152-153页 |
| 5.5.3 中频测试系统 | 第153-154页 |
| 5.6 硅微气敏传感器测试 | 第154-159页 |
| 5.6.1 开环测试 | 第154-156页 |
| 5.6.2 硅微气敏传感器闭环测试 | 第156-159页 |
| 5.7 本章小结 | 第159-161页 |
| 结论 | 第161-163页 |
| 参考文献 | 第163-176页 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 | 第176-177页 |
| 致谢 | 第177-178页 |
| 附录A 测试系统关键模块设计 | 第178-205页 |
| A.1 电压跟随器及反相放大器设计 | 第178-179页 |
| A.2 电流电压转换(I/V)模块设计 | 第179-181页 |
| A.3 电压放大模块 | 第181页 |
| A.4 开关电容带通滤波器设计 | 第181-184页 |
| A.5 锁相环倍频模块 | 第184-185页 |
| A.6 等精度频率监测模块设计 | 第185-189页 |
| A.7 增益与相位调整模块设计 | 第189-190页 |
| A.8 自动增益控制(AGC)模块设计 | 第190-193页 |
| A.9 逆锁定放大器模块设计 | 第193-198页 |
| A.10 压控带通滤波器设计 | 第198-199页 |
| A.11 比较器设计 | 第199-200页 |
| A.12 分频器设计 | 第200-201页 |
| A.13 锁相环HC4046模块设计 | 第201-204页 |
| A.14 锁相环SA568模块设计 | 第204-205页 |
