静电激励硅微机械谐振压力传感器设计

摘要

设计了一种静电激励/电容检测的硅微机械谐振压力传感器,采用改进的侧向动平衡双端固支音叉谐振器,利用基于绝缘体上硅的加工工艺制作.为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化,在谐振器固定端设计了全新的桁架结构.针对传感器检测信号微弱和同频干扰严重的特点,在芯体和接口电路设计中采取添加屏蔽电极、降低交流驱动电压幅值、差动电容检测和高频载波调制解调方案等多项措施.同时基于该接口电路设计了开环测试系统,并在常压封装条件下对传感器进行了初步性能测试.实验结果表明:其基础谐振频率为33.886 kHz,振动品质因数为1222;测量范围为表压0～280 kPa,非线性为0.018％FS,迟滞为0.176％FS,重复性为0.213％ FS;在-20～60℃的温度范围内,谐振器的平均温度漂移为-0.037％/℃.