柔性MEMS流速传感器的制造及其电路设计

摘要

针对流速传感器大多存在测量量程小、柔性小而无法适应较大量程和复杂曲面的测量问题,提出了一种宽量程柔性MEMS流速传感器,结合热损失和热温差的工作原理实现对流速的测量。选取聚酰亚胺(PI)作为柔性衬底材料和铂(Pt)薄膜为热敏材料,采用金属牺牲层MEMS工艺制造了带空腔的柔性流速传感器芯片,尺寸为9mm×7mm×30μm。设计了采用双惠斯通电桥的恒温差测控电路。测量结果表明:制造的柔性MEMS流速传感器的TCR为0.2418%/℃,实验实现了0~36m/s的输入风速测量,在低速、高速段内的灵敏度分别为2和0.295mV/(m/s)。同时,测量电路还展现出良好的温度补偿效应。所提出的柔性MEMS流速传感器具有宽量程、测试精度高、灵敏度高和易于实施温度补偿的优点,有望用于航空航天、国防等领域。