光热激励硅微谐振式压力传感器敏感结构热梯度分布研究
Research on Thermal Gradient Distribution of Sensitive Structure of Photothermal Excited Silicon Microresonant Pressure Sensor
摘要: 本文以硅谐振式压力传感器为研究对象，建立了光热激励硅谐振敏感结构的有限元分析模型，通过ANSYS仿真分析研究了硅谐振敏感结构光热激励方式的动态热分布，揭示了光热激励产生的热量在谐振梁厚度方向激励振动的原因，仿真分析获得了光热激励产生的交流热分量在谐振梁不同方向上的温度梯度分布，为光热激励谐振梁敏感结构设计与优化提供了参考。
Abstract: This paper takes the silicon resonant pressure sensor as the research object, establishes a finite element analysis model of the photothermal excitation of the silicon resonance sensitive structure, and studies the dynamic heat distribution of the photothermal excitation of the silicon resonance sensitive structure through ANSYS simulation analysis, revealing the optical the reason why the heat generated by thermal excitation excites vibration in the thickness direction of the resonant beam. The simulation analysis obtained the temperature gradient distribution of the AC heat com-ponent generated by photothermal excitation in different directions of the resonant beam, which provides information for the design and optimization of sensitive structures of photothermal ex-citation resonant beams.
文章引用：王海榕, 王亿文, 史慧超. 光热激励硅微谐振式压力传感器敏感结构热梯度分布研究[J]. 仪器与设备, 2023, 11(4): 388-393. https://doi.org/10.12677/IaE.2023.114050

参考文献

[1] 樊尚春. 传感器技术及应用[M]. 第3版. 北京: 北京航空航天大学, 2010.
[2] 白韶红. 谐振式传感器的发展[J]. 工业仪表与自动化装置, 1988(4): 18-23+39.
[3] 平文. MEMS硅谐振式压力传感器设计[D]: [硕士学位论文]. 合肥: 合肥工业大学, 2017.
[4] 刘冠军, 徐方松, 刘瑛, 等. 硅基与石墨烯基谐振式压力传感器研究进展[J]. 测控技术, 2021, 40(11): 1-10. [Google Scholar] [CrossRef] 
[5] 平文, 孔德义, 单建华. 硅谐振式压力传感器敏感结构设计与仿真[J]. 仪表技术与传感器, 2017(3): 1-4+8.
[6] 苑伟政, 任森, 邓进军, 等. 硅微机械谐振压力传感器技术发展[J]. 机械工程学报, 2013, 49(20): 2-9.
[7] 邹梦启, 邢维巍, 韦祎. 谐振式压力传感器温度补偿结构的仿真研究[J]. 电子测量技术, 2019, 42(9): 74-79. [Google Scholar] [CrossRef] 
[8] 陈德勇. 微机械谐振梁压力传感器研究[D]: [博士学位论文]. 北京: 中国科学院研究生院(电子学研究所), 2002.
[9] 刘广玉, 编著. 微传感器设计、制造与应用[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2008.
[10] 叶俊, 吴宏熊, 叶晓伟. 硅微机械谐振压力传感器技术的发展[J]. 电子技术与软件工程, 2017(6): 102.
[11] 丁天怀, 李源, 冯冠平. 硅谐振式传感器研制中的关键技术[J]. 仪器仪表学报, 1996(S1): 59-64. [Google Scholar] [CrossRef] 
[12] 张少君, 赵小强, 刘月明. 硅微机械悬臂梁谐振器的电热激励及光纤拾振技术的研究[J]. 西安理工大学学报, 2005(2): 188-191. [Google Scholar] [CrossRef] 
[13] 曹乐, 樊尚春, 邢维巍. MEMS压力传感器原理及其应用[J]. 计测技术, 2012, 32(S1): 108-110.
[14] Zhao, L.B., Han, X.G., Mao, Q., et al. (2021) Tempera-ture-Insensitive Silicon Resonant Pressure Sensor by Thermal Stress Control. Sensors and Actuators A: Physical, 322, Article ID: 112612. [Google Scholar] [CrossRef] 
[15] 吴浩扬, 李炳乾, 朱长纯, 等. 光激、光拾硅微机械谐振传感器的进展[J]. 半导体光电, 1999(1): 7-10. [Google Scholar] [CrossRef] 

为你推荐