基于MEMS的微位移传感器及其应用研究.pdf

《基于MEMS的微位移传感器及其应用研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第26卷第2期传感技术学报Vo1．26No．2CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2013年2月Feb．2013MEMSBasedMicroDisplacementSensorandItsApplicationSUNFengming，Xing，ZHUZhenyu，GAOSai，ZHANGChao(1．StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyandInstruments，TianjinUniversity，Tianfin300072，China；2．Be

2、ltingChangchengInstituteofMeasurementandMetrology，Beifing100095，China；3．ikal~ch—Techn~cheBundesanstalt，Braunschweig38116，Deutschland)Abstract：AmicrodisplacementsensorbasedonMEMS(Micro—Electro—MechanicalSystem)technologywasdevelopedforthemicro—nanodimensionalmeasurementasaS

3、PM(ScanningProbeMicroscopy)head．Thiskindofelectrostaticcomb—drivestructureconsistsoftwointerdigitatedfingerstructures．Onekindoffingersisfixedandtheotherismovable．Amainshaftconnectedwiththemovablecombstructuressensesthesurfacedisplacement，whichcouldgenerateacapacitancevaria

4、tionbetweenthefixedandmovablefingers．Asignaldetectioncircuitwasconceivedtoconvertthecapacitancevariationtothevoltagevariation．Anexperimentsystemwasconstructed．Approachtestwascarriedouttocalibratethesensitivityoftheheadas0．43mV／nm．Experimentresultsindicatethatthenon—lineari

5、tyerroroftheSPMheadislessthan0．22％．ThezaxismeasurementrangeoftheSPMheadis10Ixm．AnSPMsystemincludingtheSPMheadisconstructedtomeasureagratingstructureinwhichstepheightis108nm．Keywords：MEMSdisplacementsensor；electrostaticcomb—drivestructure；micro—SPMhead；SPMapplicationEEACC：7

6、230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．02．028基于MEMS的微位移传感器及其应用研究孙凤鸣h，傅星，朱振宇，高赛。，张超(1．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072；2．中航工业北京长城计量测试技术研究所，北京100095；3．物理技术研究院，德国不伦瑞克38116)摘要：对一种基于MEMS技术的探针进行开发，以实现微纳米尺度下的几何量测量。该探针是静电梳齿型结构，含有定齿和连接有主梁的动齿。主梁顶端的探针能够感知样品表面形貌而引起梳齿间位移，梳齿间位移能够带来梳齿问电容的变化。设

7、计了测头的电容信号检测电路。搭建测试系统，利用该系统进行进针实验，标定测头的灵敏度为0．43mV／nm，实验表明测头的非线性误差小于0．22％。利用该测头作为SPM测头，搭建小型SPM系统，对108fin台阶高度的光栅结构进行了扫描。关键词：MEMS位移传感器；静电梳齿结构；微扫描探针测头；SPM应用。中图分类号：TP2l2．1文献标识码：A文章编号：1004-1699(2013)02-0293-04MEMS静电梳齿传感器具有低功耗、高灵敏度，传感器，开发能够用于微／纳米尺度的几何量测量微高线性度和大批量生产带来的低成本等特点，被广泛扫描探

8、针测头。为此设计了电容信号的提取电路，地应用于力传感器¨J、位置传感器J，驱动器J，构建含有MEMS静电梳齿传感器，电容检测电路和微加速度计和微机械陀螺J、谐振器叫等方面。电控压