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多鐵納米纖維的E+E壓力傳感器研究
壓電式E+E壓力傳感器是MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)器件中應用廣泛的一類,其敏感材料多為塊體和薄膜。與塊體和薄膜相比,懸空的多鐵納米復合纖維具有很大的長徑比,可以將由壓電效應引起的位移放大,從而有可能提高傳感器性能。

多鐵納米纖維的E+E壓力傳感器研究
本設計在于提供一種高精度校準測試E+E壓力傳感器裝置及其生產校準測試系統平臺,通過該裝置可以準確的校準測試E+E壓力傳感器,同時在校準測試時*可采用全自動形式,快捷高效。裝置包括E+E壓力傳感器、標準環境箱、精密壓力控制儀、pxi-gipb控制卡、高精度電源模塊、高速模擬信號采集模塊、條形碼掃描器和服務器。面向高精度E+E壓力傳感器生產的智能校準測試系統平臺主要包含四部分:測試生產過程自動化設備、校準及測試儀器、基于PXI總線的智能儀器和高精度E+E壓力傳感器溫度補償校準算法及測試軟件。對多鐵納米纖維E+E壓力傳感器進行理論分析和結構設計,通過對MEMS加工工藝的研究,設計多鐵納米纖維E+E壓力傳感器的制備工藝流程,并加工制作出此傳感器樣片。首先,基于多鐵納米纖維設計出一種MEMS壓電式E+E壓力傳感器。運用相關知識分析傳感器的工作原理,并設計傳感器的結構尺寸。同時比較分析不同結構尺寸對傳感器輸出電壓的影響,以提高傳感器性能。其次,根據結構設計與理論計算,結合實驗室具體條件,研究多鐵納米纖維的制備工藝與微加工工藝,在溶膠—凝膠法制備前驅體溶液的前提下利用靜電紡絲技術制備多鐵納米纖維,并使其與MEMS技術制作的金屬叉指電極及空腔硅基體很好的結合,在此基礎上完成加工工藝流程設計。設計了由軋機的結構和工作條件決定的傳感器結構,并對其進行標定(壓力范圍為0～5.88×105N),得到了傳感器彈性元件的線性度,并采用有限元法對其線性度進行分析。利用有限元法不僅可以得到彈性元件應變隨壓力變化的分布特性,確定zui大應力區的位置,還可以通過考慮zui大應變及應力集中,確定帖片位置,預測用實驗儀器無法測試的壓力范圍(0～2.45×106N)內應變隨應力的變化趨勢。對實驗結果與有限元分析結果進行比較,并對曲線趨勢進行預測,結果表明所設計的E+E壓力傳感器線性度好,能滿足使用要求。

多鐵納米纖維的E+E壓力傳感器研究
zui后,按照工藝流程設計制作傳感器樣片,通過調整和改進以上的工藝步驟,對多鐵納米纖維的制備及傳感器性能改進進行研究。對影響實驗質量的因素進行分析和討論,zui終完成基于多鐵納米纖維E+E壓力傳感器的制作并對多鐵納米纖維及傳感器樣片進行測試與分析。