嵌入式薄膜微传感器ansys分析与应用

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1、功能都件Funclio。Unils嵌入式薄膜微传感器的ANSYS分析与应用4成云平武文革杜晓军李琦李学瑞(中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051)摘要：设计了一种嵌入式薄膜微传感器，由多层薄膜材料构成。在应变与压阻原理和材料力学理论的基础上，采用简化的等效悬臂梁结构建立了数学分析模型。将有限元分析方法应用于传感器的结构分析中。并应用ANSYSl2．0对薄膜微传感器结构的线性度以及应变与应力进行了模拟。同时分析了传感器结构的几何参数对输出电压的影响，从理论和有限元分析方面验证了薄膜微传感器的可行性。为薄膜微传感器的进一步制作和应用奠定了基础。关键词：压阻分

2、析；薄膜微传感器；切削力；有限元法中图分类号：Tm；TP212文献识别码：AAnalysisandapplicatiOnOfANSYSapp¨edOnembeddedthinf¨mSenSOrCHENGYunping，WUWenge，DUXiaojun，LIQi，LIXuerui(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，CHN)Abstract：711hispaperdesignsanembeddedthin6lmsensor，whichiscompose

3、dofdielectricfilms．Basedonpie-zoresistivetheory，strainandmechanicsofmaterials，amathematicanalysismodelisfo珊edbyusinge—quiValentcantileVerbeamstructureandfiniteelementmethodtoastmctureofsensoranalysis．Theline—aritycapability，thestminandstressofconstantanthinfilmaresimulated，andt}leeabc

4、tsofgeometricparameterstotheoutputVoltageareanalyzedbyusingthefiniteelementsofhareofANSYSl2．0．Thefeasibilityofthethinfilmsensorisveri6edf而mtheoryandfiniteelement，anditcanbethebaseofpm-ductionandapplicationofsensor．Keywords：pressureresistanceanalysis；thinfilmmet}lodsensors；cuttingforce

5、；finiteelement微传感器是一种基于半导体工艺技术的新一代传传感器的薄膜合金溅射材料主要有Ni—cr合金和Cu—感器器件，它是应用新的工作机制和物化效应，兼以传Ni合金，有研究表明经退火处理后的铜镍合金性能稳统的转换原理及一些新效应，用微细加工技术制备的定，具有良好的弹性和强度，可以作为各向同性材料对传感器，因其具有微型化、智能化、低功耗、易集成等特待，因此常被用于应变计¨‘2J。同时，压阻薄膜材料制点而越来越受到青睐。微传感器中的薄膜微传感器因备技术的发展为薄膜微传感器的制作和应用提供了可具有灵敏度高、稳定性好、寿命长、温度系数小、工作温能。薄膜微传感

6、器主要是由直接淀积在测量表面上的度范围宽、量程大(0．02N～30kN)、成本低、体积小压力电阻薄膜，及利用对应力相对不敏感的低电阻材等优点，成为测量压力的主要传感器类型。目前用于料制成的电极引线组成。例如，美国威斯康星大学的制造敏感元件和传感器的薄膜，大多数是金属或半导张绪刚、李晓春等人研制的微型薄膜热传感器嵌人体薄膜，而氧化介质薄膜通常用作绝缘层。PCBN刀片来获取温度数据，主要是采用扩散粘接的应变式薄膜传感器的工作原理就是利用薄膜电阻方式把薄膜传感器嵌入Ti6A14V合金基底，使之产生受到应力作用引起电阻变化来实现测量。薄膜电阻的两种材质问的原子扩散，制作精

7、度高，尺寸极小，响应变化主要是基于材料的压阻特性和电阻几何参数的变时间短，可以避免传感器与切屑、工件间的直接接化，即应变效应产生的。由压阻效应引起的薄膜电阻触旧。5j。本文利用康铜的良好性能，设计了一种以康变化，主要是因为应力对电子自由程的影响而产生。铜作为压阻应变薄膜材料的嵌入式薄膜微传感器，并$山西省回国留学人员科研资助项目(2013—086)·134·碴眇粼弋．；’zuIq平幂口删FunclionUnjls功能部件利用有限元法对此传感器进行了应用方面的可行性分析。1应变式薄膜微传感器的结构原理压阻效应主要是对于金属或半导体材料而言的，当沿它的某一晶面施加压力

8、或拉力时，