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摘 要压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，基本工作原理是在薄片表面形成半导体变形压力，通过外力（压力）使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号。在本课题中，我们研究在不同的压力条件下，压力传感器中硅膜片的不同变化，以及压力传感器暴露在不同温度的工作环境中，不同厚度的玻璃板，不同材质的基板，以及不同厚度的粘结层都将影响压力传感器的信号强度。因此，本课题针对此问题，利用Solidworks和ANSYS软件，对压力传感器中硅薄片、玻璃板、基板和粘结层利用控制变量的方法，对其进行了数值模拟，并对其进行优化设计。68006
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title The Thermal - mechanical stress of Silicon diaphragm in Pressure sensor numerical simulation and design optimization
Abstract Pressure sensors are most commonly used in industrial practice of a sensor. Basic working principle is the pressure by an external force the deformation of the piezoelectric sheet resistance effect on the sheet surface of the semiconductor distortion, so that the impedance change is converted into an electrical signal. In this issue,we will investigate how membrane surface of the pressure sensor behaves under different pressure conditions, and the pressure sensor is exposed to different temperatures in the work environment that the glass plates of different thickness, different substrate materials, and the adhesive layer of different thickness will affect the signal strength of the pressure sensor. To solve this problem, we use Solidworks and ANSYS software to simulate the Silicon pressure sensor sheet glass substrate and an adhesive layer using the control variables method, he was simulated, and optimize designs.
Keywords Silicon diaphragm Pressure sensor Mathematical model
Thermal-mechanical stress
目 次
第一章.绪论 4
1.1 工程背景 4
1.2 本课题国内研究现状与应用 4
1.3 压力传感器的原理 5
1.4 本课题工作 7
第二章.热弹性力学有限元分析 8
2.1 热弹性力学基本知识 8
2.2 热弹性力学分析有限元法 9
第三章.硅膜片热-机械应力的数值模拟 11
3.1 Solidworks软件介绍 11
3.2.1 Ansys12.0软件介绍 11
3.2.2 ANSYS分析类型介绍 12
3.2.3 有限元基本思想 15
3.3.1 利用Solidworks2011和Ansys12.0建立实体模型 15
3.3.2 结果与分析 21
第四章.结论 23
4.1 根据本课题实例模型变化和曲线分析得出如下结论 23
4.2 工作总结 24
4.3 问题与展望 24
致 谢 25
第一章.绪论
1.1 工程背景
随着计算机技术的不断发展，信息处理技术也在不断发展完善。但作为提供信息的传感器，它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。这使得自动检测技术受到影响，而检测技术是人类认识世界和改造科技不可少的重要手段压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等[1]。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。论文网