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《北方工业大学》 2017年
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多铁纳米MEMS传感器性能测试系统设计

冯春鹏  
【摘要】:随着信息技术的发展和科技的进步,各种新型功能的微传感器层出不穷,MEMS传感器作为新的研究领域,逐渐成为人们关注的焦点。因此,与其对应的传感器测试技术的研究就显得越来越重要。多铁纳米MEMS传感器是以多铁纳米纤维作为敏感元件的一种压力微传感器,其工作原理是利用多铁纳米纤维的压电特性。由于多铁纳米材料及器件的研究仍处于起步阶段,目前科研领域尚未有专门的对多铁纳米MEMS传感器进行测试测量的设备。因此,本文研究开发了一种用于多铁纳米MEMS压力传感器的性能测试系统,主要针对多铁材料MEMS敏感元件的性能测试。本课题研究设计的多铁纳米MEMS传感器性能测试系统包括测试平台机械装置部分、控制系统软硬件部分和PC上位机显示界面部分。(1)机械装置设计为上下两个部分,下部为压力容器,为待测MEMS传感器提供测试所需的压力差,量程范围0~20KPa。上部为测试装置主体,用于固定待测传感器样片及提供温度、磁场等测试环境。机械装置的材料为铝合金,能够保证测试要求的强度与刚度的同时,又方便加工和处理。(2)控制系统硬件电路以STM32微处理器为核心,外设信号放大电路、A/D转换电路、温度控制电路、通信接口电路等模块;软件部分包括测试系统主程序和上位机界面,利用C++和LabVIEW软件对这两部分分别进行设计。上位机软件界面能够满足人机友好、实时显示数据、采样记录存储的要求。(3)搭建了实验平台,利用标准薄膜压力传感器的测试实验验证系统的测试功能,将得出的静态特性值与标准参数值进行对比分析;对多铁纳米MEMS传感器样片进行实验测试,并与标准传感器测量值进行对比,分析了误差产生的原因,以便进一步完善了测试装置。通过多次实验及对测试数据的分析,验证了该测试系统能够提供一定的温度、压力和磁场的测试环境,实现对多铁纳米MEMS压力传感器输出电压信号的测试。测试实验数据表明测试系统设计的合理性和测试实验的正确性。
【学位授予单位】:北方工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212

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