PZT压电式微传感器的结构优化.pdfVIP

与 DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．09．024 PZT压电式微传感器的结构优化 田开云，谭晓兰 (北方工业大学机电工程学院，北京 100041) 摘要：压电式微传感器的灵敏度除与悬臂梁的尺寸、加工工艺和压电材料本身有关外，还与悬臂梁的截面形状有关。讨论 了 PZT压电式压力微传感器的灵敏度与悬臂梁变截面长度和偏转角度的关系，给出在给定外力F和压电材料用量的前提下，建立 含有约束的数学优化模型，并用遗传算法计算出最优变量值 ，使产生的感应电荷最大，从而提高微传感器的灵敏度。 关键词：微压力传感器；PZT材料；变截面；遗传算法 中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1009—9492(2013109—0091—05 TheStructureOptimization0fPZTM icroPressureSensor TIANKai—yun．TAN Xiao-lan (Co1．ofMechanicalEleetronicalandEngineering，NorthChinaUniv．ofTech．，Beijing100144，China) Abstract：ThesensitivityofthePZT piezoelectricmicropressuresensorhasrelationswiththesizeofcantilever，processingtechnology andpiezoelectricmaterialitself， inadditiontothis，italsohasrelationswiththecross—sectionalshapeofthecantilever．Thisarticle discussestherelationship between thevariablecross-sectionlength andthedeflectionanglewiththesensitivityofPZT piezoelectric pressuremicro—sensor，underagivenexternalforceF and theamountofpiezoelectricmaterial，createamathematicaloptimization modelwithconstrains，afterthis，weusegeneticalgorithmstosolvethismodeltogetthevaluesofthevariables，thisoperationcan generatethelargestchargebythepiezoelectriceffect，therebyimprovingthesensitivityofthemicro—sensor． Keywords：micropressuresensor；PZTmaterial；variablecross—section；geneticalgorithms 0引言 角度 ，在不改变各层厚度的情况下，得出最大 目前，MEMS压力传感器 1应用比较多的有压 的感应 电荷，从而保证在力F一定的情况下 ，能 阻式压力传感器和电容式压力传感器 ，应用压电 够提高传感器的灵敏度。 效应制成的压电式微传感器12]由于不仅可以作为传 1压电悬臂梁式微传感器的工作原理与弯 曲 感器 ，在输入电荷产生电场的情况下 ，还可以作 特性仿真 为制动器，因此，压电式微传感器具有广阔的应 1．1工作原理 用前景 。 当微悬臂梁的端部