KAUST公司的科學(xué)家開發(fā)了一種微米級(jí)、低功耗的壓力傳感器
作者： 2020年03月09日 來(lái)源：傳感器專家網(wǎng) 瀏覽量：
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據(jù)外媒報(bào)道，近日，KAUST公司的科學(xué)家開發(fā)了一種微米級(jí)、低功耗的壓力傳感器，在真空環(huán)境中具有潛在的應(yīng)用前景。
據(jù)外媒報(bào)道，近日，KAUST公司的科學(xué)家開發(fā)了一種微米級(jí)、低功耗的壓力傳感器，在真空環(huán)境中具有潛在的應(yīng)用前景。
該小組設(shè)計(jì)的壓力傳感器工作范圍廣、靈敏度高。
當(dāng)今，傳感器是計(jì)算機(jī)、機(jī)器人等自動(dòng)化系統(tǒng)與其環(huán)境之間的接口。傳感器測(cè)量光、溫度、運(yùn)動(dòng)、質(zhì)量、壓力、位置等，目前市場(chǎng)與應(yīng)用對(duì)傳感器的需求是希望他們更小，以便能夠?qū)⑺麄兗傻奖銛y式產(chǎn)品中。例如，壓力傳感器可用于工業(yè)控制、醫(yī)療保健、醫(yī)療測(cè)試和氣象學(xué)，根據(jù)不同的應(yīng)用，這些壓力傳感器需要對(duì)微小的變化敏感，對(duì)這些變化反應(yīng)迅速，并能在較大的壓力范圍內(nèi)工作。
現(xiàn)在，Nouha Alcheikh、Amal Hajjaj和Mohammad Younis開發(fā)出一種靈敏的壓力微傳感器，該傳感器基于硅振動(dòng)梁，硅振動(dòng)梁只有800微米長(zhǎng)、25微米寬和1.5微米厚。Alcheikh表明：“我們已經(jīng)開發(fā)出一種可擴(kuò)展且靈敏的微壓力傳感器，它可以在納米系統(tǒng)中的更大壓力范圍內(nèi)工作。”
在實(shí)驗(yàn)研究中，懸梁將以共振頻率振動(dòng)，共振頻率由其質(zhì)量、長(zhǎng)度、密度和剛度決定。當(dāng)電流通過(guò)振動(dòng)梁時(shí)，它會(huì)變得更熱并開始彎曲。這種增加的曲率增加了振動(dòng)梁的剛度，從而移動(dòng)了共振頻率。振動(dòng)梁周圍的空氣使其冷卻：壓力越高，空氣越多，冷卻效果越好。因此，可以電測(cè)量的振動(dòng)梁的共振頻率與壓力有關(guān)。該小組制造的裝置在廣泛的壓力范圍內(nèi)工作，從0.038托到200托(大氣壓是760托)，壓力傳感器的靈敏度為2689 x 10-6/Torr。
研究小組還表明，這種壓力微傳感器可以通過(guò)改變振動(dòng)梁的厚度來(lái)適應(yīng)特定的應(yīng)用。他們模擬了振動(dòng)梁的運(yùn)行，以證明對(duì)于較薄的微振動(dòng)梁，靈敏度變得更高，但較厚的振動(dòng)梁消耗更多的能量。因此，可以根據(jù)裝置的目標(biāo)環(huán)境，計(jì)算出在低壓或高壓下的靈敏度的厚度。
Alcheikh說(shuō)：“得益于KAUST先進(jìn)的設(shè)施，我們很幸運(yùn)能夠探索出一些新的想法，比如這種新穎的壓力傳感器。我希望繼續(xù)利用這一機(jī)會(huì)，將這一設(shè)備概念推向商業(yè)化。”
文章鏈接：儀表網(wǎng) http://www.ybzhan.cn/news/detail/81049.html
該小組設(shè)計(jì)的壓力傳感器工作范圍廣、靈敏度高。
當(dāng)今，傳感器是計(jì)算機(jī)、機(jī)器人等自動(dòng)化系統(tǒng)與其環(huán)境之間的接口。傳感器測(cè)量光、溫度、運(yùn)動(dòng)、質(zhì)量、壓力、位置等，目前市場(chǎng)與應(yīng)用對(duì)傳感器的需求是希望他們更小，以便能夠?qū)⑺麄兗傻奖銛y式產(chǎn)品中。例如，壓力傳感器可用于工業(yè)控制、醫(yī)療保健、醫(yī)療測(cè)試和氣象學(xué)，根據(jù)不同的應(yīng)用，這些壓力傳感器需要對(duì)微小的變化敏感，對(duì)這些變化反應(yīng)迅速，并能在較大的壓力范圍內(nèi)工作。
現(xiàn)在，Nouha Alcheikh、Amal Hajjaj和Mohammad Younis開發(fā)出一種靈敏的壓力微傳感器，該傳感器基于硅振動(dòng)梁，硅振動(dòng)梁只有800微米長(zhǎng)、25微米寬和1.5微米厚。Alcheikh表明：“我們已經(jīng)開發(fā)出一種可擴(kuò)展且靈敏的微壓力傳感器，它可以在納米系統(tǒng)中的更大壓力范圍內(nèi)工作。”
在實(shí)驗(yàn)研究中，懸梁將以共振頻率振動(dòng)，共振頻率由其質(zhì)量、長(zhǎng)度、密度和剛度決定。當(dāng)電流通過(guò)振動(dòng)梁時(shí)，它會(huì)變得更熱并開始彎曲。這種增加的曲率增加了振動(dòng)梁的剛度，從而移動(dòng)了共振頻率。振動(dòng)梁周圍的空氣使其冷卻：壓力越高，空氣越多，冷卻效果越好。因此，可以電測(cè)量的振動(dòng)梁的共振頻率與壓力有關(guān)。該小組制造的裝置在廣泛的壓力范圍內(nèi)工作，從0.038托到200托(大氣壓是760托)，壓力傳感器的靈敏度為2689 x 10-6/Torr。
研究小組還表明，這種壓力微傳感器可以通過(guò)改變振動(dòng)梁的厚度來(lái)適應(yīng)特定的應(yīng)用。他們模擬了振動(dòng)梁的運(yùn)行，以證明對(duì)于較薄的微振動(dòng)梁，靈敏度變得更高，但較厚的振動(dòng)梁消耗更多的能量。因此，可以根據(jù)裝置的目標(biāo)環(huán)境，計(jì)算出在低壓或高壓下的靈敏度的厚度。
Alcheikh說(shuō)：“得益于KAUST先進(jìn)的設(shè)施，我們很幸運(yùn)能夠探索出一些新的想法，比如這種新穎的壓力傳感器。我希望繼續(xù)利用這一機(jī)會(huì)，將這一設(shè)備概念推向商業(yè)化。”
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