MEMS传感器的研究现状

1、微机械压力传感器

微机械压力传感器是最早开始研制的微机械产品，也是微机械技术中最成熟、最早开始产业化的产品。从信号检测方式来看，微机械压力传感器分为压阻式和电容式两类，分别以体微机械加工技术和牺牲层技术为基础制造。从敏感膜结构来看，有圆形、方形、矩形、E形等多种结构。压阻式压力传感器的精度可达0.05%～0.01%,年稳定性达0.1%/F.S,温度误差为0.0002%,耐压可达几百兆帕,过压保护范围可达传感器量程的20倍以上,并能进行大范围下的全温补偿。现阶段微机械压力传感器的主要发展方向有以下几个方面。

(1)将敏感元件与信号处理、校准、补偿、微控制器等进行单片集成，研制智能化的压力传感器。

(2)进一步提高压力传感器的灵敏度，实现低量程的微压传感器。

(3)提高工作温度，研制高低温压力传感器。（4)开发谐振式压力传感器。

2、微加速度传感器

硅微加速度传感器是继微压力传感器之后第二个进入市场的微机械传感器。其主要类型有压阻式、电容式、力平衡式和谐振式。其中最具有吸引力的是力平衡加速度计，其典型产品是Kuehnel等人在1994年报道的AGXL50型。国内在微加速度传感器的研制方面也作了大量的工作，如西安电子科技大学研制的压阻式微加速度传感器和清华大学微电子所开发的谐振式微加速度传感器。后者采用电阻热激励、压阻电桥检测的方式，其敏感结构为高度对称的4角支撑质量块形式，在质量块4边与支撑框架之间制作了4个谐振梁用于信号检测。

3、微机械陀螺

角速度一般是用陀螺仪来进行测量的。传统的陀螺仪是利用高速转动的物体具有保持其角动量的特性来测量角速度的。这种陀螺仪的精度很高，但它的结构复杂，使用寿命短，成本高，一般仅用于导航方面，而难以在一般的运动控制系统中应用。实际上，如果不是受成本限制，角速度传感器可在诸如汽车牵引控制系统、摄象机的稳定系统、医用仪器、军事仪器、运动机械、计算机惯性鼠标、军事等领域有广泛的应用前景。常见的微机械角速度传感器有双平衡环结构，悬臂梁结构、音叉结构、振动环结构等。但是，实现的微机械陀螺的精度还不到10°/h，离惯性导航系统所需的0.1°/h相差尚远。

4、微流量传感器微流量传感器不仅外形尺寸小，能达到很低的测量量级，而且死区容量小，响应时间短，适合于微流体的精密测量和控制。目前国内外研究的微流量传感器依据工作原理可分为热式（包括热传导式和热飞行时间式）、机械式和谐振式3种。清华大学精密仪器系设计的阀片式微流量传感器通过阀片将流量转换为梁表面弯曲应力，再由集成在阀片上的压敏电桥检测出流量信号。该传感器的芯片尺寸为3.5mm×3.5mm,在10ml～200ml/min的气体流量下,线性度优于5%。

5、微气体传感器

根据制作材料的不同，微气敏传感器分为硅基气敏传感器和硅微气敏传感器。其中前者以硅为衬底，敏感层为非硅材料，是当前微气敏传感器的主流。微气体传感器可满足人们对气敏传感器集成化、智能化、多功能化等要求。例如许多气敏传感器的敏感性能和工作温度密切相关，因而要同时制作加热元件和温度探测元件，以监测和控制温度。MEMS技术很容易将气敏元件和温度探测元件制作在一起，保证气体传感器优良性能的发挥。

谐振式气敏传感器不需要对器件进行加热，且输出信号为频率量，是硅微气敏传感器发展的重要方向之一。北京大学微电子所提出的1种微结构气体传感器，由硅梁、激振元件、测振元件和气体敏感膜组成。硅梁被置于被测气体中后，表面的敏感膜吸附气体分子而使梁的质量增加，使梁的谐振频率减小。这样通过测量硅梁的谐振频率可得到气体的浓度值。对NO2气体浓度的检测实验表明，在0×10～1×10的范围内有较好的线性，浓度检测极限达到1×10，当工作频率是19kHz时，灵敏度是1.3Hz/10。德国的M.Maute等人在SiNx悬臂梁表面涂敷聚合物PDMS来检测己烷气体，得到－0.099Hz/10的灵敏度。

