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原文传递深度传感器的研制与实验

论文题名：	深度传感器的研制与实验
关键词：	压阻效应;波纹膜片;深度传感器;入水航行器;压力传感器;结构设计
摘要：	本文针对某入水航行器的工作环境特点，设计了用于测量该航行器入水航行深度的深度传感器，介绍了该传感器的工作原理、设计过程、工艺设计，并按照中华人民共和国国家军用标准GJB4409-2002《压阻式压力传感器通用规范》对传感器性能进行了验证及分析。　　该深度传感器是复合压力传感器，由机械开关和压力传感器两部分组成，采用一体化设计，将两种技术进行融合，使得产品更加适时的测试和控制系统的工作状态。入水初期，该兵器供电系统不工作，通过机械开关感受水深，当其潜行到30米深度时，机械式开关动作，电源开启各种测试仪表、执行机构进入工作状态。压力传感器是通过其核心部件--压力敏感元件将压力转换成电压信号，然后再通过调理电路将这个信号调理成满足要求的标准信号。　　在传感器敏感芯体设计过程中，从硅压阻效应原理出发，详细分析了单晶硅的压阻效应，合理地确定了硅杯结构、衬底材料、应变电阻的结构形式、尺寸、阻值、掺杂类型、掺杂浓度等具体设计参数，采取了提高稳定性的措施。在传感器芯片制作过程中，研究了弹性膜片的微机械加工工艺和传感器芯片的封装工艺，单晶硅弹性膜片的应力分布，解决了敏感膜片腐蚀和芯片键合等关键工艺技术。　　在传感器的整体结构设计中，运用三维建模软件对传感器进行三维建模，保证传感器各部分结构设计合理，并充分利用内部空间，实现传感器的小型化。　　在传感器信号处理过程中，介绍了热零点漂移及热灵敏度漂移产生的原因，阐述了温度补偿办法及实现方案，并给出了详细的调理电路设计和电磁兼容设计。　　在机械开关焊接波纹管设计过程中，对焊接波纹管的波纹膜片的尺寸参数和材料进行了设计分析，通过对膜片加工工艺的研究，保证了机械式压力开关抗高过载，工作性能稳定，最终准确实现开关信号的测量　　最后，通过可靠性预计、降额设计及试验验证，验证该深度传感器具有性能稳定、寿命长，高精度、高过载等优点。
作者：	任国晶
专业：	机械工程
导师：	王立权
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文