datasheet

新型MEMS电场强度传感器问世 设计新颖无干扰

2018-01-29 20:45:40来源: 微迷网 关键字:MEMS  传感器

电场的精确测量,对于很多应用都非常重要,例如天气预报、工业设备的过程控制或者是高压电缆工作人员的安全问题等。然而从技术角度来说,精确的电场测量并非易事。

据麦姆斯咨询报道,一支来自维也纳技术大学(TU Wien)的研究团队突破当前其它测量设备所采用的设计原理,开发了一款硅基MEMS电场测量传感器。通过和克雷姆斯多瑙河大学(Danube University Krems)集成传感器系统研究院的合作,这款传感器的主要设计优势是它不会干扰正在测量的电场。该研究成果发表于近期出版的Nature Electronics杂志。

MEMS电场传感器的测量原理

“目前用于测量电场强度的设备具有一些显著的缺陷,” TU Wien传感器和执行器系统研究院的Andreas Kainz解释称,“这些设备均包含带电部件。在测量时,这些导电金属组件会显著影响被测电场;如果设备需要接地以提供测量参考值,那么这种影响会被进一步放大。”因此这种电场测量设备往往相对不太实用,并且运输也较困难。

TU Wien开发的这款MEMS传感器采用硅材料制造,并且基于非常简单的原理:一个微型弹簧,以及固定在该弹簧上用于测量微米量级移动的微型网格状硅结构。当硅结构处于一个电场中时,在硅晶上会产生一定的作用力,使弹簧发生轻微的延展或压缩。

a. 这款MEMS电场传感器的测量原理:一个质量块(m)悬置于一个弹性元件(刚性k)上,而弹性元件固定于一个导电的固定框架上。当置于电场(E)中时,静电感应会在质量块上产生一个作用力(F es)。质量块在这个作用力下会产生一定的位移(δx),再利用光学原理对位移进行测量;b. 该器件的剖视图,展示了LED发射的光,可以穿过网格状硅结构和孔洞之间的间隙,投射到下方的光电二极管上,质量块的移动改变了不透光区域和孔洞之间的间隙,从而改变了LED发射光能够到达光电探测器的进光量;c. 这款MEMS电场传感器的3D视图;d. 这款MEMS电场传感器的扫描电镜图

质量块细微的位移如何测量呢,研究人员设计了一种光学解决方案:在可动网状硅结构的上方再设置一层网状结构,上下两层网状结构的孔洞精准的排列,上层的开孔和下层的不透光区域精确对准,也就是说在下层网状硅结构没有发生位移时,LED光是无法穿透这两层硅结构的。当传感器置于一个电场中时,下层网状硅结构在静电力作用下发生了位移,使上下两层网状结构之间有了缝隙,LED光便能从缝隙中穿过到达下方的光电探测器上。通过测量进光量,利用合适的校准器件便能计算出这个电场的强度。

原型器件的精确度令人振奋

这款MEMS电场传感器不能测量电场的方向,但能够精确测量电场的强度,它可以测量从低频到高达1KHz的电场强度。“利用我们的原型传感器,可以高可靠地测量小于200伏特/米的弱电场,” Andreas Kainz说,“这意味着我们的系统已经与现有产品的性能相当,并且,我们的传感器更小、更简单。此外,这款MEMS传感器还有很大的改进空间。其它的测量方法已经是成熟的方案,我们的这款MEMS电场传感器才刚刚设计成型。未来,它肯定还能改进的更好。”


关键字:MEMS  传感器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/article_2018012911544.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:CES 2018:“热搜榜”上的传感器产品大盘点
下一篇:JDI的透明指纹传感器很厉害,但是来晚了?

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

网友正在学习IC视频

推荐阅读
全部
MEMS
传感器

小广播

独家专题更多

东芝在线展会——芯科技智社会创未来
东芝在线展会——芯科技智社会创未来
2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 视频监控 智能卡 防盗报警 智能管理 处理器 传感器 其他技术 综合资讯 安防论坛

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved