LTCC高温压力传感器的关键技术研究

【摘要】高温压力传感器是民用工业如汽车、航空领域等以及国防军工领域中需求最广泛的器件，同时也是微电子机械系统（MEMS）的主要产品之一。相比传统的压力传感器，无线无源高温压力传感器在恶劣环境下有着巨大的优势。本文主要对LTCC（低温共烧陶瓷）无线无源高温压力传感器的高温特性以及无线信号的耦合距离进行了研究，对恶劣环境下压力参数的测量有着重要的意义。本文介绍了LTCC无线无源高温压力传感器的常见结构、压力感应原理、无线信号读取的基本原理，介绍了传感器的关键设计原则，对传感器制造工艺中的关键技术进行了分析和研究。本文对传感器无线信号耦合距离特性进行了研究，设计了耦合距离的测试平台。研究了传感器电感线圈与读取天线线圈参数相同时和不同时，线圈内径、外径、线宽、匝数及形状对耦合距离的影响，根据实验结果给出了电感线圈几何参数的取值建议。通过MATLAB软件仿真了电容、电感、电阻参数与品质因数的关系，并实验验证了电容、电感、电阻参数对耦合距离的影响。提出通过在天线后方紧贴面积大于天线面积的铁氧体来增强耦合效果及增大耦合距离，经实验验证，这种方法增强了传感器与读取天线的耦合效果并增大了耦合距离。本文对传感器的高温特性进行了研究，设计了传感器高温特性的验证系统，传感器在室温到600℃范围内进行了测试，测试结果表明传感器谐振频率有较明显的温度漂移，对测试结果进行了分析并得到了谐振频率在高温下漂移的原因。提出了一种LTCC材料介电常数温度特性的测试方法并进行了测试。根据谐振频率温度漂移的原因对传感器的结构进行了优化，并对其谐振频率进行了测试，测试结果表明传感器谐振频率具有较小的温度漂移。本文还对影响高温下传感器与天线耦合效果的因素进行了研究。
【作者】康昊；
【导师】秦丽；谭秋林；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】高温压力传感器；LTCC；无线信号；耦合距离；高温特性；

【参考文献】
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