安徽宿州市靈璧縣UV能量計(jì)校準(zhǔn)第三方儀器測(cè)量機(jī)構(gòu)

發(fā)布時(shí)間：2022/04/12 14:20:46 發(fā)布廠商：江蘇世通儀器檢測(cè)服務(wù)有限公司 >> 進(jìn)入該公司展臺(tái)

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這種批量生產(chǎn)（batch process）的過(guò)程目前已經(jīng)全自動(dòng)化控制，隔離了人為因素，確保了每一個(gè)MEMS芯片之間的工藝誤差可以得到嚴(yán)格的控制，從而提高了良品率。切片、封裝之后，就成為了一個(gè)個(gè)的MEMS芯片。從外觀上來(lái)看，大部分的MEMS芯片和集成電路芯片是差不多的。

圖中，傳統(tǒng)麥克風(fēng)的七八種機(jī)械配件就全部集成在了一塊很小的MEMS傳感器芯片上了，體積非常小，重量也非常輕。由于是芯片制造，一致性好、功耗低，更易于批量生產(chǎn)。但是對(duì)技術(shù)的要求那就非常高了。MEMS傳感器的出現(xiàn)極大的滿足了大家對(duì)產(chǎn)品小體積、高性能的要求。

綜上所述，微米量級(jí)的特征尺寸使MEMS傳感器可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。是微型傳感器的主力軍，正在逐漸取代傳統(tǒng)機(jī)械傳感器，普遍應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車(chē)工業(yè)、航空航天、機(jī)械、化工及醫(yī)藥等各領(lǐng)域。常見(jiàn)產(chǎn)品有壓力傳感器，加速度計(jì)，陀螺，靜電致動(dòng)光投影顯示器，DNA擴(kuò)增微系統(tǒng)，催化傳感器。

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每一種MEMS傳感器又有很多種細(xì)分方法。如加速度計(jì)，按檢測(cè)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方式劃分，有角振動(dòng)式和線振動(dòng)式加速度計(jì)等，常見(jiàn)的MEMS傳感器有壓力傳感器、加速度傳感器、微機(jī)械陀螺儀、慣性傳感器、MEMS硅麥克風(fēng)等等;MEMS傳感器的品種多到可以以萬(wàn)為單位，且不同MEMS之間參量較多，沒(méi)有完全標(biāo)準(zhǔn)的工藝。
MEMS傳感器作為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略的重要標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)，以其技術(shù)含量高、市場(chǎng)前景廣闊等特點(diǎn)備受世界各國(guó)的關(guān)注。近十年來(lái)，MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也正逐步完善，從研發(fā)、設(shè)計(jì)、代工、封測(cè)到應(yīng)用，完整產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成，*對(duì)MEMS傳感器行業(yè)也給予了前所未有的政策支持。我國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨了重大的機(jī)遇，特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，將對(duì)MEMS產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并將催生大量新的產(chǎn)品、新的應(yīng)用，帶動(dòng)MEMS產(chǎn)品在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中的普及化。

我們偉大祖先的四大發(fā)明——指南針，可謂是無(wú)人不知啊，對(duì)于現(xiàn)代傳感器技術(shù)來(lái)講，它可算得上是磁傳感器的鼻祖了。

而在當(dāng)今的電子時(shí)代，磁傳感器在電機(jī)、電力電子技術(shù)、汽車(chē)工業(yè)、工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)器人、辦公自動(dòng)化、家用電器及各種安全系統(tǒng)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。

磁傳感器是一種把磁場(chǎng)、電流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、光等外界因素引起的敏感元件磁性能變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以這種方式來(lái)檢測(cè)相應(yīng)物理量的器件。用于感測(cè)速度、運(yùn)動(dòng)和方向，應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車(chē)、無(wú)線和消費(fèi)電子、軍事、能源、醫(yī)療和數(shù)據(jù)處理等。

磁傳感器市場(chǎng)按照技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展，主要分為四大類(lèi)：
霍爾效應(yīng)（Hall Effect）傳感器、
各向異性磁阻（AMR）傳感器、
巨磁阻（GMR）傳感器
隧道磁阻（TMR）傳感器

其中，霍爾效應(yīng)傳感器的歷史*悠久，獲得廣泛應(yīng)用。隨著持續(xù)的技術(shù)研發(fā)，各種磁傳感器誕生，并擁有更優(yōu)異的性能、更高的可靠性。

霍爾效應(yīng)（Hall Effect）傳感器

1879年，美國(guó)物理學(xué)家霍爾在研究金屬導(dǎo)電機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)。但因金屬的霍爾效應(yīng)很弱而一直沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用案例，直到發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)很多，利用這種現(xiàn)象才制作了霍爾元件。

在半導(dǎo)體薄膜兩端通以控制電流 I，并在薄膜的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，半導(dǎo)體中的電子與空穴受到不同方向的洛倫茲力而在不同方向上聚集，在聚集起來(lái)的電子與空穴之間會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度與洛倫茲力產(chǎn)生平衡之后，不再聚集，這個(gè)現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)。在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上，將產(chǎn)生的內(nèi)建電勢(shì)差，稱(chēng)為霍爾電壓U。

