微传感器研究的现状与性能发展方向(4)
德国的M.Maute等人在SiNx悬臂梁表面涂敷聚合物PDMS来检测己烷气体,得到-0.099Hz/10-6的灵敏度[27]。
2.6微机械温度传感器
微机械传感器与传统的传感器相比,具有体积小、重量轻的特点,其固有热容量仅为10-8J/K~10-15J/K,使其在温度测量方面具有传统温度传感器不可比拟的优势。我所开发了1种硅/二氧化硅双层微悬臂梁温度传感器。基于硅和二氧化硅两种材料热膨胀系数的差异,不同温度下梁的挠度不同,其形变可通过位于梁根部的压敏电桥来检测。其非线性误差为0.9%,迟滞误差为0.45%,重复性误差为1.63%,精度为1.9%。
我所还研究了1种微谐振式温度传感器,其工作原理如下:环境温度变化时,悬臂梁谐振器材料的杨氏膜量和密度、梁的长度和厚度发生变化,因而谐振频率变化。长、宽、厚分别为300μm、50μm、7μm的微谐振式温度传感器,其灵敏度为1.5Hz/℃。
2.7其他微机械传感器
利用微机械加工技术还可以实现其他多种传感器,例如瑞士Chalmers大学的PeterE等人设计的谐振式流体密度传感器[28],浙江大学研制的力平衡微机械真空传感器[29],中科院合肥智能所研制的振梁式微机械力敏传感器[30]等。
3结论
用MEMS技术加工制作的微结构传感器具有微型化、可集成化、阵列化、智能化、低功耗、低成本、高可靠性、易批量生产、可实现多点多参数检测等一系列优点,受到各国研究者的重视。尽管目前开发的传感器还有某些不足之处,例如灵敏度低、工作温区窄、精度不高。但是,随着科研工作者的深入研究,在不久的将来必有更多结构更新、性能更优异的实用化的传感器问世。