微惯性技术发展现状与未来趋势.ppt

微惯性技术发展现状与未来趋势
刘志军
2120120999
检测技术与自动化装置
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传感器
信号处理
执行器
MEMS是建立在微米/纳米技术基础上的21世纪前沿技术,对微米/纳米材料进行设计、加工、制造和控制。MEMS是多种学科的交叉融合,应用领域极为广泛,目前已成功地应用于汽车、电子和军事等行业。
美国:微电子机械系统(MEMS) (MicroElectroMechanicalSystem)
欧洲:微系统技术(MST) (MicroSystemTechnology)
日本:微机械(Micromachine )
MEMS简介
微机电系统的尺寸
在微小尺寸范围内,机械依其特征尺寸可以划分为1-10毫米的小型(Mini-)机械,1微米一1毫米的微型机械以及1纳米一1微米的机械。所谓微型机械从广义上包含了微小型和纳米机械,但并非单纯微小化,而是指可批量制作的集微型机构、微型传感器、微型执行器以及接口信号处理和控制电路、通讯和电源等于一体的微电子机械系统(Micro-Electronic Mechanical System-ME MS)或称为微机电系统。
MEMS的特点
:MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、回應時間短。
2以硅为主要材料,机械电器性能优良。
:用硅微加工工艺在一片硅片上可同时制造成百上千个微型机电装置或完整的MEMS。批量生产可大大降低生产成本。
:可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或形成微传感器数组、微执行器数组,甚至把多种功能的器件集成在一起, 形成复杂的微系统。
:MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科,并集中了当今科学技术发展的许多尖端成果。
微惯性器件类别
微机电加速度计
微陀螺仪
微加速度计、微陀螺仪外观
微机电加速度计发展
1977年,美国斯坦福大学首先采用各向异性蚀刻与微光刻技术制成一种开环微型加速度计,并于20世纪8O年代初首次投放市场,随后许多公司也纷纷仿效研制。在8O年代后半期,人们开始研究各种力平衡式硅微加速度计,并取得了巨大进展。
隧道电流式加速度计(tunneling based micromachined silicon aecelerometer,TMSA)是将微机械加工的微结构与基于电子隧道效应的新的高灵敏测量技术结合在一起形成的。,隧道电流硅微加速度计具有灵敏度
高、信噪比大、动态范围广等一系列优点,是一种很有发展前途的新型传感器。
国内微机电加速度计技术的研究始于20世纪90年代初,清华大学、中国电科集团第13研究所、49研究所、中国航天科技集团时代电子公司、上海微系统与信息技术研究所、北京大学、东南大学、中北大学、哈尔滨工业大学一重庆大学、上海交通大学、北京理工大学、南京理工大学等多个单位先后从事这方面的研究工作,研制出的产品已能满足中低精度的需求。