霍爾電壓U與半導(dǎo)體薄膜厚度d，電場(chǎng)B和電流I的關(guān)系為U=k(IB/d)。這里k為霍爾系數(shù)，與半導(dǎo)體磁性材料有關(guān)。

霍爾傳感器利用霍爾效應(yīng)的原理制作，主要有霍爾線性傳感器、霍爾開(kāi)關(guān)和磁力計(jì)三種。

1. 線性型霍爾傳感器

由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。輸出電壓與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系，如下圖所示，在B1～B2的磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應(yīng)強(qiáng)度出此范圍時(shí)則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。

霍爾線性器件擁有很寬的磁場(chǎng)量測(cè)范圍，并能識(shí)別磁極。其應(yīng)用領(lǐng)域有電力機(jī)車(chē)、地下鐵道、無(wú)軌電車(chē)、鐵路等，還可用于變頻器中用于監(jiān)控電量、光伏直流柜監(jiān)測(cè)光伏匯流箱實(shí)時(shí)輸出電流的作用、電動(dòng)機(jī)保護(hù)等。線性霍爾傳感器還可以用于測(cè)量位置和位移，霍爾傳感器可用于液位探測(cè)、水流探測(cè)等。

2. 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器

由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字量。

霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高，工作溫度范圍寬，可達(dá)-55℃～150℃。開(kāi)關(guān)型霍爾傳感經(jīng)過(guò)一次磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，則完成了一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作，輸出數(shù)字信號(hào)，可以計(jì)算汽車(chē)或機(jī)器轉(zhuǎn)速、ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車(chē)速度表和里程表、機(jī)車(chē)的自動(dòng)門(mén)開(kāi)關(guān)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)、門(mén)禁和防盜報(bào)警器、自動(dòng)販賣(mài)機(jī)、打印機(jī)等。

3. 磁力計(jì)

是利用霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)差來(lái)測(cè)算外界磁場(chǎng)的大小和極性。磁力計(jì)是采用CMOS工藝的平面器件。工藝相對(duì)一般IC更為簡(jiǎn)單，一般采用P型襯底上N阱上形成傳感器件，通過(guò)金屬電極將傳感器與其他電路（如放大器、調(diào)節(jié)處理器等）相連。

但這樣設(shè)計(jì)的的霍爾傳感器只能感知垂直于管芯表面的的磁場(chǎng)變化，因此增加了磁通集中器（magnetic flux concentrator），工藝上來(lái)講就是做原來(lái)的管芯上增加一層坡莫合金，可探測(cè)平行于管芯方向的磁場(chǎng)。由此，霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)了從單軸到三軸磁力計(jì)的跨越式發(fā)展。

磁力計(jì)廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦和導(dǎo)航設(shè)備等移動(dòng)終端，擁有巨大的市場(chǎng)前景。同時(shí)，磁力計(jì)可以與加速度計(jì)組成6軸電子羅盤(pán)，三種慣性傳感器（加上陀螺儀）組合在一起還能實(shí)現(xiàn)9軸組合傳感器，構(gòu)成更強(qiáng)大的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品。

各向異性磁阻（AMR）傳感器

某些金屬或半導(dǎo)體在遇到外加磁場(chǎng)時(shí)，其電阻值會(huì)隨著外加磁場(chǎng)的大小發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做磁阻效應(yīng)，磁阻傳感器利用磁阻效應(yīng)制成。

1857年，Thomson發(fā)現(xiàn)坡莫合金的的各向異性磁阻效應(yīng)。對(duì)于有各向異性特性的強(qiáng)磁性金屬, 磁阻的變化是與磁場(chǎng)和電流間夾角有關(guān)的。我們常見(jiàn)的這類(lèi)金屬有鐵、鈷、鎳及其合金等。

當(dāng)外部磁場(chǎng)與磁體內(nèi)建磁場(chǎng)方向成零度角時(shí), 電阻是不會(huì)隨著外加磁場(chǎng)變化而發(fā)生改變的；但當(dāng)外部磁場(chǎng)與磁體的內(nèi)建磁場(chǎng)有一定角度的時(shí)候, 磁體內(nèi)部磁化矢量會(huì)偏移，薄膜電阻降低, 我們對(duì)這種特性稱(chēng)為各向異性磁電阻效應(yīng)（Anisotropic Magnetoresistive Sensor,簡(jiǎn)稱(chēng)AMR）。磁場(chǎng)作用效果下圖。

力學(xué)對(duì)計(jì)量的依賴(lài)性非常強(qiáng),它以力為基礎(chǔ),對(duì)各種自然現(xiàn)象進(jìn)行解釋因此它需要依靠計(jì)量提供準(zhǔn)確數(shù)字,這樣可以增強(qiáng)說(shuō)服力。力學(xué)涉及到的內(nèi)容較為廣泛,其中主要有光速、壓力、速度、溫度等為了符合力學(xué)實(shí)驗(yàn)要求,現(xiàn)階段的力學(xué)儀器類(lèi)型也越來(lái)越多,例如拉力試驗(yàn)機(jī)、材料試驗(yàn)機(jī)等,力學(xué)儀器不僅在實(shí)驗(yàn)中常常被應(yīng)用在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用也較為廣泛。

