电磁激励微谐振式传感器的设计与制作

传感器的制作采用体硅微机械加工技术。首先分别在Si片上制作谐振器和硅压力感应膜，然后通过Si-Si键合将两Si片结合在一起，形成三维结构的芯片，最后经过真空封装完成整个器件的制作。其主要流程如图3所示。

芯片制作完成后，将其粘在管座上，超声压焊引线，盖上管帽，两边开通气孔，将有谐振梁的一边封在真空(10-3 Pa)中，另一端的压力膜与待测压力源相通(图4)，这样就完成了压力传感器的封装。

3 测 试

压力传感器测试系统由压力传感器、锁相放大器和信号激励源、拾振恒流源等组成。采用纯交流激励电压激振，利用锁相放大器，通过控制频率扫描和数据采集以及检测振幅和相位等，可以检测谐振器的频率特性。

对压力传感器器件进行了动态分析测试，利用频率扫描仪构成的开环扫描系统测试了器件在空气中的频率特性曲线如图5，谐振梁的峰值大约在72.30 kHz处，-3 dB带宽约为50 Hz。计算得出谐振梁的品质因数Q大于1 200。

利用锁相放大器构成的开环扫描系统测试了器件在高真空中的频率特性曲线如图6，谐振梁的峰值大约在72.395 kHz处，-3 dB带宽约为10 Hz。计算得出谐振梁的品质因数Q大于7 000。

在室温条件下，对真空封装的压力传感器进行了压力特性测试，测试采用英国Druck公司的DP1610型压力校验仪，电路为自制的锁相环放大电路。压力特性曲线测试结果如图7所示。(激振电压峰值为50 mV)