不同材料薄膜结构的压致形变分析与研究开题报告

 2020-02-20 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)


压力传感器是重要的压力信号感测和能量转换装置,是各类控制装置和系统信息获取与传输的的核心器件。压力传感装置的设计决定传感器压力测量的灵敏度和频率响应特性。当前,压力传感器向体积和结构微型化、功能智能化、制造工艺和材料多样化方向迅速发展,利用mems技术制造的光纤压力传感器成为了当下研究和开发的热点。

相较于其他几种类型的光纤压力传感器,基于法布里-珀罗干涉仪原理的光纤压力传感器可以满足工业和生物医学领域对传感器微型化的需求。微型法布里-珀罗压力传感器通常有毛细管结构和膜片结构。毛细管结构的压力传感器对压力感知敏感度低,不适于对精度要求高的微压测量。膜片式法布里-珀罗腔结构理论上具有损耗低、抗干扰、灵敏度高、线性度好、测量精度高、动态范围大等优良特性,具有很好的发展前途,为了更安全、准确、便捷地获取传感器的压力信息,提高测量精度,需要开发新的材料或进行新的结构设计。

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2. 研究的基本内容与方案


基本内容、目标:

设计以薄膜为敏感元件的压力传感单元,定量分析和研究其薄膜材料与结构设计对其压力/应变灵敏度的影响。以柱形支撑的薄膜结构为研究对象,利用有限元方法,计算不同材料(金、二氧化硅、氮化硅)和不同薄膜结构(几何参数)的压力-形变量,获得形变与材料、结构的变化规律。掌握法布里-珀罗干涉测量方法,设计并论证法布里-珀罗干涉测量微形变的可行性。

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3. 研究计划与安排


第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解薄膜压致形变的计算方法,完成开题报告;

第4 - 6周:完成英文文献翻译,进一步完善研究目标,学习matlab和ansys的使用方法,学会简单操作;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] eom j , park c j , lee b h , et al. fiberoptic fabry–perot pressure sensor based on lensed fiber and polymeric diaphragm[j].sensors and actuators a: physical, 2015 (225):25-32.

[2] 曹群,贾平岗,熊继军, 等.mems光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现[j].传感技术学报,2015 (8):1141-1148.

[3] 姚虹春,叶荣波,彭波,葛益娴.基于双金属膜的光纤mems温度传感器的设计[j].半导体光电,2017,38(05):661-664.

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