6、微机械温度传感器

微机械传感器与传统的传感器相比，具有体积小、重量轻的特点，其固有热容量仅为10J/K～10J/K，使其在温度测量方面具有传统温度传感器不可比拟的优势。我所开发了1种硅/二氧化硅双层微悬臂梁温度传感器。基于硅和二氧化硅两种材料热膨胀系数的差异，不同温度下梁的挠度不同，其形变可通过位于梁根部的压敏电桥来检测。其非线性误差为0.9%，迟滞误差为0.45%，重复性误差为1.63%，精度为1.9%。

7、其他微机械传感器

利用微机械加工技术还可以实现其他多种传感器，例如瑞士Chalmers大学的PeterE等人设计的谐振式流体密度传感器，浙江大学研制的力平衡微机械真空传感器，中科院合肥智能所研制的振梁式微机械力敏传感器等。

一、部门简介

东莞电子科技大学电子信息工程研究院教育培训事业部是电子科技大学东莞研究院负责教育培训的专业部门，教育培训事业部秉承“求实求真、大气大为”的成电精神，利用位处珠三角的优势，积极整合电子科技大学的高水平师资、精品课程、品牌专业等优秀资源，密切结合东莞及珠三角的人才需求，开展高层次专业人才培养工作，包括工程硕士（MSE）、工商管理硕士（MBA）、高级工商管理硕士（EMBA）、公共管理硕士（MPA）等研究生培养；专科、本科学历教育；针对企业特定需求培训电子信息类实用型人才；积极引进企事业单位急需的高层次研究和技术管理人才，特别是应用技术领域方面的资深专家、教授和博士；多渠道解决企事业单位面临的人才问题。

二、成绩简况

在研究生培养方面，教育培训事业部自2008年开始第一个软件工程硕士班以来，根据企事业单位的不同需要总共开设了5个研究方向，共9个研究生班，在读学员合计300余人。在技能培训方面，针对东莞三星电机有限公司、法之龙运动品（深圳）有限公司等企业开设了《电解电容器》、《通信原理》等课程，参加培训达500多人次。在新开设的专、本科网络教育方面，共开设了2个班，在读学员合计100余人。

三、开展项目

1、软件工程硕士：自主命题、自主划线、择优录取，每年春、秋两季（5月、10月），在职学习。开设:工程项目管理、政务信息技术、计算机技术、石油信息技术等研究方向。可根据企业需求特别定制软件工程硕士培养课程。

2、MBA/EMBA/MPA:每年按照学校统一要求进行招生；

3、网络教育：开设高中起点专科、专科起点本科，利用业余时间采用多媒体课件学习、面授辅导、自学和课外网上辅导、答疑，毕业后可获电子注册国家认可学历。

4、技能培训：针对东莞转型期企业各种人才提升需求，充分调动电子科技大学教学力量，结合电研院本土化优势，开展研发、技术和管理人员多层次、订单式培训，多渠道解决东莞面临的人才不足问题。

5、人才引进：根据用人单位要求，物色推进高层次人才对接。

四、师资概况 姓名职称研究方向陈雷霆教授、博导计算机图形学、数字媒体技术、虚拟现实技术、数字图象处理邱会中副教授数据库技术及应用、软件工程赵继东博士网络体系结构研究汪文勇教授下一代互联网管理与测量，下一代互联网应用，无线传感器网络罗蕾教授、博导嵌入式实时操作系统、开发工具、中间件、应用平台武剑辉副教授医用超声技术、智能化医学仪器、生物医学信号与信息处理等郭建东副教授人工智能与智能控制方向李毅教授核心、机群技术、对象分布技术刘玓副教授大型机系统，操作系统，网络应用唐勇副教授无线传感器网络，计算机网络白金平副教授、高工软件测试与系统集成的可信性评估，智能集成系统薛晓东教授管理学、组织行为学