電磁激勵微諧振式傳感器的設計與制作

傳感器的制作采用體硅微機械加工技術。首先分別在Si片上制作諧振器和硅壓力感應膜，然后通過Si-Si鍵合將兩Si片結合在一起，形成三維結構的芯片，最后經過真空封裝完成整個器件的制作。其主要流程如圖3所示。

芯片制作完成后，將其粘在管座上，超聲壓焊引線，蓋上管帽，兩邊開通氣孔，將有諧振梁的一邊封在真空(10-3 Pa)中，另一端的壓力膜與待測壓力源相通(圖4)，這樣就完成了壓力傳感器的封裝。

3 測 試

壓力傳感器測試系統由壓力傳感器、鎖相放大器和信號激勵源、拾振恒流源等組成。采用純交流激勵電壓激振，利用鎖相放大器，通過控制頻率掃描和數據采集以及檢測振幅和相位等，可以檢測諧振器的頻率特性。

對壓力傳感器器件進行了動態分析測試，利用頻率掃描儀構成的開環掃描系統測試了器件在空氣中的頻率特性曲線如圖5，諧振梁的峰值大約在72.30 kHz處，-3 dB帶寬約為50 Hz。計算得出諧振梁的品質因數Q大于1 200。

利用鎖相放大器構成的開環掃描系統測試了器件在高真空中的頻率特性曲線如圖6，諧振梁的峰值大約在72.395 kHz處，-3 dB帶寬約為10 Hz。計算得出諧振梁的品質因數Q大于7 000。

在室溫條件下，對真空封裝的壓力傳感器進行了壓力特性測試，測試采用英國Druck公司的DP1610型壓力校驗儀，電路為自制的鎖相環放大電路。壓力特性曲線測試結果如圖7所示。(激振電壓峰值為50 mV)