多铁纳米纤维的E+E压力传感器研究
压电式E+E压力传感器是MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)器件中应用广泛的一类,其敏感材料多为块体和薄膜。与块体和薄膜相比,悬空的多铁纳米复合纤维具有很大的长径比,可以将由压电效应引起的位移放大,从而有可能提高传感器性能。

多铁纳米纤维的E+E压力传感器研究
本设计在于提供一种高精度校准测试E+E压力传感器装置及其生产校准测试系统平台,通过该装置可以准确的校准测试E+E压力传感器,同时在校准测试时*可采用全自动形式,快捷高效。装置包括E+E压力传感器、标准环境箱、精密压力控制仪、pxi-gipb控制卡、高精度电源模块、高速模拟信号采集模块、条形码扫描器和服务器。面向高精度E+E压力传感器生产的智能校准测试系统平台主要包含四部分:测试生产过程自动化设备、校准及测试仪器、基于PXI总线的智能仪器和高精度E+E压力传感器温度补偿校准算法及测试软件。对多铁纳米纤维E+E压力传感器进行理论分析和结构设计,通过对MEMS加工工艺的研究,设计多铁纳米纤维E+E压力传感器的制备工艺流程,并加工制作出此传感器样片。首先,基于多铁纳米纤维设计出一种MEMS压电式E+E压力传感器。运用相关知识分析传感器的工作原理,并设计传感器的结构尺寸。同时比较分析不同结构尺寸对传感器输出电压的影响,以提高传感器性能。其次,根据结构设计与理论计算,结合实验室具体条件,研究多铁纳米纤维的制备工艺与微加工工艺,在溶胶—凝胶法制备前驱体溶液的前提下利用静电纺丝技术制备多铁纳米纤维,并使其与MEMS技术制作的金属叉指电极及空腔硅基体很好的结合,在此基础上完成加工工艺流程设计。设计了由轧机的结构和工作条件决定的传感器结构,并对其进行标定(压力范围为0～5.88×105N),得到了传感器弹性元件的线性度,并采用有限元法对其线性度进行分析。利用有限元法不仅可以得到弹性元件应变随压力变化的分布特性,确定zui大应力区的位置,还可以通过考虑zui大应变及应力集中,确定帖片位置,预测用实验仪器无法测试的压力范围(0～2.45×106N)内应变随应力的变化趋势。对实验结果与有限元分析结果进行比较,并对曲线趋势进行预测,结果表明所设计的E+E压力传感器线性度好,能满足使用要求。

多铁纳米纤维的E+E压力传感器研究
zui后,按照工艺流程设计制作传感器样片,通过调整和改进以上的工艺步骤,对多铁纳米纤维的制备及传感器性能改进进行研究。对影响实验质量的因素进行分析和讨论,zui终完成基于多铁纳米纤维E+E压力传感器的制作并对多铁纳米纤维及传感器样片进行测试与分析。