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KAUST团队开发微米级、低功耗的压力传感器

794    2020-03-09

据外媒报道,近日,KAUST公司的科学家开发了一种微米级、低功耗的压力传感器,在真空环境中具有潜在的应用前景。

该小组设计的压力传感器工作范围广、灵敏度高

当今,传感器是计算机、机器人等自动化系统与其环境之间的接口。传感器测量光、温度、运动、质量、压力、位置等,目前市场与应用对传感器的需求是希望他们更小,以便能够将他们集成到便携式产品中。例如,压力传感器可用于工业控制、医疗保健、医疗测试和气象学,根据不同的应用,这些压力传感器需要对微小的变化敏感,对这些变化反应迅速,并能在较大的压力范围内工作。

现在,Nouha Alcheikh、Amal Hajjaj和Mohammad Younis开发出一种灵敏的压力微传感器,该传感器基于硅振动梁,硅振动梁只有800微米长、25微米宽和1.5微米厚。Alcheikh表明:“我们已经开发出一种可扩展且灵敏的微压力传感器,它可以在纳米系统中的更大压力范围内工作。”

在实验研究中,悬梁将以共振频率振动,共振频率由其质量、长度、密度和刚度决定。当电流通过振动梁时,它会变得更热并开始弯曲。这种增加的曲率增加了振动梁的刚度,从而移动了共振频率。振动梁周围的空气使其冷却:压力越高,空气越多,冷却效果越好。因此,可以电测量的振动梁的共振频率与压力有关。该小组制造的装置在广泛的压力范围内工作,从0.038托到200托(大气压是760托),压力传感器的灵敏度为2689 x 10-6/Torr。

研究小组还表明,这种压力微传感器可以通过改变振动梁的厚度来适应特定的应用。他们模拟了振动梁的运行,以证明对于较薄的微振动梁,灵敏度变得更高,但较厚的振动梁消耗更多的能量。因此,可以根据装置的目标环境,计算出在低压或高压下的灵敏度的厚度。

Alcheikh说:“得益于KAUST先进的设施,我们很幸运能够探索出一些新的想法,比如这种新颖的压力传感器。我希望继续利用这一机会,将这一设备概念推向商业化。”

资料来源:传感器专家网