一、力學(xué)計(jì)量概述

(一)流量計(jì)量。根據(jù)流體區(qū),可對(duì)流量計(jì)量進(jìn)行劃分將其分為氣流量計(jì)量、油流量計(jì)量、水流量計(jì)量三種類(lèi)型流量測(cè)量介質(zhì)不能互換,不過(guò)在計(jì)量方法上基本一致?，F(xiàn)階段流量計(jì)量發(fā)展主要表現(xiàn)為兩種情況,分別為動(dòng)態(tài)流量校準(zhǔn)與介質(zhì)流量計(jì)量、極端量值標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)。

(二)壓力計(jì)量。在工程施工技術(shù)測(cè)量中所謂壓力也就是指強(qiáng)壓在壓力計(jì)量?jī)?nèi),壓力也同樣指的是強(qiáng)壓。壓力計(jì)量的主要工作就是校準(zhǔn)與鑒定壓力模塊、壓力變送器、精密壓力表、壓力傳感器等,同時(shí)還要負(fù)責(zé)檢測(cè)與校準(zhǔn)數(shù)字壓力計(jì)。壓力計(jì)量包含動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩種類(lèi)型,靜態(tài)又分為砝碼與對(duì)比;動(dòng)態(tài)分為正弦壓力法與激波管法。在靜態(tài)中,活塞式壓力計(jì)較多,它可分為液體式、氣體式兩種類(lèi)型。動(dòng)態(tài)壓力對(duì)傳感器的工作主要依靠正弦壓力法與激波管法完成。目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展河將電子信息技術(shù)融入力學(xué)計(jì)量中,便于采集與處理被測(cè)數(shù)據(jù)減少人工操作提高計(jì)量的準(zhǔn)確性。

(三)振動(dòng)計(jì)量。振動(dòng)描述通過(guò)速度、位移、頻率、加速等完成振動(dòng)測(cè)試的結(jié)果是否準(zhǔn)確主要在于計(jì)量結(jié)果是否*。

在20世紀(jì)50年代初期,很多*得出了不同的振動(dòng)校準(zhǔn)結(jié)果。這表明儀器校準(zhǔn)結(jié)果存在較大誤差經(jīng)過(guò)不斷研究后校準(zhǔn)誤差逐漸降低主要原因在于儀器校準(zhǔn)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步。

(四)質(zhì)量計(jì)量。在SI中質(zhì)量是力學(xué)計(jì)量的基本單位利用kg符號(hào)表示。在質(zhì)量計(jì)量過(guò)程內(nèi),需利用天平對(duì)砝碼質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量質(zhì)量計(jì)量水平可依據(jù)天平與砝碼研究情況作出判斷。質(zhì)量計(jì)量會(huì)受到很多因素的影響,尤其環(huán)境對(duì)其的影響較大,空氣對(duì)流會(huì)影響計(jì)量結(jié)果。另外磁化對(duì)計(jì)量結(jié)果的影響非常大因此,現(xiàn)階段應(yīng)該著重研究如何降低其他因素對(duì)質(zhì)量計(jì)量的干擾。

二、力學(xué)計(jì)量?jī)x器校準(zhǔn)中的相關(guān)問(wèn)題

(一)實(shí)現(xiàn)計(jì)量法的統(tǒng)一。從力學(xué)計(jì)量的實(shí)際情況上看計(jì)量并非人們平常所了解的一樣。我們通常意義上認(rèn)為的儀器計(jì)量只包括物理學(xué),認(rèn)為力學(xué)計(jì)量*注重的就是力學(xué),然而事實(shí)并非如此。儀器計(jì)量關(guān)系到我們的生活,因此,必須要實(shí)現(xiàn)計(jì)量統(tǒng)一所謂計(jì)量統(tǒng)一,就是指計(jì)量法的統(tǒng)一。通過(guò)統(tǒng)一的計(jì)量法，可避免*或個(gè)人因計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一而引發(fā)矛盾因此為了提高力學(xué)儀器的有效率,首先必須實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。*與*間的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)存在差異,我國(guó)也有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在使用自己*的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí),也可以利用國(guó)際計(jì)量標(biāo)。我國(guó)主要采用自己*的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),不過(guò)在物理學(xué)、力學(xué)等方面采用國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),可以使我國(guó)的學(xué)術(shù)領(lǐng)域與國(guó)際接軌。只有建立統(tǒng)一的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),才能提高計(jì)量*度，確保力學(xué)計(jì)量充分發(fā)揮作用。

實(shí)驗(yàn)室地址

東莞部：廣東省東莞市道滘鎮(zhèn)厚德上梁洲工業(yè)區(qū)四橫路7號(hào)

：江蘇省蘇州市昆山開(kāi)發(fā)區(qū)昆嘉路379號(hào)

重慶世通：重慶市北碚區(qū)萬(wàn)寶大道184號(hào)3樓

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